物理必修12 实验：探究加速度与力、质量的关系学案及答案

这是一份物理必修12 实验：探究加速度与力、质量的关系学案及答案，共6页。学案主要包含了大成目标，使用说明，实验方案探讨，实验操作，数据处理，针对训练，课堂小结等内容，欢迎下载使用。

【大成目标】（目标解读及课堂组织2分钟）
1.认识影响加速度的因素—力和质量.
2.通过实验测量加速度、力、质量，分别作出加速度与力、加速度与质量的关系图象. 初步认识数据处理时变换坐标轴的技巧. （重点、难点）
3.能根据图象得出加速度与力、质量的关系.
4. 体验实验探究过程：明确实验目的、分析实验思路、制定实验方案、得出实验结论. （重点）
5.体会“控制变量法”对研究问题的意义.
【使用说明】
1、依据大成目标认真自学教材71—74页，并独立完成基础案的学习、疑点标记；
2、灵活应用所学知识，规范书写，保质保量完成导学案；
2、建议1课时；
基础案（课前20分钟自主学习，课中5分钟展示点评）
课前自主学习，主动落实学案（2分钟展示点评）
1.探究加速度与力、质量的关系
学法指导：认真看课文，联系生活实际，深刻理解课文意思.
（1）物体运动状态变化的快慢，也就是物体____________的大小，与物体的____________有关，还与物体____________有关.
（2）物体的质量一定时，受力越大，其加速度就____________；物体的受力一定时，质量越小，加速度就____________.
（3）探究加速度与力的定量关系时，应保持物体____________不变，测量物体在____________的加速度；探究加速度与质量的关系时，应保持物体__________不变，测量不同质量的物体在____________下的加速度.
2.制定实验方案时的两个问题
（1）测量物体的加速度可以用刻度尺测量____________，并用秒表测量____________，由公式____________算出.也可以在运动物体上安装一条通过打点计时器的纸带，根据____________来测量加速度.
（2）在这个实验中也可以不测加速度的具体数值，这是因为我们探究的是____________关系.
3.怎样由实验结果得出结论
在本探究实验中，我们猜想物体的加速度与它所受的力成________，与质量成____________，然后根据实验数据作出____________图象和____________图象，都应是过原点的直线.
【思考】（课前阅读课文，问题思考，课上探讨3分钟）
1、在研究加速度与质量的关系时，为什么要描绘a－图象，而不是a－m图象？
温馨提示：图像来源于数学的函数方程，用数学的眼光分析物理公式，这是常用的方法。
2.控制变量法 ：
什么叫控制变量法？本实验中如何应用控制变量法？
探究案（小组讨论，实验分析探究，展示点评共31分钟）
【实验方案探讨】 （小组讨论，展示点评5分钟）
参考案例一：
本案例需运用“位移之比表示小车加速度之比”即：，此式成立的条件是：

2、某同学控制两小车质量相同，改变砝码（拉力大小）个数，设计记录数据表如下：
3、若两小车线上系的砝码（拉力大小）个数相同，小车质量不同，请你设计一记录实验数据的表格：
特别提醒：小车好砝码盘一起运动，他们是一个整体。
参考案例二：（小组讨论，展示点评3分钟）
1、本案例要求砝码和盘的总质量远小于小车质量，
为什么？
2.本实验的一个重要步骤是平衡摩擦力，为什么？
3.实验中需注意的事项
（1）平衡摩擦力时不要挂重物，整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变托盘和砝码的质量，还是改变小车及砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力.
（2）平衡摩擦力后，每次实验必须在满足小车和所加砝码的总质量远大于砝码和托盘的总质量的条件下进行.只有如此，砝码和托盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等.
（3）小车应靠近打点计时器且先接通电源再释放小车.
特别提醒：数据处理时应该让尽可能多的点落在直线上，没有落在直线上的的点应该均匀的分布在直线的两侧。
（4）作图象时，要使尽可能多的点分布在所作直线上，不在直线上的点应尽可能均匀地分布在所作直线两侧.离直线较远点是错误数据，可舍去不予考虑.
【实验操作】 （小组合作，进行实验，组间交流10分钟）
【数据处理】（小组合作，展示交流8分钟）
应用点一：数据处理
例1：若测得某一物体m一定时，a与F的关系的有关数据资料如下表.
（1）根据表中数据，画出a－F图象.
（2）从图象可以判定：当m一定时，a与F的关系为_________.
例2：若测得某一物体受力F一定时，a与M的关系数据如下表所示：
（1）根据表中所列数据，画出a－图象.
（2）由a－关系可知，当F一定时，a与M成__________关系.
应用点二：实验误差分析
例3：用图4－2－5（a）所示的装置是研究质量一定时，加速度与作用力的关系.研究的对象是放在长木板上的小车，小车的质量为M，长木板是水平放置的.小车前端拴着细轻绳，跨过定滑轮，下面吊着砂桶.实验中认为细绳对小车的作用力F等于砂和桶的总重力mg.用改变砂的质量的办法来改变小车的作用力F，用打点计时器测出小车的加速度a，得出若干组F和a的数据.然后根据测得的数据作出a－F图线.
答案提示：
①电源应用低压交流电源
②滑轮的位置应使拉线水平
③小车应靠近打点计时器
④木板应垫高右端平衡摩擦力.
图4－2－5
一学生作出图4－2－6（b）所示的图线，发现横轴上的截距OA较大，明显地超出了偶然误差的范围，这是由于在实验中没有进行下面的步骤，即__________________________.
【针对训练】（小组合作，展示交流5分钟）
1、某学生在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，测得小车的加速度a与拉力F的资料如下表所示.
（1）根据表中的数据在图4－2－6坐标系中作a－F图线.
答案提示：
①小车与桌面的摩擦力
②平衡摩擦力过度，木板倾角过大。

