2　探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系
1.學會用控制變量法探究物理規(guī)律。2.會測量加速度、力和質(zhì)量，能作出物體運動的a－F、a－ 圖像。3.能通過實驗數(shù)據(jù)及圖像得出加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。
1.探究加速度與力的關(guān)系保持小車 不變，通過改變 改變小車所受的拉力，測得不同拉力下小車運動的加速度，分析加速度與 的定量關(guān)系。2.探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系保持小車所受的 不變，通過在小車上 改變小車的質(zhì)量，測得不同質(zhì)量的小車對應的加速度，分析加速度與 的定量關(guān)系。
一、實驗思路——控制變量法
1.實驗器材 、 、小車、一端附有定滑輪的長木板、托盤、砝碼、細線、 、導線、天平(帶有一套砝碼)、 。2.物理量的測量(1)質(zhì)量的測量：用 測量。(2)力的測量在阻力得到平衡的情況下，小車受到的 等于小車所受的合力。在重物的質(zhì)量比小車的質(zhì)量 時，可認為小車所受的拉力近似等于 。
(3)加速度的測量由紙帶根據(jù)公式Δx＝aT2，結(jié)合逐差法計算出小車的加速度。
1.如圖，細線繞過定滑輪系在小車上，另一端掛上重物(托盤和砝碼)。保持小車質(zhì)量不變，改變砝碼的個數(shù)，以改變小車所受的拉力。處理紙帶，測出加速度，將結(jié)果填入表1中。
三、實驗操作及數(shù)據(jù)處理
2.保持重物質(zhì)量不變，即保持小車所受的拉力不變，在小車上增減砝碼，重復上面的實驗，求出相應的加速度，把數(shù)據(jù)記錄在表2中。表2　小車所受的拉力一定
3.分析加速度a與力F的定量關(guān)系由表1中記錄的數(shù)據(jù)，以加速度a為縱坐標，力F為橫坐標，根據(jù)測量數(shù)據(jù)描點，然后作出a－F圖像，如圖所示，若圖像是一條 _ ，就能說明a與F成正比。
4.分析加速度a與質(zhì)量M的定量關(guān)系由表2中記錄的數(shù)據(jù)，以a為縱坐標，以 為橫坐標，根據(jù)測量數(shù)據(jù)描點，然后作出a－ 圖像，如圖所示。若a－ 圖像是一條過原點的直線，說明a與 成 ，即a與M成 。
5.實驗結(jié)論(1)保持物體質(zhì)量不變時，物體的加速度a與所受拉力F成 。(2)保持拉力F不變時，物體的加速度a與質(zhì)量M成 。
1.打點前小車應 打點計時器且應先 后 。2.在平衡阻力時， (選填“要”或“不要”)懸掛重物，但小車應連著紙帶且啟動打點計時器。用手輕輕地給小車一個初速度，如果在紙帶上打出的點的間隔 ，表明小車受到的阻力跟它受到的重力沿斜面向下的分力平衡。3.改變重物的質(zhì)量的過程中，要始終保證重物的質(zhì)量 小車的質(zhì)量。4.作圖時應使所作的 通過盡可能多的點，不在直線上的點要盡可能均勻地分布在直線的兩側(cè)，個別偏離較遠的點應舍去。
一、實驗原理與實驗操作
用如圖所示的裝置探究在拉力F一定時，小車的加速度a與小車(含砝碼)質(zhì)量m的關(guān)系，某同學設計的實驗步驟如下：A.用天平稱出小車和小桶及內(nèi)部所裝砂子的質(zhì)量B.按圖安裝好實驗器材C.把輕繩系在小車上并繞過定滑輪連接在小桶上D.將電磁打點計時器接在6 V電壓的蓄電池上，啟動打點計時器，放開小車，打點計 時器在紙帶上打下一系列點，并在紙帶上標明小車質(zhì)量E.保持小桶及桶內(nèi)砂子的質(zhì)量不變，增加小車上的砝碼個數(shù)，并記錄每次增加后的 m值，重復上述實驗F.分析每條紙帶，測量并計算出加速度的值G.作a－m圖像，并由圖像確定a與m的關(guān)系
(1)該同學漏掉的一個重要實驗步驟是________，該步驟應排在步驟____之后。
