牛顿第二定律实验.doc

4.2实验：探究加速度与力、质量的关系【课程学习目标】1. 学会用控制变量法探究物理规律。2.学会由实验结果得出结论。3.探究加速度与力、质量的关系。【学习重点】1.控制变量法的使用。2.如何提出实验方案并使实验方案合理可行。3.实验数据的分析与处理。【学习难点】1.如何提出实验方案并使实验方案合理可行。 2.实验数据的分析与处理。【自主学习导航】(仔细阅读课本，学习相关内容)1.实验的基本思路：探究加速度与力的定量关系时，应保持物体_不变，测量物体在_下的加速度；探究加速度与质量的定量关系时，应保持物体_不变，测量不同质量的物体在_下的加速度。2.制定实验方案时：(1)需要测量的物理量有：_、_、_。(2)测量加速度的方法：【公式法】初速度为0的匀加速直线运动，测出时间和位移，利用公式_，计算出加速度；【打点计时器法】利用打出的纸带，利用公式 _，计算出加速度；【比较法】两个初速度为0的匀加速直线运动，在相等的时间内位移与加速度的关系为_，这样测出位移就可以知道加速度的比值了。(3)实验中用钩码的重力代替物体所受的合力（即产生加速度的力），要使物体所受的合力近似等于钩码的拉力，必须做到：钩码的质量比小车的质量_很多。让未安定滑轮的木板那一端垫高，使重力沿斜面方向的分力_小车运动时受到的阻力。2. 实验结论的得出：在本探究实验中，我们猜想物体的加速度与它所受的力成_，与质量成_，然后根据实验数据作出_图象和_图象，都应是过原点的直线。【典例分析】例1.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，渗透了研究问题的多种科学方法：(1)实验环境的等效法：_；(2)实验条件设计的科学方法：_；(3)实验原理的简化：_，即当小车质量M车m沙时，细绳对小车的拉力大小近似等于沙及桶的总重力m沙g；(4)实验数据处理的科学方法：_；(5)由aM车图象转化为a图象，所用的科学方法：_。(以上各题均选填“理想实验法”、“图象法”、“平衡摩擦力法”、“化曲为直法”、“控制变量法”或“近似法”)例2.关于“探究加速度与力、质量的关系”的实验操作，下列说法中符合实际的是( )A.通过同时改变小车的质量及受到的拉力的研究，能归纳出加速度、力、质量三者之间的关系B.保持小车质量不变，只改变小车拉力的研究，就可以归纳出加速度、力、质量三者之间的关系来源:学科网ZXXKC.保持小车受力不变，只改变小车质量的研究，就可以归纳出加速度、力、质量三者之间的关系D.先保持小车质量不变，研究加速度与力的关系，再保持小车受力不变，研究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度、力、质量三者之间的关系例3.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，关于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0B.“平衡摩擦力”的本质就是使小车所受的重力的下滑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重物通过细绳对小车施加的拉力D.“平衡摩擦力”是否成功，可由小车拖动而由打点计时器打出的纸带上的点迹间距是否均匀而确定【课堂达标检测】1.如图所示，是四位同学在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时作出的aF图象，其中正确的图象为( )A B C D2.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，下列说法中正确的是( )A.为了减小实验误差，悬挂物的质量应远小于车和砝码的质量B.为减小小车、纸带所受摩擦力对实验的影响，需要把小车运动平面起始端抬高C.实验结果采用描点法画图象，是为了减小误差D.实验结果采用坐标作图，是为了便于根据图象直观地作出判断【课后巩固练习】1.在利用打点计时器完成“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.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到阻力C.每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力D.实验时，先放开小车，后接通电源2.如图所示，在探究加速度和力、质量关系的实验中，若1、2两个相同的小车所受拉力分别为、，车中所放砝码的质量分别为、，打开夹子后经过相同的时间两车的位移分别为、，则在实验误差允许的范围内，有( )A.当、时， B.当、时， C.当、时， D.当、时，3.如图所示为某些同学根据实验数据画出的图象，下列说法中正确的是( )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4.“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如下图所示(1)为了平衡小车及纸带所受的摩擦力，实验时应将长木板AB的_(选填“A端”或“B端”)适当垫高(2)根据一条实验中打出的纸带，通过测量、计算，作出小车的图象如下图所示，可知小车的加速度为_m/s2(3)在研究加速度与力的关系时，保持小车的质量m不变，测出在拉力F作用下小车的加速度a，改变拉力F，重复实验，得到多组不同的F及相应a的实验数据。有同学认为：测量多组不同F、a的数据，目的是为了求平均值来减小实验误差该同学的看法是_(选填“正确”或“错误”)的5.某兴趣小组要探究物体的加速度与力、质量的关系，他们在实验室组装了一套如图所示的装置。图中小车的总质量用M表示，钩码的总质量用m表示。要顺利完成该实验，则：(1)还需要的测量工具有刻度尺、_。(2)为使小车所受合外力约等于钩码所受的总重力，应满足的条件有( )A.要垫高木板，平衡摩擦力B.小车的总质量M远大于钩码的总质量mC.钩码的总质量m远大于小车的总质量MD.应调整使细绳与木板平行(3)在该实验中，所用交流电的频率为50Hz。某次实验中得到的一条纸带如下图所示，从比较清晰的某点起，取五个计数点，分别标明0、1、2、3、4。量得S12.15cm，S22.90cm，S33.70cm，S44.40cm，则打点“3”时小车的瞬时速度大小为_m/s和用逐差法求得小车的加速度大小为_m/s2。(结果均保留三位有效数字)。6.如图为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速度和力的关系”的实验装置(1)在该实验中必须采用控制变量法，应保持_不变，用钩码所受的重力作为_，用DIS测小车的加速度。(2)改变所挂钩码的数量，多次重复测量。在某次实验中根据测得的多组数据可画出aF关系图线(如图所示)。分析此图线的OA段可得出的实验结论是_。此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是( )A.小车与轨道之间存在摩擦B.导轨保持了水平状态C.所挂钩码的总质量太大D.所用小车的质量太大4