图4－2－6 图4－2－7
（2）图线在F轴上截距的物理意义是_________________________________________.
2、在上题中，如果此学生根据测得的数据作出的a－F图线如图4－2－7所示，则实验中出现误差的原因是____________.
巩固案（课后独立完成）
A级：
1.观察物体的运动，我们发现加速度、物体受力和物体质量三者的关系可能是（ ）
A.物体质量一定时，受力越大，其加速度越大
B.物体质量一定时，受力越大，其加速度越小
C.物体受力一定时，它的质量越大，其加速度越大
D.物体受力一定时，它的质量越大，其加速度越小
温馨提示：
仔细回顾课堂实验和结论，慢慢做题，思考其他的实验方法。
2.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，下列说法中正确的是（ ）
A.为了减小实验误差，悬挂物的质量应远小于车和砝码的质量
B.为减小小车、纸带受到摩擦力对实验的影响，需要把小车运动平面起始端抬高
C.实验结果采用描点法画图象，是为了减小误差
D.实验结果采用a－坐标作图，是为了便于根据图象直观地作出判断
3.在利用打点计时器“探究加速度与力、质量关系”的实验中，以下做法正确的是（ ）
A.平衡摩擦力时，应将重物用细绳通过定滑轮系在小车上
B.平衡摩擦力时，小车后面的纸带必须连好，因为运动过程中纸带也要受到阻力
C.每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力
D.实验时，先放开小车，后接通电源
B级：
4.如果a－图象是通过原点的一条直线，则说明（ ）
A.物体的加速度a与质量m成正比B.物体的加速度a与质量m成反比
C.物体的质量m与加速度a成正比D.物体的质量m与加速度a成反比
5．关于力和运动的关系，下列说法中正确的是 ( )
A．物体受力一定运动，力停止作用后物体也立即停止运动
B．物体所受的合力越大，其速度越大
C．物体受力不变时，其运动状态也不变
D．物体受外力的作用，其速度一定改变
C级：
6.如图4－2－8是某些同学根据实验数据画出的图象，下列说法中正确的是（ ）
图4－2－8
A.形成图（甲）的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大
B.形成图（乙）的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小
C.形成图（丙）的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大
D.形成图（丁）的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小
7.已知物体的加速度a与物体的受力F及物体的质量m满足关系式a∝F，a∝.在光滑的水平面上有一质量为m的物体受到水平力F作用，在t时间内由静止开始移动了s距离，今要使距离变为4s，可采用以下哪些方法（ ）
A.将水平恒力增为4FB.将物体的质量减为原来的
C.将作用时间增为4tD.将作用时间增为2t
特别提醒：
要求学生独立完成巩固案，再小组交流讨论，问题相对集中的题目由教师带领学生解决。
【课堂小结】（学生小组合作2分钟）
1、本实验探究的方法是什么；
2、体会用图像处理实验数据的优劣；
小车l
小车2
次数
拉车砝码(g)
位移x1／cm
拉车砝码(s)
位移x2／cm
1[
2
3
a/（m·s－2）
1.98
4.06
5.95
8.12
F/N
1.00
2.00
3.00
4.00
a/（m·s－2）
2.04
2.66
3.23
3.98
M/kg
2.00
1.50
1.25
1.00
F/N
0.20
0.30
0.40
0.50
a/（m·s－2）
0.10
0.21
0.29
0.40