實驗中把小桶及桶內(nèi)砂子的重力之和看成與小車所受拉力大小相等，沒有考慮摩擦力，故必須平衡阻力且應排在步驟B之后。
(2)在上述步驟中，有錯誤的是步驟____，應把__________________改為_______________。
電磁打點計時器接在6 V電壓的蓄電池上將無法工作，必須接在6 V的交流電源上。
(3)在上述步驟中，處理不恰當?shù)氖遣襟E________，應把____________改為__________。
作a－m圖像，得到的是曲線，很難進行正確的判斷，必須“化曲為直”，改作a－ 圖像。
某同學設計了一個“探究加速度a與物體所受合力F及物體質(zhì)量m的關(guān)系”的實驗，如圖所示為實驗裝置簡圖(交流電源的頻率為50 Hz)。
(1)如圖所示為某次實驗得到的紙帶，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為______ m/s2。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
在連續(xù)相等的時間間隔內(nèi)，從紙帶上可得到四段位移，因此可以用逐差法計算加速度。
已知x1＝6.19 cm，x2＝6.70 cm，x3＝7.21 cm，x4＝7.72 cm，電火花打點計時器的計時周期
由逐差法可得x3－x1＝2a1·(2T)2，x4－x2＝2a2·(2T)2
(2)保持砂和砂桶的質(zhì)量不變，改變小車質(zhì)量m，分別得到小車加速度a與質(zhì)量m及對應的 ，數(shù)據(jù)如下表。
請在圖甲所示的坐標紙中畫出a－ 圖線，由圖線可得小車的加速度a與 質(zhì)量的倒數(shù)之間的關(guān)系式為_________。
(3)保持小車的質(zhì)量不變，改變砂和砂桶的質(zhì)量，該同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了加速度a隨合力F變化的圖線，如圖乙所示。該圖線不通過原點，其主要原因是____________________________________。
實驗前沒有平衡阻力或者平衡阻力不足
由a－F圖線可知，F(xiàn)增大到某一值時小車開始有加速度，說明實驗前沒有平衡阻力或者平衡阻力不足。
某實驗小組利用如圖甲所示的實驗裝置來探究當合外力一定時，物體運動的加速度與其質(zhì)量之間的關(guān)系。
(1)已知兩個光電門中心之間的距離x＝24 cm，遮光條的寬度d＝0.52 cm。該實驗小組在做實驗時，將滑塊從如圖所示位置由靜止釋放，由數(shù)字計時器可以讀出遮光條通過光電門1的時間Δt1，遮光
條通過光電門2的時間Δt2，則滑塊經(jīng)過光電門1時的瞬時速度的表達式v1＝______，滑塊經(jīng)過光電門2時的瞬時速度的表達式v2＝______，則滑塊的加速度的表達式a＝_____________。(以上表達式均用字母表示)
遮光條的寬度很小，遮光條通過光電門的時間極短，遮光條在極短時間內(nèi)的運動可看成勻速運動，故通過兩光電門的瞬時速度分別為
遮光條從光電門1到光電門2做勻加速運動，由v22－v12＝2ax可得
(2)在本次實驗中，實驗小組通過改變滑塊質(zhì)量總共做了6組實驗，得到如下表所示的實驗數(shù)據(jù)，通過分析表中數(shù)據(jù)，你得出的結(jié)論是______________________________________________________。
一定時，物體運動的加速度跟物體的質(zhì)量成反比
當合外力一定時，在誤差允許的范圍內(nèi)，物體質(zhì)量和加速度的乘積近似相等，所以加速度跟質(zhì)量成反比。
(3)現(xiàn)需通過圖像進一步驗證你的結(jié)論，請利用表格數(shù)據(jù)，在圖乙坐標系中描點并作出相應的圖像。
