1、第四章 运动和力的关系第2节 实验：探究加速度与力、质量的关系学习目标1.理解探究加速度与力、质量的关系的合理性与必要性。2.理解实验思路的合理性以及用图像处理实验数据的有效性。3.经历实验的操作和测量过程，以及通过图像处理实验数据的过程，体验如何平衡摩擦力，减小系统误差（钩码所受的重力不等于小车所受的拉力等）的操作方法。4.体会整个探究过程的科学严谨性和合理性。重点难点重点1.怎样测量物体的加速度.2.平衡摩擦力和测量物体所受的合外力。难点1.对平衡摩擦力方法的理解以及测量物体所受的合力的方法2.选器材、设计方案、进行实验、作出图像、得出结论.自主探究一、实验目的探究加速度与力、质量的关系：
2、当质量一定时，加速度与力成_当作用力 一定时，加速度与质量成_二、实验原理（1）采用控制变量法：当研究对象有两个以上的参量发生变化时，我们可以设法控制某些参量使之不变化，而研究其中_的变化的方法.本试验有F、m、a三个参量，研究加速度与力、质量的关系时，我们先控制一个变量，即当力不变时，研究加速度与_的关系；当质量不变时，研究加速度与_的关系。（2）要测量的物理量有：_三、实验器材打点计时器，纸带及复写纸片，小车，一端附有定滑轮的长木板，小桶和砂，细绳，导线，天平，_，砝码.四、实验步骤（1）用天平测出小车和小桶的质量m和M，把数值记录下来，（2）按图把实验器材装好，不挂小桶.（3）平衡摩擦力
3、：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，让小车能在其上面做_ （4）把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶，先_再_，取下纸带并标上号码.（5）保持质量不变，做上述试验，把力对应的纸带标记好。（6）保持力不变，做上述试验，将质量对应的纸带标记好。（7）计算出加速度，作出_的图像及_的图像。实验结论：物体的加速度与物体的_成反比，与物体_成正比。答案：正比 反比 一个物理量 质量 力 加速度a、质量m、外力F 低压交流电源 匀速直线运动 接通电源 放开小车 速度与力 加速度与质量倒数 质量 受到的合力探究思考1.探究方法控制变量法（1）控制小车的质量M不变，探究加速度a与合力F的关系.（2）
4、控制砝码和小盘的质量不变。即合力F不变，改变小车的质量M.探究加速度a与M的关系。2.要测量的物理量（1）研究对象的质量，即小车与其上砝码的总质量M用天平测出.（2）研究对象受到的合力，即小车受的拉力F用天平测出小盘和盘内砝码的总质量m，由F=mg算出.（3）研究对象获得的加速度，即小车的加速度a通过打点计时器打出的纸带测算出.3.测量加速度的方案（1）应用纸带测加速度在运动物体上安装一条连接打点计时器的纸带，根据纸带上打出的点来测量加速度.前面所述的实验方案就是利用这种方法求取加速度的.它是根据在匀变速直线运动中，连续相等的时间T内的位移之差求出加速度.（2）应用匀变速直线运动的规律求加速度
5、如果物体做初速度为0的匀加速直线运动，那么，测量物体加速度最直接的办法就是用刻度尺测量位移并用秒表测量时间，然后由算出。（3）应用加速度与位移成正比由，如果测出两个物体做初速度为0的匀加速直线运动在相同时间内发生的位移为，则位移之比就等于加速度之比，即：【例一】在做“探究加速度和力、质量的关系”的实验中，保持小车和砝码的总质量不变，测得小车的加速度a和拉力F的数据如下表所示：F/N0.200.300.400.500.60a/(ms2)0.110.190.290.400.51(1)根据表中的数据在上图的坐标系上作出a F图象；(2)图线斜率的物理意义是 (3)小车和砝码的总质量为_kg；(4)图
6、线(或延长线)与F轴截距的物理意义是_.解析：(1)根据所给数据在所给坐标系中准确描点，作出的a F图象如图所示(2)根据(1)中图象可以判断出图线的斜率表示小车和砝码总质量的倒数(3)由(1)中图象可得：，解得M1 kg.(4)由a F图象可知，当力F0.1 N时，小车开始运动，说明此时小车受到的阻力为0.1 N.答案：(1)见解析(2)小车和砝码总质量的倒数 (3)1(4)小车受到的阻力为0.1 N【典例二】(多选)如图所示是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
7、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解析：解析：甲图的a F图象，当F0时，加速度a0，说明F0时，物体受到的合外力已不等于零，即平衡摩擦力时长木板倾角过大，使；乙图同甲图的原因相同丙、丁是由于平衡摩擦力时倾角过小，而使.所以，选项A、D正确知识梳理（一）实验思路：控制变量（二）物理量的测量（三）实验过程探究一：加速度与力的关系探究二：加速度与质量的关系结论：a与F成正比，a与成反比。随堂训练1“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示实验中，为使小车运动时所受的拉力近似等于盘和重物的总重力，则盘和重物的总质量m与小车的质量M应满足的关系是()Am远大于MBm
8、远小于MCm略大于M Dm略小于M2在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，需要平衡摩擦力时，应该让小车()A挂上小盘，拖上纸带，开动打点计时器B不挂小盘，拖上纸带，开动打点计时器C挂上小盘，不拖纸带D不挂小盘，不拖纸带3在保持小车质量m不变，探究加速度a与力F的关系时，小车质量m和小盘及盘中砝码质量m分别选取下列四组值若其他操作都正确，要使所画出的a F图线较准确，应选用的一组值是()Am500 g，m分别为50 g、70 g、100 g、125 gBm500 g，m分别为20 g、30 g、40 g、50 gCm200 g，m分别为50 g、70 g、100 g、125 gDm100 g，m分别为30 g、40 g、50 g、60 g 答案：1.解析：只有Mm时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和重物的总重力，B正确答案：B2.解析：平衡摩擦力时，应把纸带所受的摩擦阻力一起平衡掉，所以应让小车拖上纸带，且让打点计时器处于工作状态，B正确答案：B3.解析：探究a与F的关系时，应满足小车的质量远大于小盘和盘中砝码的总质量，即mm，故B正确