鲁科版高中物理必修第一册5.2 科学探究：加速度与力、质量的关系学案

5.2 科学探究：加速度与力、质量的关系
能用图像分析实验数据并得出实验结论；
会分析导致实验误差的原因，提出减小实验误差的措施；
理解探究加速度与力、质量的关系的科学探究方案，有控制变量的意识。
【重点】理解实验原理及设计；能根据实验方案完成实验，记录和分析实验数据得出结论。
【难点】根据探究方案完成实验，运用图像分析实验数据并得出实验结论，分析导致误差的原因。
【定性体验加速度与力、质量的关系】
1．体验一：在课本上撒一些碎纸片，先用嘴轻吹，再用力使劲吹，观察现象。
体验二：在课本上撒一些碎纸片和一些小石子，用力使劲吹，观察现象。
2．根据这两个现象，你能回答物体的加速度与什么因素有关么？
很多事实告诉我们：物体质量一定时，受力越大，加速度 ；物体的受力一定时，质量越大，加速度 。这是它们之间的定性关系。它们之间有什么定量的关系呢？我们可以通过实验探究获得。
【深化探究】实验探究加速度与力、加速度的关系

【实验原理与设计】
问题1：在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，研究的对象是小车，我们怎样改变和测量它的质量？
问题2：如何测量加速度的大小？
问题3：如何提供并测量小车受到的合外力？
问题4：将木板一段垫高的目的是什么？
【实验的基本思想——控制变量法】
物体的加速度a与受力F和质量m两个变量有关，我们应该采用 来研究：
（1）保持研究对象即小车的质量不变，改变砝码盘的质量，即改变 ，测出小车的对应加速度，探究加速度与作用力的关系。
（2）保持砝码盘的质量不变，即保持作用力不变，改变研究对象小车的 ，测出不同质量对应的加速度，探究加速度与质量的关系。
【数据分析】
1.探究加速度与力的关系
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）
F/N
（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_________.
2.探究加速度与质量的关系
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）
M/kg
（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
【注意事项】
（1）实验中应先接通电源后释放小车．
（2）在平衡摩擦力时，不要悬挂砝码盘，但小车应连着纸带且接通电源．用手轻轻地给小车一个初速度，如果在纸带上打出的点间隔均匀，表明小车受到的阻力跟它受到的重力沿斜面向下的分力平衡。
（3）改变砝码盘的质量过程中，要始终保证砝码盘的总质量 （远小于、远大于）小车的质量。
（4）作图时应使所作的直线通过尽可能多的点，不在直线上的点也要尽可能地分布在直线的两侧，但若遇到个别偏离较远的点可舍去。
1.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
2．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
3. 在探究加速度、力和质量三者之间关系的实验中，实验的研究方法是(　　)
A．归纳法 B．比较法
C．等效替代法 D．控制变量法
4.（多选） 在探究加速度与力、质量的关系实验中，某组同学用如图所示装置，采用控制变量的方法，来研究小车质量不变的情况下，小车的加速度与小车受到外力的关系下列措施中不必要或不正确的是　　
A．首先要平衡摩擦力，使细绳对小车的拉力就是小车受到的合外力
B．平衡摩擦力的方法，是在塑料小桶中添加砝码，使小车能匀速滑动
C．每次改变小车拉力后都要重新平衡摩擦力
D．实验中应先接通打点计时器的电源，再释放小车
5.（多选）在利用打点计时器和小车来做“验证牛顿运动定律”的实验时，下列说法中正确的是(　　)
A．平衡摩擦力时，应将砝码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，且应先接通电源再释放小车
6.（多选）在“探究加速度与力和质量的关系”的实验中，装置如图所示，除了图中已给出的实验器材外，还需要的两种测量工具是______
A．秒表
B．天平
C．刻度尺
D．弹簧测力计
7. 某学生用图（a）所示的实验装置测量物块与斜面的动摩擦因数。已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图（b）所示，图中标出了5个连续点之间的距离。
（1）物块下滑是的加速度a=_____m/s2；打点C点时物块的速度v=____m/s；
（2）已知重力加速度大小为g，求出动摩擦因数，还需测量的物理量是____（填正确答案标号）。
A．物块的质量 B．斜面的高度 C．斜面的倾角
8. 在“用DIS探究牛顿第二定律”的实验中，装置如图所示．
(1)本实验是通过________来改变对小车的拉力，通过增加小车上的配重片来改变小车的质量，通过位移传感器测得小车的v－t图象，通过________得到小车的加速度．
(2)图(b)为小车所受作用力不变时实验所得的a－图象，从图象上可以看到直线不过原点，其原因是(　　)
A．钩码质量过大
B．轨道倾斜，左端偏高
C．轨道倾斜，右端偏高
D．小车与轨道间的摩擦偏大

1. B 2. D 3. D 4. BC 5. BCD 6. BC 7. （1）3.25 1.79 （2）C
8.（1）改变钩码个数；图像的斜率 （2）BD