(4)某實驗小組利用如圖丙所示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。實驗中鉤碼的質(zhì)量________(填“需要”或“不需要”)遠小于滑塊的質(zhì)量。改變鉤碼的質(zhì)量，依次記錄力傳感器的示數(shù)F并求出所對應的加速度大小，則圖丁的四個a－F圖像中能正確反映加速度a與傳感器的示數(shù)F之間規(guī)律的是____。
本實驗由于有力傳感器來測量拉力，故鉤碼的質(zhì)量不需要遠小于滑塊的質(zhì)量。加速度與滑塊所受拉力F成正比，a－F圖像應為過原點的直線，故選B。
在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中，為減小實驗誤差，可以從以下幾個方面進行創(chuàng)新改進：1.用氣墊導軌替代長木板利用氣墊導軌替代長木板做此實驗時，不需要平衡阻力，其他實驗步驟不變。2.利用光電門測加速度(如圖)
利用光電門測出滑塊通過G1、G2的速度v1、v2，由v22－v12＝2ax求出加速度。
3.利用位移傳感器測位移(如圖)
由于a＝ ，如果測出兩個初速度為零的勻加速直線運動在相同時間內(nèi)發(fā)生的位移x1、x2，則位移之比等于加速度之比，即 。
4.利用拉力傳感器或彈簧測力計測量力(如圖)，拉力可直接讀出，則不需要滿足小車質(zhì)量M?重物質(zhì)量m這個條件。
1.利用如圖所示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，下列說法正確的是A.保持小車所受拉力不變，只改變小車的質(zhì)量，就可以探究加速度與力、 質(zhì)量的關(guān)系B.保持小車質(zhì)量不變，只改變小車的拉力， 就可以探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系C.先保持小車所受拉力不變，探究加速度與力的關(guān)系；再保持小車質(zhì)量不 變，探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，最后歸納出加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系D.先保持小車質(zhì)量不變，探究加速度與力的關(guān)系；再保持小車所受拉力不 變，探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，最后歸納出加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系
2.(多選)(2022·荊州中學高一月考)在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中，下列說法正確的是A.在平衡阻力時，應將砝碼盤及盤內(nèi)砝碼通過定滑輪用細繩拴在小車上B.連接砝碼盤和小車的細繩應與長木板平行C.平衡阻力后，長木板的位置不能移動，每次改變小車質(zhì)量時，應重新 平衡阻力D.小車釋放前應靠近打點計時器，且應先接通電源，再釋放小車
在平衡阻力時，應將細繩從小車上拿去，墊高長木板遠離滑輪的一端，讓小車的重力沿木板的分力與小車受到的阻力平衡，故A錯誤；若連接砝碼盤和小車的細繩與長木板不保持平行，則繩子拉力的一個分力等于小車所受的外力，這樣導致誤差增大，故B正確；平衡阻力后長木板的位置不能移動，但每次改變小車的質(zhì)量時，小車的重力沿木板的分力和小車受到的阻力仍能抵消，不需要重新平衡阻力，故C錯誤；
實驗時，若先放開小車，再接通打點計時器電源，由于小車運動較快，可能會使打出來的點很少，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，因此要求小車釋放前應靠近打點計時器，且應先接通電源，再釋放小車，故D正確。
3.(2022·北京市房山區(qū)高一期末)如圖所示為某同學“探究在外力一定的條件下，物體的加速度與其質(zhì)量間的關(guān)系”的實驗裝置示意圖。(1)下面列出了一些實驗器材：電磁打點計時器、紙帶、帶滑輪的長木板、墊板、小車和砝碼、砂和砂桶、天平(附砝碼)。除以上器材外，還需要的有____；A.秒表 B.刻度尺C.交變電源 D.直流電源
