1、第三章牛顿运动定律第2讲 探究加速度与力、质量的关系目标定位1.学会用“控制变量法”探究加速度与力、质量的定量关系.2.会用图像表示加速度与质量、加速度与力之间的关系.1 预习导学梳理识记点拨2 课堂讲义理解深化探究3 对点练习巩固应用反馈预习导学梳理识记点拨1.实验器材：小车、砝码、小桶、砂、细线、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、纸带、.2.实验原理：实验的基本思想控制变量法(1)保持研究对象即小车的不变，改变小桶内砂的质量，即改变，测出小车的对应加速度，验证加速度是否与作用力成正比.交流电源刻度尺天平质量作用力5第2讲 探究加速度与力、质量的关系(2)保持小桶中砂的质量不变，即保
2、持不变，改变研究对象的，测出对应不同质量的加速度，验证加速度是否与质量成反比.作用力质量6第2讲 探究加速度与力、质量的关系想一想 实验中小车的加速度怎样得到？答案通过打点计时器打出纸带，利用逐差法计算出小车的加速度.课堂讲义理解深化探究一、实验方案的设计1.三个物理量的测量方法体会近似法本实验的研究对象：放在“光滑”“水平面”上的小车(装置如图1所示).图18第2讲 探究加速度与力、质量的关系(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：在小桶和砂的质量远小于小车质量的情况下，可以认为小桶和砂的重力近似等于小车所受的拉力(合外力)，即Fmg.(3)加
3、速度的测量：由纸带根据公式xaT2，结合逐差法计算出小车的加速度.9第2讲 探究加速度与力、质量的关系2.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，以力F为横坐标，根据测量数据描点，然后作出图像，如图2所示，若图像是一条通过原点的直线，就能说明a与F成正比.图210第2讲 探究加速度与力、质量的关系(2)研究加速度a与质量M的关系如图3甲所示，因为aM图像是曲线，检查aM图像是不是双曲线，就能判断它们之间是不是反比例关系，但检查这条曲线是不是双曲线，相当困难.若a和M成反比，则a与必成正比.11第2讲 探究加速度与力、质量的关系甲 乙图312第2
4、讲 探究加速度与力、质量的关系二、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.按图4所示的装置把实验器材安装好(小车上先不系细绳).图413第2讲 探究加速度与力、质量的关系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).4.在小桶里放入适量的砂，并把细绳系在小车上，在小车上加放适量的砝码，用天平测出小桶和砂的质量m，记录下来.接通电源，释放小车，待打点计时器在纸带上打好点后取下纸带，并设计表格如下.14第2讲 探究加速度与力、质量的关系次数123456小车加速度a/(ms2)砂和小
5、桶的质量m/kg拉力F/N15第2讲 探究加速度与力、质量的关系5.保持小车的质量不变，改变砂和小桶的质量，按步骤4再做5次实验.6.在每条纸带上选取一段比较理想的部分，算出每条纸带对应的加速度的值，填入表格中.7.用纵坐标表示加速度a，横坐标表示作用力F，根据实验结果画出小车运动的aF图像，从而得出aF的关系.16第2讲 探究加速度与力、质量的关系8.保持砂和小桶的质量不变，在小车上加放砝码，重复上面的实验，求出相应的加速度，并设计表格如下.根据实验结果画出小车运动的a图像，从而得出aM的关系.次数123456小车加速度a/(ms2)小车质量M/kg/kg19.整理实验器材，结束实验.17第
6、2讲 探究加速度与力、质量的关系三、注意事项1.实验中小车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，不要悬挂小桶，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.改变砂的质量过程中，要始终保证砂桶(包括砂)的质量远小于小车的质量.18第2讲 探究加速度与力、质量的关系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.19第2讲 探究加速度与力、质量的关系典例精析例1 用如图5所示的装置研究在作用力F一定时，小
7、车的加速度a与小车质量M的关系，某位同学设计的实验步骤如下：图520第2讲 探究加速度与力、质量的关系A.用天平称出小车和小桶及内部所装砂子的质量；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砂桶；D.将电磁打点计时器接在6 V电压的蓄电池上.E.先放开小车，再接通电源，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；21第2讲 探究加速度与力、质量的关系F.保持小桶及其中砂子的质量不变，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；G.分析每条纸带，测量并计算出加速度的值；H.作aM关系图像，并由图像确定aM关系.22第2讲 探究加速度与力、质量的关系(1
