高中物理1 实验：探究小车速度随时间变化的规律导学案

4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系

1、学会用控制变量法研究物理规律，

2、学会怎样由试验结果得出结论，

3、探究加速度与力、质量的关系

重点：探究加速度与力、质量的关系

难点：由实验结果得出结论。

【自主学习】

一、   实验目的

探究加速度与力、质量的关系：当质量一定是，加速度与力成      ；当作用力一定是，加速度与质量成      。

二、   实验原理

1、采用控制变量法：当研究对象有两个以上的参量发生牵连变化时，我们设法控制某些参量使之不变化，而研究其中           的变化的方法。本试验有F m a三个参量，研究加速度与力、质量的关系时，我们先控制一个变量。即当力不变时，加速度与    的关系；当质量不变时，加速度与       的关系。

2、要测量的物理量有：                  

三、   实验器材

打点计时器，纸带及复写纸片，小车，一端附有定滑轮的长木板，小桶和砂，细绳，导线，天平，         ， 砝码。

四、实验步骤

1、用天平测出小车和小桶的质量M和M/，把数值记录下来。

2、按图把实验器材装好，不挂小桶。

3、平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，让小车能在其上面做匀速运动。

4、把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶，先接通电源在放开小车，取下纸带并标上号码。

5、保持质量不变，做上述试验，把力对应的纸带标好。

6、保持力不变，做上述试验，将质量对应的纸带标好。

7、计算出加速度，作出加速度与力的图像及加速度与质量得到数的图像。

【合作探究】

一、实验数据记录及数据处理

表一：

表二：

画出图像：

实验结论：物体的加速度与物体的       成反比，与物体             成正比。

二、实验注意事项总结

1．在研究物体的“加速度、作用力和质量”三个物理量的关系时，我们用实验研究了小车“在质量一定的情况下，加速度和作用力的关系”；又研究了“在作用力一定的情况下，加速度和质量之间的关系”。这种研究物理问题的科学方法是

A．建立理想模型的方法

B．控制变量法

C．等效替代法

D．类比法

2．在“验证牛顿运动定律”实验的准备阶段，小车不挂小桶时，先将木板的一端垫起一定高度。这样做的目的是

A．测量小车运动的加速度

B．平衡摩擦力

C．测量小车运动的速度

D．测量木板倾斜的角度

3．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，下列做法正确的是

A．在用打点计时器打纸带时，应该先放开小车，再接通打点计时器的电源

B．在探究加速度与质量的关系时，应该改变拉力的大小

C．在探究加速度与质量的关系时，为了直观判断两者间的关系，应作出图象

D．在探究加速度与力的关系时，作图象应该用折线将所描的点依次连接

4．在用实验探究加速度和力、质量的关系时，下列关于实验的思路和数据分析，不正确的是

A．实验的基本思想是：保持物体的质量不变，测量物体在不同力作用下的加速度，分析加速度与力的关系

B．实验的基本思想是：保持物体所受力相同，测量质量不同的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系

C．在处理实验数据中，以a为纵坐标，F为横坐标，根据数据在坐标系中描点，若这些点在一条过原点的直线上，说明a与F成正比

D．在处理实验数据时，以a为纵坐标，m为横坐标，根据数据在坐标系中描点，若这些点在一条过原点的直线上，说明a与m成正比

5．在做探究加速度与力、质量的关系的实验时，下列说法中错误的是

A．应使砂和小桶的总质量远小于小车和砝码的总质量，以减小实验误差

B．可以用天平测出小桶和砂的总质量m1，小车和砝码的总质量m2，根据公式a=m1g/m2求出小车的加速度

C．处理实验数据时采用描点法画图象，是为了减小误差

D．处理实验数据时采用a–图象，是为了便于根据图线直观地作出判断

6．在研究小车的加速度a和小车的质量M的关系时，由于始终没有满足为砂桶及砂桶中砂的质量的条件，结果得到的图象应是

A．    B．    C．    D．

7．某组同学用如图所示装置，来研究小车质量不变的情况下，小车的加速度与小车受到力的关系。下列措施中不需要和不正确的是

A．首先要平衡摩擦力，使小车受到合力就是细绳对小车的拉力

B．小车的质量要远大于塑料桶的质量

C．实验中可以通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力

D．每次改变小车受到的拉力后都需要重新平衡摩擦力

8．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某同学使用了如图所示的装置，打点计时器的打点频率为50 Hz。

