物理人教必修1同步教學(xué)案：第4章牛頓運(yùn)動(dòng)定律：第2節(jié) 實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系
《物理人教必修1同步教學(xué)案：第4章牛頓運(yùn)動(dòng)定律：第2節(jié) 實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《物理人教必修1同步教學(xué)案：第4章牛頓運(yùn)動(dòng)定律：第2節(jié) 實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系（8頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
111 第2節(jié) 實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 1．物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的快慢，也就是物體__________的大小，與物體的________有關(guān)，還與物體____________有關(guān)．物體的質(zhì)量一定時(shí)，受力越大，其加速度就________；物體的受力一定時(shí)，質(zhì)量越小，加速度就________． 2．探究加速度與力的定量關(guān)系時(shí)，應(yīng)保持物體________不變，測(cè)量物體在____________的加速度；探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，應(yīng)保持物體________不變，測(cè)量不同質(zhì)量的物體在____________的加速度，這種研究問(wèn)題的方法叫______法． 3．測(cè)量物體的加速度可以用刻度尺測(cè)量________，并用秒表測(cè)量________，由公式____________算出．也可以在運(yùn)動(dòng)物體上安裝一條通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，根據(jù)____________來(lái)測(cè)量加速度． 4．在該探究實(shí)驗(yàn)中，我們猜想物體的加速度與它所受的力成________，與質(zhì)量成________，然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出________圖象和________圖象，都應(yīng)是過(guò)原點(diǎn)的直線． 5．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，備有下列器材： A．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 B．天平(附帶砝碼) C．低壓交流電源 D．小盤(pán)、砝碼 E．導(dǎo)線、細(xì)繩 F．小車(chē) G．一端帶有滑輪的長(zhǎng)木板 H．夾子 其中，還缺少的器材是________________． 6．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，研究作用力一定，加速度與質(zhì)量成反比的結(jié)論時(shí)，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是( ) A．平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將放有重物的小盤(pán)用細(xì)繩通過(guò)定滑輪系在小車(chē)上 B．每次改變小車(chē)質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力 C．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開(kāi)小車(chē)，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源 D．在小車(chē)中增減砝碼，應(yīng)使小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤(pán)和重物的總質(zhì)量 7．如果a－F的圖象是通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的一條直線，說(shuō)明物體的加速度a與施加在物體上的力是________關(guān)系；如果a－的圖象是通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的一條直線，說(shuō)明物體的加速度a與物體的質(zhì)量是________關(guān)系． 【概念規(guī)律練】 知識(shí)點(diǎn)一 實(shí)驗(yàn)的操作 1．在采用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，按實(shí)驗(yàn)要求安裝好器材后，應(yīng)按一定的步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，下列給出供選擇的操作步驟： 圖1 A．保持小盤(pán)和重物的質(zhì)量不變，在小車(chē)?yán)锛禹来a，測(cè)出加速度，重復(fù)幾次 B．保持小車(chē)質(zhì)量不變，改變小盤(pán)中重物的質(zhì)量，測(cè)出加速度，重復(fù)幾次 C．用天平測(cè)出小車(chē)和砂子的質(zhì)量 D．在長(zhǎng)木板沒(méi)有定滑輪的一端墊上厚度合適的墊木，平衡摩擦力 E．根據(jù)測(cè)出的數(shù)據(jù)，分別畫(huà)出加速度和力的關(guān)系圖線及加速度和質(zhì)量的倒數(shù)關(guān)系圖線 F．用停表測(cè)出小車(chē)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 G．將放有重物的小盤(pán)用細(xì)線通過(guò)定滑輪系到小車(chē)上，接通電源，釋放小車(chē)，在紙帶上打出一系列的點(diǎn) 以上步驟中，不必要的步驟是__________，正確步驟的合理順序是________．(填寫(xiě)代表字母) 2．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，關(guān)于平衡摩擦力的說(shuō)法中正確的是( ) A．“平衡摩擦力”的本質(zhì)就是想法讓小車(chē)受到的摩擦力為零 B．“平衡摩擦力”的本質(zhì)就是使小車(chē)所受的重力的下滑分力與所受到的摩擦阻力相平衡 C．“平衡摩擦力”的目的就是要使小車(chē)所受的合力等于所掛重物通過(guò)細(xì)繩對(duì)小車(chē)施加的拉力 D．“平衡摩擦力”時(shí)應(yīng)將小車(chē)在重物通過(guò)細(xì)繩和滑輪而拉動(dòng)小車(chē)過(guò)程中進(jìn)行調(diào)整 E．“平衡摩擦力”是否成功，可由小車(chē)施動(dòng)而由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上的點(diǎn)跡間距是否均勻而確定 知識(shí)點(diǎn)二 加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 3．