高中物理人教版(2019)必修1: 4.2 实验:探究加速度与力、质量的关系 学案.docxVIP

高中物理人教版(2019)必修1: 4.2 实验:探究加速度与力、质量的关系 学案.docx

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【标题】第二节实验五:探究加速度与力、质量的关系

解读课程学科素养

课标要点

核心素养

1.学会用“控制变量法”探究加速度与力、质量的关系.

2.会测量加速度、力和质量,能作出物体运动的a-F.a-1M图像

3.通过图像探究加速度与力、质量的关系.

1.能制定科学探究方案,有控制变量的意识,会使用器材获取数据.(科学探究)

2.控制变量法、图像法处理数据.(科学思维)

3.体会整个探究过程的科学严谨性和合理性.(科学态度与价值观)

预习新知自主学习

一、实验原理

实验的基本思路——控制变量法

1.保持研究对象即小车的质量不变,改变槽码的个数,即改变作用力,测出小车的对应加速度,分析加速度与拉力的关系.

2.保持作用力不变,改变研究对象即小车的质量,测出小车对应不同质量的加速度,分析加速度与质量的关系.

二、实验器材

小车、砝码、槽码、细绳、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、交流电源、纸带、刻度尺、天平.

三、三个物理量的测量方法——近似法

1.小车质量的测量:利用天平测出,在小车上增减砝码可改变小车的质量.

2.拉力的测量:当槽码质量远小于小车质量的情况下,可以认为槽码的重力近似等于小车所受的拉力.

3.加速度的测量:

方法1:若小车做初速度为0的匀加速直线运动,测出x和t,则a=2x

方法2:利用打点计时器和纸带进行测量,由公式Δx=aT2,结合逐差法计算出小车的加速度.

方法3:如果两个做初速度为0的匀加速直线运动的物体的运动时间t相等,则它们的加速度之比等于位移之比,即a1a2=x1x2

四、实验步骤

1.用天平测出小车的质量M,并把数值记录下来.

2.按如图所示的装置把实验器材安装好(小车上先不系绳).

3.平衡摩擦力:在长木板不带定滑轮的一端下面垫一木块,反复移动木块位置,直到轻推小车在斜面上运动时可保持匀速直线运动为止(纸带上相邻点间距相等).

平衡摩擦力后,当小车的质量发生改变时,不用再平衡摩擦力.这是由于mgsinθ=μmgcosθ,等式的两边质量可以抵消,即与物体的质量大小没有关系.

4.分析a与F的关系

(1)把小车停在打点计时器处,挂上槽码,先接通电源,再让小车拖着纸带在木板上匀加速运动,打出一条纸带,纸带记录了小车的运动情况,取下纸带并在纸带上标上号码及此时所挂槽码的重力mg.

(2)保持小车的质量不变,改变槽码的质量,重复步骤(1),多做几次实验,并记录好相应纸带的编号及所挂槽码的总重力.

5.分析a与M的关系

(1)保持小车所受合外力不变,在小车上加放砝码,接通电源后放开小车,用纸带记录小车的运动情况;取下纸带,并在纸带上标上号码及小车和砝码的总质量.

(2)继续在小车上增加砝码,重复步骤(1)多做几次实验,在每次实验得到的纸带上标上号码及小车和砝码的总质量.

6.用公式Δx=aT2或a=2xt2求得小车的加速度,将得到的数据填入相应表格中

五.实验数据的处理方法——图像法、“化曲为直”法

1.研究加速度a和力F的关系

以加速度a为纵坐标,力F为横坐标,根据测量数据描点,然后作出图像,分析a与F的关系.

2.研究加速度a与质量M的关系

分别以a为纵坐标和1M为横坐标,根据数据作对应图像,分析a与M的关系

六、实验结论

1.保持物体质量不变时,物体的加速度a与所受力F成正比.

2.在力F不变时,物体的加速度a与质量M成反比.

七、注意事项

1.打点前小车应靠近打点计时器且应先接通电源后释放小车.

2.在平衡摩擦力时,不要悬挂槽码,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的间隔均匀,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.改变槽码的质量的过程中,要始终保证槽码的质量远小于小车的质量.

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的对称分布在直线的两侧,但若遇到个别偏离较远的点可舍去.

探究知识提升素养

知识点1

实验原理和实验操作

考向例题

考向对实验原理与实验操作的考查

【例1】用如图所示的装置研究在作用力F一定时,小车的加速度a与小车(含砝码)质量M的关系,某同学设计的实验步骤如下:

A.用天平称出小车的质量

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槽码

D.将电磁打点计时器接在6V电压的蓄电池上,接通电源,释放小车,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.保持槽码的质量不变,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图像,并由图像确定a与M的关系

(1)该同学漏掉的重要实验步骤是,该步骤应排在步骤之后.?

(2)在上述步骤中,有错误

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