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1、1第二节实验：探究加速度与力、质量的关系导学案编者：程文清罗杰【课前预习】一、实验目的:二、实验原理:三、实验器材:四、实验步骤:五、注意事项【预习检测】1.在利用打点计时器探究加速度与力、质量的关系的实验中，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每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力C实验时，先放开小车，后接通电源D“重物的质量远小于小车的质量”这一条件如不满足，对探究过程也不会产生影响2.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，将测得的加速度 a 和力 F 的有关数据记录在表 1 中将测得的反映加速度 a 和质量 m 的数据
2、列在表 2 中表 1表 2(1)根据表中所列数据，分别画出 aF 图象和 a1/m 的图象(2)从图象可以判定：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.某实验小组的几名同学在探究加速度与物体的质量以及外力关系的实验中，当物体的质量一定时，分别根据实验数据画出了不同的实验图象，如图 423 所示，下列说法中分析正确的是()图 423A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4.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，关于
3、平衡摩擦力的说法中正确的是()A“平衡摩擦力”的本质就是想法让小车受到的摩擦力为零B“平衡摩擦力”的本质就是使小车所受的重力在沿斜面方向的分力与所受到的摩擦阻力相平衡C“平衡摩擦力”的目的就是要使小车所受的合力等于所挂砝码通过细绳对小车施加的拉力D“平衡摩擦力”是否成功，可由小车拖动后由打点计时器打出的纸带上的点迹间距是否均匀而确定5在用实验探究加速度和力的关系时，下列关于实验的思路和数据分析，正确的是()a/(ms2)1.984.065.958.12F/N1.002.003.004.00a/(ms2)2.042.663.233.981m/kg10.500.670.801.002A实验的基本思
4、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在处理实验数据时，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6.如图 424 所示，在研究牛顿第二定律的演示实验中，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
5、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()图 424A当 m1m2、F12F2时，x12x2B当 m1m2、F12F2时，x22x1C当 F1F2、m12m2时，x12x2D当 F1F2、m12m2时，x22x17.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，关于小车所受的合力，下列叙述中正确的是()A小车所受合力就是所挂吊盘和砝码的重力B小车所受合力的大小等于吊盘和砝码通过细绳对小车所施加的拉力C只有平衡摩擦力后，小车所受合力才等于细绳对小车的拉力D只有平衡摩擦力后，且小车的质量 M 远大于吊盘与砝码的总质量时，小车所受合力可以认为等于吊盘和砝码的重力8.经过对加
6、速度与物体的质量和合外力的关系的探究学习，已经知道物体的加速度 a 与物体受的力 F 及物体的质量 m 满足的关系式 aF，a1/m.如果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，从静止开始在 t 时间内移动了 x 距离,今要使距离变为4x 可采用以下哪一种方法()A将水平恒力增为 4FB将物体质量减为原来的一半C将作用时间增为 2tD将作用时间增为 4t9.在探究 a 与 F、M 关系的实验中，得到了如下一组实验数据：(1)在图 425 所示的坐标中，画出 aF 图线(2)从图中可以发现实验操作中的问题是什么？图 425【随堂训练】1.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中
7、，下列说法中正确的是()A平衡摩擦力时，托盘应用细线通过定滑轮系在小车上，但托盘内不能装砝码B实验中无需始终保持小车和砝码的总质量远远大于托盘和砝码的质量C实验中如用纵坐标表示加速度，用横坐标表示小车和车内砝码的总质量，描出相应的点在一条直线上时，即可证明加速度与质量成反比D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阻力2.在“探究牛顿第二定律”的实验中，为了探究滑块质量 m0不变时，加速度与外力 F 的定量关系，砝码质量 m 和滑块质量 m0分别选取下列四组值：Am0500g，m 分别为 50g,70g,100g,125gBm0500g，m 分别为 20g,30g,40g
