新疆兵团农二师华山中学人教版高中物理必修一导学案：4-2实验：探究加速度与力、质量的关系 导学案（无答案）

4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系
课前自主预习
1、物体运动状态变化的快慢，也就是物体 ( http: / / www.21cnjy.com ) 的大小，与物体的 有关，还与 的大小有关。
2、探索加速度与力的关系的基本思路是：
保持物体的质量不变，测量物体在 的作用下的 ，分析 与 的关系，如果a与F成 比，则a-F图像是一条过
3、探索加速度与质量的关系的基本思路：
保持物体所受的力相同，测量 的物体在该力作用下的 ，分析 与 的关系。
如果a与m成反比，实际上就是a与1/m成 ，则a—1/m 图像就是一条过 。
重难点点拨
(一)实验的注意事项和误差分析
例1.如图所示的装置研究在作用力为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.将打点计时器接在6V电压的蓄电池上，接通电源，放开小车，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a-M关系图像，并由图像确定a、M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 。
实验数据的处理
例2.（多选）如图所示，探究加速度与力的关系时，甲同学根据实验数据画出的a—F图像为图中的直线Ⅰ，乙同学画出的a—F图像为图中的直线Ⅱ。直线Ⅰ、Ⅱ在纵轴或横轴上的截距较大，明显超出了实验误差范围。下面给出了关于形成这种情况的四种解释，其中可能正确的是（ ）
A实验前甲同学没有平衡摩擦力
B甲同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了
C实验前乙同学没有平衡摩擦力
D乙同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了
课堂知识演练
在研究物体的加速度、作用力和质量三个物理量 ( http: / / www.21cnjy.com )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.(多选)在探究加速度与力、质量的关系实验中,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
B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a—M图像，而用a-1/M图像，是为了便于根据图像直观的作出判断
D用天平测出小桶和砂的质量（M.＇和m＇），拉小车的力F等于（M.＇+m＇）g
3．探究加速度与力、质量的关系实验如下：
在探究物体的加速度与力的关系时，应保持________不变，分别改变施加在物体上的力F，测出相对应的加速度a。
在探究物体的加速度与物体的质量的关系时，应保持 不变，分别改变物体的质量m，测出相应的加速度a。
为了更直观地反映物体的加速度a与物体质量m的关系，往往用二者的关系图象表示出来，该关系图象应选用(　　)
A．a－m图象 B．m－a图象 C．a－1/m 图象 D. 1/m—a图象
(4)如果a－1/m 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
如果a－F图象是通过原点的一条直线，说明物体的加速度a与施加在物体上的力成 关系。
4.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.
a/（m·s－2） 1.98 4.06 5.95 8.12
F/N 1.00 2.00 3.00 4.00
（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 。
5.在探究加速度与力、质量关系的实验中，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：
a/（m·s－2） 2.04 2.66 3.23 3.98
M/kg 2.00 1.50 1.25 1.00
(1)根据表中所列数据，画出a—1/M 关系
(2)由a一1/M关系可知，当F一定时，a与M成 关系．
课后巩固提高
6.（多选）下图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（ ）
甲 乙 丙 丁
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、上述实验中沙和桶的总质 ( http: / / www.21cnjy.com )量m和车与砝码的总质量M间必须满足的条件是________．实验中打出的纸带如下图所示．相邻计数点间的时间是0.1s，图中长度单位是cm，由此可以算出小车运动的加速度是________m/s2.
8、在《探究加速度与物体质量、物体受力的关系》实验中，要采用控制变量法来进行研究
（1）在研究加速度与物体质量的关系中，需要保持 不变，而去改变小车质量，来探究小车运动加速度与小车质量的关系。
（2）在实验中，为减小实验误差，要把斜面右端垫高一些，以平衡摩擦力，使小车受到合力等于绳对小车的拉力；那么在每次改变小车质量后，是否要重新平衡摩擦力， (填“不要”或“要”)。
（3）在寻找到加速度和质量的关系，采用图像方法处理数据，图像坐标应该选
用 (填“a－m”或“a－1/m”)
9.采用图甲所示的装置探究加速度与力和质量的关系，通过改变小托盘和砝码总质量m来改变小车受到的合外力，通过加减钩码来改变小车总质量M。
①实验中需要平衡摩擦力，应当取下 ( http: / / www.21cnjy.com ) （选填“小车上的钩码”、“小托盘和砝码”或“纸带”），将木板右端适当垫高，直至小车在长木板上运动时，纸带上打出来的点间距相等。
②图乙为实验中得到的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6为计数点，相邻两计数点间还有4个打点未画出．所用交流电的频率为50Hz，从纸带上测出x1=3.20cm，x2=4.74cm，x3=6.30cm，x4=7.85cm，x5=9.41cm，x6=10.96cm．小车运动的加速度大小为 m/s2（结果保留三位有效数字）．
③此实验中有三个变化的物理量，在实 ( http: / / www.21cnjy.com )验中我们采用的方法是 ，在研究加速度与力的关系时我们得到了如图丙所示的图象，图象不过原点原因是 。
4题图
5题图