人教版 (新课标)必修12 实验：探究加速度与力、质量的关系教学设计

1．在利用打点计时器和小车来做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，下列说法中不正确的是(　　)

A．平衡摩擦力时，应将砝码盘及盘内砝码通过定滑轮拴在小车上

B．连接砝码盘和小车的细绳应跟长木板保持平行

C．平衡摩擦力后，长木板的位置不能移动

D．小车释放前应靠近打点计时器，且应先接电源再释放小车

解析：选A.本题考查实验过程中应注意的事项，选项A中平衡摩擦力时，不能将砝码盘及盘内砝码(或小桶)拴在小车上，A错；选项B、C、D符合正确的操作方法，B、C、D对．

2.如图4－2－6所示是在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，根据实验数据描绘出的三条a－F图线，下列说法中正确的是(　　)

A．三条倾斜直线所对应绳的拉力相同

B．三条倾斜直线所对应的小车和砝码的总质量不同

C．直线1对应的小车和砝码的总质量最大

D．直线3对应的小车和砝码的总质量最大

解析：选BD.由F＝ma得a＝F，斜率越大，质量越小，故B、D选项正确．

3．某学生做“探究加速度与力、质量的关系”的实验在平衡摩擦力时，把长木板的一端垫得过高，使得倾角偏大．他所得到的a－F关系可用下列哪个图线表示(图中a是小车的加速度，F是细线作用于小车的拉力)(　　)

图4－2－7

解析：选C.平衡摩擦时，由于垫得过高，没有拉力时也有加速度，所以选C.

4．(2010年济南高一检测)在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，在研究加速度a与小车的质量M的关系时，由于没有注意始终满足M≫m的条件，结果得到的图象应是图4－2－8中的(　　)

图4－2－8

解析：选D.在本实验中，小车的加速度a＝＝，则绳中的张力F＝，在研究加速度跟小车质量M的关系时，保持m不变，若横轴为1/(M＋m)，则a－图象应是过原点的直线，当满足M≫m时m可以忽略不计，a≈，a－图象还可以满足图象是过原点的直线；当小车的质量变小，不满足M≫m时斜率将变小，图象便发生弯曲．故选D.

5．(2010年台州模拟)如图4－2－9所示，在探究加速度与力、质量的关系的演示实验中，若1、2两个相同的小车所受拉力分别为F1、F2，车中所放砝码的质量分别为m1、m2，打开夹子后经过相同的时间两车的位移分别为x1、x2，则在实验误差允许的范围内，有(　　)

A．当m1＝m2、F1＝2F2时，x1＝2x2

B．当m1＝m2、F1＝2F2时，x2＝2x1

C．当m1＝2m2、F1＝F2时，x1＝2x2

D．当m1＝2m2、F1＝F2时，x2＝2x1

解析：选A.题中m1和m2是车中砝码的质量，绝不能认为是小车的质量．当m1＝m2时，两车总质量仍相等，因F1＝2F2，则a1＝2a2.由x＝at2知，A正确，B错误；若m1＝2m2，两车总质量关系未知，故C、D不能确定．

6．(2010年山东枣庄一模)在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，某同学选用的实验装置如图4－2－10所示．

图4－2－10

(1)在水平实验桌上放置一端有定滑轮的长木板，将不带定滑轮的一端适当垫起的目的是____________________________________

________________________________________________________________________.

(2)请指出这位同学实验装置中的三处错误：

A．____________________________________________________；

B．___________________________________________________；

C．_____________________________________________________.

答案：(1)平衡摩擦力或重力沿木板向下的分力与摩擦力平衡　(2)小车没有紧靠打点计时器，拉小车的细线与木板不平行　滑轮没有伸出桌边沿，致使悬线碰桌边沿　打点计时器工作电源错接为直流电源

7．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，备有下列器材：

A．电火花计时器；B.天平；C.秒表；D.交流电源；E.电池；F.纸带；G.细绳、砝码、滑块(可骑在气垫导轨上)；H.气垫导轨(一端带定滑轮)；I.毫米刻度尺；J.小型气泵

(1)实验中应选用的器材有________________________________；

实验的研究对象是______________________________________．

(2)本实验分两大步骤进行：①____________________________

②_______________________________________________.

解析：根据原理想步骤，根据步骤想器材．

本实验的重点是：在m一定时，根据不同力作用下打出的纸带，求出加速度；F一定时，根据不同质量条件下打出的纸带，求出加速度，故只要明确电火花计时器及气垫导轨的工作条件，则不难将器材选出．

答案：(1)ABDFGHIJ　骑在气垫导轨上的滑块

(2)①研究a与F的关系(m一定)

②研究a与m的关系(F一定)

8．(2010年张家港高一检测)在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，计算出各纸带的加速度后，将测得的反映加速度a和F关系的有关资料记录在表一中．将测得的反映加速度a和质量M关系的有关资料记录在表二中．

表一

表二

(1)根据表中所列数据，分别画出a－F图象和a－1/M图象．

(2)由图象可以判定：当M一定时，a与F的关系为________；当F一定时，a与M的关系为________．

(3)由a－F图象可知M＝________.

(4)由a－1/M图象可知，F＝________(保留一位有效数字)．

解析：本题主要考查对实验数据的处理和分析，从而得到正确的实验结论，若a与F成正比，a与1/M成正比，那么a－F图象和a－1/M图象都应是一条过原点的直线，同时因实验中不可避免地出现误差，描出的点不在一条直线上是很正常的，连线时应使尽可能多的点在直线上，不在直线上的点应大致对称地分布在直线两侧，离直线较远的点应视为错误数据，不需考虑；另外可以从图象的斜率的物理意义出发求出相应的物理量．

答案：(1)a－F图象和a－1/M图象分别如图甲、乙所示．

(2)正比关系　反比关系　(3)0.5 kg　(4)4 N