某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中保持拉力不變，得到了小車(chē)加速度隨質(zhì)量變化的一組數(shù)據(jù)，如下表所示 實(shí)驗(yàn) 次數(shù) 加速度a/ms－2 小車(chē)與砝碼 總質(zhì)量m/kg 小車(chē)與砝碼 總質(zhì)量的倒 數(shù)m－1/kg－1 1 0.29 0.20 5.0 2 0.25 0.25 4.0 3 0.22 0.30 3.3 4 0.18 0.35 2.9 5 0.16 0.40 2.5 請(qǐng)你在圖2方格中建立合適坐標(biāo)系并畫(huà)出能直觀反映出加速度與質(zhì)量關(guān)系的圖線． 圖2 【方法技巧練】 一、用圖象法分析物理量之間的關(guān)系 4．如圖3所示為某些同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出的圖象，下列說(shuō)法中正確的是( ) 圖3 A．形成圖甲的原因是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過(guò)大 B．形成圖乙的原因是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過(guò)小 C．形成圖丙的原因是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過(guò)大 D．形成圖丁的原因是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過(guò)小 二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理技巧 5. 圖4 如圖4所示，在探究加速度和力、質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，若1、2兩個(gè)相同的小車(chē)所受拉力分別為F1、F2，車(chē)中所放砝碼的質(zhì)量分別為m1、m2，打開(kāi)夾子后經(jīng)過(guò)相同的時(shí)間兩車(chē)的位移分別為x1、x2，則在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，有( ) A．當(dāng)m1＝m2、F1＝2F2時(shí)，x1＝2x2 B．當(dāng)m1＝m2、F1＝2F2時(shí)，x2＝2x1 C．當(dāng)F1＝F2、m1＝2m2時(shí)，x1＝2x2 D．當(dāng)F1＝F2、m1＝2m2時(shí)，x2＝2x1 6．用斜面、小車(chē)、小盤(pán)、砝碼等器材做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)，圖5是實(shí)驗(yàn)中一條打完點(diǎn)的紙帶，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為T(mén)，且間距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出． 圖5 圖6 (1)請(qǐng)寫(xiě)出三個(gè)不同的計(jì)算加速度的表達(dá)式． (2)如圖6(a)所示，為甲同學(xué)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)畫(huà)出的a－F圖線，表明實(shí)驗(yàn)的問(wèn)題是________________________________________________________________________． (3)乙、丙兩同學(xué)用同一裝置實(shí)驗(yàn)，畫(huà)出了各自得到的a－F圖線如圖(b)所示，說(shuō)明兩個(gè)同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)的哪一個(gè)物理量取值不同？并比較其大?。? 1．在本實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法中正確的是( ) A．平衡摩擦力時(shí)，小盤(pán)應(yīng)用細(xì)線通過(guò)定滑輪系在小車(chē)上，但小盤(pán)內(nèi)不能裝重物 B．實(shí)驗(yàn)中無(wú)需始終保持小車(chē)和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于盤(pán)和重物的質(zhì)量 C．實(shí)驗(yàn)中如用縱坐標(biāo)表示加速度，用橫坐標(biāo)表示小車(chē)和車(chē)內(nèi)砝碼的總質(zhì)量，描出相應(yīng)的點(diǎn)在一條直線上時(shí)，即可證明加速度與質(zhì)量成反比 D．平衡摩擦力時(shí)，小車(chē)后面的紙帶必須連好，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)過(guò)程中紙帶也要受到阻力 2．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法中正確的是( ) A．為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，懸掛物的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量 B．為減小小車(chē)、紙帶受到摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，需把小車(chē)運(yùn)動(dòng)平面起始端略墊高 C．實(shí)驗(yàn)結(jié)果采用描點(diǎn)法畫(huà)圖象，是為了減小誤差 D．實(shí)驗(yàn)結(jié)果采用a－坐標(biāo)作圖，是為了根據(jù)圖象直觀地作出判斷 3．在探究牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)中，我們利用了“控制變量法”．當(dāng)保持外力不變的情況下，由實(shí)驗(yàn)得出a－圖象是通過(guò)原點(diǎn)的一條直線，這說(shuō)明( ) A．物體的加速度大小與質(zhì)量成正比 B．物體的加速度大小與質(zhì)量成反比 C．物體的質(zhì)量與加速度大小成正比 D．物體的質(zhì)量與加速度大小成反比 4．利用如圖7甲所示的裝置探究“質(zhì)量一定，加速度與力的定量關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)，甲同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出的小車(chē)加速度a和小車(chē)所受拉力F的圖象如圖乙中的直線Ⅰ所示，乙同學(xué)畫(huà)出的a－F圖象如圖乙中的直線Ⅱ所示．直線Ⅰ、Ⅱ在兩個(gè)坐標(biāo)軸上的截距都比較大，明顯超出了誤差范圍，下面關(guān)于形成這種狀況原因的解釋正確的是( ) 圖7 A．實(shí)驗(yàn)前甲同學(xué)沒(méi)有平衡摩擦力 B．甲同學(xué)在平衡摩擦力時(shí)，把長(zhǎng)木板不帶滑輪的一端墊得過(guò)高了 C．實(shí)驗(yàn)前乙同學(xué)沒(méi)有平衡摩擦力 D．