本實驗中需要測量位移，則需要刻度尺，電磁打點計時器需要低壓交變電源，故選B、C。
(2)本實驗采用的科學方法是____；A.理想實驗法B.控制變量法C.建立物理模型法
“探究在外力一定的條件下，物體的加速度與其質(zhì)量間的關(guān)系”的實驗，采用的科學方法是控制變量法，故選B。
(3)實驗中，需要平衡打點計時器對小車的阻力及其他阻力；小車放在長木板上，后面固定一條紙帶，紙帶穿過打點計時器，把長木板一端墊高，調(diào)節(jié)長木板的傾斜程度，使小車在不受繩的拉力時能拖動紙帶沿長木板做__________運動；
平衡阻力時，把長木板一端墊高，調(diào)節(jié)長木板的傾斜程度，使小車在不受繩的拉力時能拖動紙帶沿長木板做勻速直線運動。
(4)保持砂和砂桶質(zhì)量不變，改變小車質(zhì)量m，分別記錄小車加速度a與其質(zhì)量m的數(shù)據(jù)，在分析處理數(shù)據(jù)時，該組同學產(chǎn)生分歧：甲同學認為根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可以作出小車加速度a與其質(zhì)量m的圖像，如圖甲，然后由圖像直接得出a與m成反比。乙同學認為應該繼續(xù)驗證a與其質(zhì)量的倒
數(shù) 是否成正比，并作出小車加速度a與其質(zhì)量的倒數(shù) 的圖像，如圖乙所示。你認為同學____(選填“甲”或“乙”)的方案更合理。
甲同學作出小車加速度a與其質(zhì)量m的圖像，圖像是一條曲線，不能由圖像直接得出a與m成反比；乙同學作出小車加速度a與其質(zhì)量的倒數(shù) 的圖像，圖像是一條過原點的傾斜直線，可以得出加速度a與其質(zhì)量的倒數(shù) 成正比，即與m成反比，所以乙的方案更合理。
4.如圖a所示為“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗裝置圖，圖中A為小車，B為裝有砝碼的砝碼盤，C為一端帶有定滑輪的長木板，小車后面所拖的紙帶穿過電火花打點計時器，打點計時器接50 Hz交流電。小車的質(zhì)量為M，砝碼盤及砝碼的總質(zhì)量為m。
(1)下列說法正確的是______。A.長木板C必須保持水平B.實驗時應先釋放小車后接通電源C.實驗中m應遠小于MD.作a－ 圖像便于求出加速度與質(zhì)量的關(guān)系
實驗中要平衡摩擦力，長木板的一端要墊高，A錯誤；應先接通電源后釋放小車，B錯誤；當被研究物體(小車)質(zhì)量(M)遠大于m時，可以近似認為F＝mg，C正確；
(2)實驗時，某同學由于疏忽，遺漏了平衡摩擦力這一步驟，他測量得到的a－F圖像，可能是圖b中的圖線______。(選填“甲”“乙”或“丙”)
沒有平衡摩擦力，則當施加一定力時，首先平衡摩擦力后才會產(chǎn)生加速度，則當力F大于零時，加速度為零，故可能是圖線丙。
(3)如圖為某次實驗得到的紙帶，紙帶上標出了所選的4個計數(shù)點之間的距離，相鄰計數(shù)點間還有4個點沒有畫出。由此可求得小車的加速度的大小是________m/s2。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
5.圖甲是用來探究加速度與力之間關(guān)系的實驗裝置示意圖，圖乙是其俯視圖。兩個相同的小車，放在帶有定滑輪的木板上(事先通過調(diào)節(jié)木板與水平面間的夾角來抵消摩擦力的影響)，前端各系一條細繩，繩的另一端跨過定滑輪各掛一個小盤，盤里放有砝碼。兩個小車后端各系一條細線，細線后端用夾子固定，打開夾子，小盤和砝碼牽引小車同時運動，合上夾子，兩小車同時停止運動。
(1)用刻度尺測出兩小車的位移，位移之比就等于它們的________之比。
(2)為了探究加速度大小與力大小之間的關(guān)系，應保持兩個______(填“小車”或“小盤和砝碼”)的質(zhì)量相等。