（1）该同学得到一条纸带，在纸带上取连续的六个点，如图所示，相邻两点间的距离分别为10.0 mm、12.0 mm、14.0 mm、16.0 mm、18.0 mm，则打E点时小车的速度为____________m/s，小车的加速度为____________m/s2。

（2）该同学要探究小车的加速度a和质量M的关系，应该保持拉力不变，得到多组数据后他应描给的图象是________（填a–M还是）。

1． 在研究物体的“加速度、作用力和质量”三个物理量的关系时，我们用实验研究了小车“在质量一定的情况下，加速度和作用力的关系”；又研究了“在作用力一定的情况下，加速度和质量之间的关系”．这种研究物理问题的科学方法是(　　)             

 A．建立理想模型的方法　B．控制变量法  C．等效替代法  D．类比法

2．“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，某组同学制订实验方案、选择实验器材且组装完成，在接通电源进行实验之前，实验装置如图所示。

(1)下列对此组同学操作的判断正确的是(　　)

A．打点计时器不应该固定在长木板的最右端，而应该固定在靠近定滑轮的那端，即左端

B．打点计时器不应使用干电池，应使用低压交流电源

C．实验中不应该将长木板水平放置，应该在右端垫起合适的高度

D．小车初始位置不应该离打点计时器太远，而应该靠近打点计时器放置

(2)保持小车质量不变，改变沙和沙桶质量，该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F图线如下图，该图线不通过原点，明显超出偶然误差范围，其主要原因是_____________

_______________________________________________________________________________[来源:学*科*网]

(3)沙和沙桶质量m________小车质量M时，才可以认为细绳对小车的拉力F的大小近似等于沙和沙桶的重力(　　)

A．远大于   B．远小于

C．接近(相差不多)   D．大于

(4)某同学顺利地完成了实验。某次实验得到的纸带如图所示，纸带中相邻计数点间的距离已标出，相邻计数点间还有四个点没有画出。由此可求得打点1时小车的速度是________m/s。小车的加速度大小________m/s2。(结果保留两位有效数字)

参考答案：

小试牛刀：

1．B【解析】在研究物体的“加速度、作用力和质量”三个物理量的关系时，由于变量较多，因此采用了“控制变量法”进行研究，分别控制一个物理量不变，看另外两个物理量之间的关系，B正确。

2．B【解析】在“验证牛顿运动定律”实验的准备阶段，小车不挂小桶时，先将木板的一端垫起一定高度，这样做的目的是平衡摩擦力，使绳的拉力为小车受到的合力，故选项B正确。

3.C

4．D【解析】本实验就是利用控制变量法得到a，F，m三者的关系，A，B，C所述符合实验的思路和道理符合要求，故D正确。

5．B【解析】实验中应满足A所述的条件，故A正确；实验中加速度不能根据公式求解，故B错误；画图象时偏离较远的点已舍弃，误差较小，故C正确；采用a–图象，图象为直线，更直观，故D对。

6．D【解析】随着增大，小车质量在减小，因此小车质量不再满足远大于砂和砂桶的质量，加速度不可能一直均匀增大，加速度的增大幅度将逐渐减小，最后趋近与定值g，D正确。

7．D【解析】A、首先要平衡摩擦力，使小车受到合力就是细绳对小车的拉力，故A正确；B、当小车的质量要远大于塑料桶及所装的砝码的质量时，才能认为塑料桶及所装的砝码的重力等于小车所受的合力，故B正确；C、实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力，故C正确；D、平衡摩擦力后，在实验过程中不需要重新平衡摩擦力，故D错误。

【点睛】掌握实验注意事项即可正确解题，实验前要平衡摩擦力，要掌握平衡摩擦力的方法，平衡摩擦力不能过度。

8．（1）0.85  5  （2）

当堂检测：

1.B 2.（1)BCD　(2)平衡摩擦力过度　(3)B　  (4)0.26　0.50