乙同學(xué)在平衡摩擦力時(shí)，把長(zhǎng)木板不帶滑輪的一端墊得過(guò)高了 題 號(hào) 1 2 3 4 答 案 5.用圖8所示裝置探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中： 圖8 (1)某同學(xué)在接通電源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前，將實(shí)驗(yàn)器材組裝如圖所示．請(qǐng)你指出該裝置中錯(cuò)誤或不妥之處：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. (2)改正實(shí)驗(yàn)裝置后，該同學(xué)順利地完成了實(shí)驗(yàn)．圖9是他在實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，圖中相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.1 s，由圖中的數(shù)據(jù)可算出小車(chē)的加速度a為_(kāi)_______m/s2. 圖9 6．某次實(shí)驗(yàn)測(cè)得如下數(shù)據(jù)：當(dāng)m一定時(shí)a與F的關(guān)系如表一所示；當(dāng)F一定時(shí)，a和的關(guān)系如表二所示． 表一 F/N 1.00 2.00 3.00 4.00 a/(ms－2) 1.90 3.95 5.85 7.62 表二 /kg－1 0.52 0.67 0.80 1.00 a/(ms－2) 1.51 2.10 2.49 3.10 (1)在圖10所示的相應(yīng)坐標(biāo)系中分別作出表一、表二所給數(shù)據(jù)確定物理量的圖線． 圖10 (2)在研究a與m的關(guān)系時(shí)，作了a－的圖線，而沒(méi)作a－m的圖線，那么作a－的圖線有何優(yōu)點(diǎn)？ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. 第2節(jié) 實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 課前預(yù)習(xí)練 1．加速度 質(zhì)量 受力的大小 越大 越大 2．質(zhì)量 不同外力作用下 受力 該力作用下 控制變量 3．位移 時(shí)間 a＝ 紙帶打出的點(diǎn) 4．正比 反比 a－F a－ 5．紙帶和復(fù)寫(xiě)紙片 6．AC [平衡摩擦力時(shí)不應(yīng)掛放有重物的小盤(pán)，只需將小車(chē)放在長(zhǎng)木板上，使長(zhǎng)木板不帶滑輪的一端墊高，當(dāng)小車(chē)剛好能勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，即平衡了摩擦力，A選項(xiàng)錯(cuò)誤．當(dāng)改變小車(chē)質(zhì)量時(shí)，小車(chē)重力沿斜面向下的分力、摩擦力都跟質(zhì)量成正比地改變，一次平衡后，就不用再平衡了，B選項(xiàng)正確．實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作，再放開(kāi)小車(chē)，才能打出完整的紙帶，C選項(xiàng)錯(cuò)誤．在小車(chē)減少砝碼時(shí)，必須保證小車(chē)的質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤(pán)和重物的總質(zhì)量，才能近似使小車(chē)受到的牽引力等于小盤(pán)和重物的重力，D選項(xiàng)正確．] 7．正比 反比 解析 如果a－F的圖象是通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的一條直線，說(shuō)明物體的加速度a與施加在物體上的力是正比關(guān)系；如果a－的圖象是通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的一條直線，說(shuō)明物體的加速度a與物體的質(zhì)量是反比關(guān)系． 課堂探究練 1．F DCGBAE 解析 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器本身是計(jì)時(shí)儀器，小車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)間可由紙帶上的點(diǎn)數(shù)來(lái)確定，故不用停表計(jì)時(shí)；在本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)首先平衡摩擦力才可去做實(shí)驗(yàn)． 2．BCE [在小車(chē)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的摩擦阻力是永恒存在、無(wú)法使之為零的，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤．平衡摩擦力的實(shí)質(zhì)就是讓小車(chē)軌道具有合適的傾角而成為一個(gè)斜面，從而使小車(chē)所受的重力的下滑分力mgsin θ與摩擦阻力Ff相平衡，進(jìn)而使小車(chē)所受的合力等于所掛的重物通過(guò)細(xì)繩和滑輪對(duì)小車(chē)施加的拉力，故B、C兩選項(xiàng)正確．平衡摩擦力時(shí)必須在不掛重物時(shí)，讓小車(chē)拖動(dòng)紙帶自由運(yùn)動(dòng)時(shí)進(jìn)行調(diào)整(即調(diào)整軌道斜面傾角)，直至所打出的紙帶上的點(diǎn)跡均勻分布為止，故E選項(xiàng)正確而D選項(xiàng)錯(cuò)誤．] 3．見(jiàn)解析 解析 “a與m成反比”實(shí)際上就是“a與成正比”，以a為縱坐標(biāo)，以為橫坐標(biāo)建立坐標(biāo)系，選取適當(dāng)?shù)臉?biāo)度，描出坐標(biāo)點(diǎn)，連線得到圖象如下圖所示． 4．AD [題中甲圖是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過(guò)大，牽引力為零時(shí)，小車(chē)已有加速度，丙圖是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過(guò)小，所以A對(duì)，C錯(cuò)；丁圖是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過(guò)小，導(dǎo)致圖線不過(guò)原點(diǎn)，有一定拉力后才有加速度，乙圖是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過(guò)大，所以B錯(cuò)，D對(duì)．] 5．AD 6．(1)a＝ a＝ a＝ (2)沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠 (3)兩小車(chē)及車(chē)上的砝碼的質(zhì)量不同，且m乙下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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