為了探究加速度大小與力大小之間的關(guān)系，應該控制小車的質(zhì)量不變，即應保持兩個小車的質(zhì)量相等。
(3)為減小誤差，應使小盤和砝碼的總質(zhì)量盡可能________(填“遠小于”“等于”或“遠大于”)小車質(zhì)量。
為減小誤差，應使小盤和砝碼的總質(zhì)量盡可能遠小于小車質(zhì)量，這樣才能滿足細繩拉力近似等于小盤和砝碼的總重力。
6.“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗裝置如圖甲所示。
(1)在平衡小車受到的阻力的過程中，打出了一條紙帶如圖乙所示。打點計時器打點的時間間隔為0.02 s，從比較清晰的點起，每5個點取一個計數(shù)點，測量并標出相鄰計數(shù)點之間的距離，則該小車的加速度a＝________ m/s2。
由題意可知相鄰計數(shù)點間的時間間隔T＝5T0＝0.1 s。由題圖乙可知Δx＝0.16 cm＝1.6×10－3 m，由Δx＝aT2可得a＝0.16 m/s2。
(2)阻力得到平衡后，將5個相同的砝碼都放在小車上。掛上砝碼盤，然后每次從小車上取一個砝碼添加到砝碼盤中，測量小車的加速度。小車的加速度a與砝碼盤中砝碼總重力F的實驗數(shù)據(jù)如下表：
請根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在圖所示坐標系中作出a－F關(guān)系圖像。
(3)本實驗已正確平衡了阻力，根據(jù)提供的實驗數(shù)據(jù)作出的a－F圖線不通過原點，主要原因是_____________________________。
計算F時忘記加入砝碼盤的重力
平衡小車受到的阻力后，a－F圖像仍不通過原點，是由于在計算F時忘記加入砝碼盤的重力，使作出的圖像向左平移。
7.(2022·運城市高一期末)某同學設計了用配重平衡阻力來探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實驗方案，所用裝置如圖甲所示。
實驗室另外配備的實驗器材還有刻度尺、測力計和若干鉤碼，已知當?shù)刂亓铀俣却笮間，實驗過程中始終保持鉤碼的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量。實驗步驟如下：①按圖乙安裝器材，向右緩慢拉動長木板，讀出測力計的示數(shù)F；②取下測力計，將測力計豎直懸掛，在測力計掛鉤上掛上鉤碼、掛鉤和砂袋，在砂袋中添加砂子，直至測力計的示數(shù)等于F；
③將步驟②中稱重為F的鉤碼、掛鉤、砂袋和砂子作為配重，按圖甲安裝好實驗器材；用刻度尺測出遮光條寬度d；④保持小車及所掛配重的質(zhì)量不變，在鉤碼掛鉤上加掛1個鉤碼，由靜止釋放小車，通過數(shù)字計時器記錄遮光條通過光電門1的時間Δt1，通過光電門2的時間Δt2，以及遮光條開始遮住光電門1到開始遮住光電門2的時間t，計算出小車運動的加速度a；
⑤在鉤碼掛鉤上依次增加鉤碼，每次增加1個，測出對應的加速度a。某次實驗數(shù)據(jù)如下表。
回答下列問題：(1)用刻度尺測量小車上遮光條的寬度如圖丙所示，遮光條的寬度d＝______×10－3 m。
毫米刻度尺的最小刻度為1 mm，則遮光條的寬度d＝3.0 mm＝3.0× 10－3 m。
(2)用步驟③、④中測得的物理量字母表示小車運動的加速度的表達式是a＝____________。
(3)在圖丁所示坐標系中作出a－G圖像，由圖像計算出圖線的斜率k＝________ kg－1。(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)
作出a－G圖像如圖所示
由圖像計算出圖線的斜率為
(4)用該實驗裝置能不能完成探究“保持小車(含配重)受力不變的情況下，加速度與小車質(zhì)量的關(guān)系”？_____(填“能”或“不能”)。若能，請說明還應測量的物理量并簡要說明實驗思路；若不能，請說明理由_______________。