8、,50gCm0200g，m 分别为 50g,75g,100g,125gDm0200g，m 分别为 30g,40g,50g,60g若其他操作都正确，那么在选用_组值测量时所画出的 aF 图线较准确图 421F/N0.1960.2940.3920.4900.588a/(ms2)0.250.380.901.201.5333.用如图 421 所示的装置研究在作用力 F一定时，小车的加速度a 与小车质量 m 的关系，某位同学设计的实验步骤如下：A用天平称出小车和小桶及内部所装砂子的质量；B按图装好实验器材；C把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂砂桶；D将电磁打点计时器接在 6V电压的蓄电池上，接通电源，放开
9、小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量；E保持小桶及其中砂子的质量不变，增加小车上的砝码个数，并记录每次增加后的 m 值，重复上述实验；F分析每条纸带，测量并计算出加速度的值；G作 am 关系图象，并由图象确定 am 关系(1)该同学漏掉的重要实验步骤是_，该步骤应排在_步实验之后(2)在上述步骤中，有错误的是_，应把_改为_(3)在上述步骤中，处理不恰当的是_，应把_改为_4.某同学设计了一个探究加速度 a 与物体所受合力 F 及质量 m 关系的实验，如图 422所示，图甲为实验装置简图(交流电的频率为 50Hz)图 422(1)图乙为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出
10、小车的加速度大小为_m/s2(保留两位有效数字)(2)保持砂和砂桶质量不变，改变小车质量 m，分别得到小车加速度 a 与质量 m 及对应的1/m，数据如下表：实验次数12345678小车加速度a/(ms2)1.901.721.491.251.000.750.500.30小车质量m/kg0.250.290.330.400.500.711.001.671m/kg14.003.453.032.502.001.411.000.60请在如图 423 所示的方格坐标纸中画出 a1/m 图线，并依据图线求出小车加速度a 与质量倒数 1/m 之间的关系式是_(3)保持小车质量不变，改变砂和砂桶质量，该同学根据
11、实验数据作出了加速度 a 随合力 F 的变化图线，如图 424 所示该图线不通过原点，请你分析其主要原因是_图 423图 424【课后练习】1.在本实验中，下列做法和理由正确的是()A实验中所用电源为低压直流电源4B可以将装有砂子的小桶用钩码代替，这样会使实验更加方便C实验结果不用 aM 图象，而且 a1/M 图象，是为了便于根据图象直观地作出判断D小车运动的加速度可用天平测出小桶和砂的质量(M和 m)以及小车质量 M 后直接用公式 a(Mm)g/M 求出(Mm)M2两个相同的小车并排放在光滑水平桌面上，小车前端系上细线，线的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘里分别放有不同质量的砝码(图 425
12、(a)小车所受的水平拉力 F的大小可以认为等于砝码(包括砝码盘)所受的重力大小小车后端也系有细线，用一只夹子夹住两根细线(图(b)，控制两辆小车同时开始运动和结束运动 由于两个小车初速度都是零，运动时间又相同，xat2/2，即 xa，只要测出两小车位移 x 之比就等于测出它们的加速度 a 之比实验结果是：当小车质量相同时，_；当拉力 F 相等时，_.实验中用砝码(包括砝码盘)所受的重力 Gmg 的大小作为小车所受拉力 F 的大小，这样做会引起实验误差，为了减小这个误差，G 与小车所受重力 Mg 之间需要满足的关系是：_.图 425图 4263用如图 426 所示装置，探究“加速度与力、质量的关
13、系”的活动中：(1)某同学在接通电源进行实验之前，将实验器材组装如图所示请你指出该装置中错误或不妥之处：_.(2)改正实验装置后，该同学顺利地完成了实验图 427 是他在实验中得到的一条纸带，图中相邻两计数点之间的时间间隔为 0.1s，由图中的数据可算得小车的加速度a为_m/s2.4同学们在做探究加速度与物体质量和合外力的关系的实验时：图 427(1)甲同学为了使小车受到的合外力等于小桶和砂的总重量，他采用如下两个措施：平衡摩擦力：将长木板无滑轮的一端下面垫一小木块，反复移动木块的位置，直到小车在小桶的拉动下带动纸带与小车一起做匀速直线运动；调整砂的多少，使砂和桶的总质量 m 远小于小车和砝码的总质量 M.请问：以上哪一个措施中有重大错误？(2)乙同学在实验中，他保持小车及砝码总质量 M 不变，反复改变砂的质量，并测得一系列数据，结果发现小车受到的合外力(小桶及砂的总重量 mg)与加速度的比值略大于小车及砝码总质量 M，经检查发现滑轮非常光滑，打点计时器工作正常，且事先基本上平衡了摩擦力，那么出现这种情况的主要原因是什么？5在实验中某人得不出当小车的质量一定时，加速度 a 与作用力 F 成正比的正确图线，而是得出下列图线请分别说出得到(A)、(B)、(C)三种图的原因