相關(guān)課件

物理必修 第一冊7 超重與失重公開課ppt課件：

這是一份物理必修 第一冊7 超重與失重公開課ppt課件，文件包含第四章7超重與失重pptx、第四章7超重與失重專練docx、第四章7超重與失重教師版docx、第四章7超重與失重學習筆記docx等4份課件配套教學資源，其中PPT共55頁， 歡迎下載使用。

教科版 (2019)必修 第一冊5 牛頓第三定律獲獎ppt課件：

這是一份教科版 (2019)必修 第一冊5 牛頓第三定律獲獎ppt課件，文件包含第四章5牛頓第三定律pptx、第四章5牛頓第三定律專練docx、第四章5牛頓第三定律教師版docx、第四章5牛頓第三定律學習筆記docx等4份課件配套教學資源，其中PPT共47頁， 歡迎下載使用。

高中物理教科版 (2019)必修 第一冊4 力學單位制精品課件ppt：

這是一份高中物理教科版 (2019)必修 第一冊4 力學單位制精品課件ppt，文件包含第四章4力學單位制pptx、第四章4力學單位制專練docx、第四章4力學單位制教師版docx、第四章4力學單位制學習筆記docx等4份課件配套教學資源，其中PPT共40頁， 歡迎下載使用。

英語朗讀寶

相關(guān)課件 更多

高中物理教科版 (2019)必修 第一冊3 牛頓第二定律優(yōu)秀課件ppt

高中物理教科版 (2019)必修 第一冊3 牛頓第二定律優(yōu)秀課件ppt
高中物理1 牛頓第一定律優(yōu)秀課件ppt

高中物理1 牛頓第一定律優(yōu)秀課件ppt
物理必修 第一冊2 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系備課ppt課件

物理必修 第一冊2 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系備課ppt課件
物理必修 第一冊2 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系教案配套課件ppt

物理必修 第一冊2 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系教案配套課件ppt
資料下載及使用幫助
版權(quán)申訴
版權(quán)申訴
若您為此資料的原創(chuàng)作者，認為該資料內(nèi)容侵犯了您的知識產(chǎn)權(quán)，請掃碼添加我們的相關(guān)工作人員，我們盡可能的保護您的合法權(quán)益。
入駐教習網(wǎng)，可獲得資源免費推廣曝光，還可獲得多重現(xiàn)金獎勵，申請 精品資源制作， 工作室入駐。
版權(quán)申訴二維碼
高中物理教科版 (2019)必修 第一冊電子課本

5 速度變化的快慢與方向——加速度

版本： 教科版 (2019)

年級： 必修 第一冊

切換課文
  • 課件
  • 教案
  • 試卷
  • 學案
  • 更多
所有DOC左下方推薦
歡迎來到教習網(wǎng)
  • 900萬優(yōu)選資源，讓備課更輕松
  • 600萬優(yōu)選試題，支持自由組卷
  • 高質(zhì)量可編輯，日均更新2000+
  • 百萬教師選擇，專業(yè)更值得信賴
微信掃碼注冊
qrcode
二維碼已過期
刷新

微信掃碼，快速注冊

手機號注冊
手機號碼

手機號格式錯誤

手機驗證碼 獲取驗證碼

手機驗證碼已經(jīng)成功發(fā)送，5分鐘內(nèi)有效

設置密碼

6-20個字符，數(shù)字、字母或符號

注冊即視為同意教習網(wǎng)「注冊協(xié)議」及「隱私條款」
QQ注冊
手機號注冊
微信注冊

注冊成功

返回
頂部