8、)该同学漏掉的重要实验步骤是_，该步骤应排在_步实验之后.(2)在 上 述 步 骤 中，有 错 误 的 是 _，应 修 改 为_.(3)在 上 述 步 骤 中，处 理 不 恰 当 的 是 _，应 把_改为_.23第2讲 探究加速度与力、质量的关系解析实验中把小桶及其中砂子的重力看做与小车所受拉力大小相等，没有考虑摩擦力，故必须平衡摩擦力.电磁打点计时器接在6 V电压的蓄电池上将无法工作，必须接在6 V以下交流电压的学生电源上，实验时应先接通电源，再放开小车.作aM关系图像，得到的是双曲线的一部分，很难作出正确的判断，必须“化曲为直”，改作a 关系图像.24第2讲 探究加速度与力、质量的关系答案
9、(1)平衡摩擦力 B(2)步骤D和ED将“6 V电压的蓄电池”改为“6 V以下交流电压的学生电源”，E将“先放开小车，再接通电源”改为“先接通电源，再放开小车”25第2讲 探究加速度与力、质量的关系例2“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图6甲所示.图626第2讲 探究加速度与力、质量的关系(1)当小车(包括车中砝码)的质量M与砝码及盘的质量m的大小关系满足_时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力.解析探究加速度与力、质量的关系的实验中，要保证mM，才能保证绳对小车的拉力等于m的重力.答案 mM27第2讲 探究加速度与力、质量的关系(2)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中
10、，打出了一条纸带如图6乙所示.打点计时器的打点周期为0.02 s.从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离.该小车的加速度大小a_m/s2.(结果保留两位有效数字)解析相邻计数点间的时间间隔T0.1 s，间距x13.52 cm.x23.68 cm，x33.83 cm.28第2讲 探究加速度与力、质量的关系答案 0.1629第2讲 探究加速度与力、质量的关系(3)图7是甲、乙两同学根据实验数据画出的图像.图7形成图线甲的原因是_.形成图线乙的原因是_.30第2讲 探究加速度与力、质量的关系解析图线甲，F0时，木块就有了加速度，可见是长木板倾角过大或平衡摩擦力过度.图线乙，
11、有了拉力时，加速度仍为0，说明未平衡摩擦力或长木板倾角过小.答案长木板倾角过大或平衡摩擦力过度未平衡摩擦力或长木板倾角过小31第2讲 探究加速度与力、质量的关系借题发挥实验中做出的aF图像有时不过原点，如图8所示.造成这种现象的主要原因是：实验中没有考虑砝码托盘的质量，误将砝码的重力等于拉力F，或是平衡摩擦力时垫得太高了，会出现图像甲的情况；实验中没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不充分，会出现图像乙的情况.图8对点练习巩固应用反馈1 21.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算出.(1)当M与m的
12、大小关系满足_时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力.33第2讲 探究加速度与力、质量的关系1 2解析探究加速度与力、质量的关系的实验中，要保证Mm，才能保证绳子对小车的拉力约等于m的重力.答案 Mm34第2讲 探究加速度与力、质量的关系1 2(2)一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度，采用图像法处理数据.为了比较容易地观测加速度a与质量M的关系，应该作a与_的图像.35第2讲 探究加速度与力、质量的关系解析由实验可知，合力一定时，a与M成反比，因为反比例函数图像是曲线，而根据曲线很难判定出自变量和因变量之
13、间的关系；正比例函数图像是过坐标原点的一条直线，就比较容易判定自变量和因变量之间的关系.所以实验数据处理时作出a与的图像.答案 36第2讲 探究加速度与力、质量的关系1 2(3)乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a图线如图9乙所示，两个同学做实验时的盘及盘中砝码的质量m乙_(填“大于”“小于”或“等于”)m丙.图9 甲 乙37第2讲 探究加速度与力、质量的关系1 2解析在小车质量M相同的情况下，拉力越大，加速度越大，实验中我们又认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力.所以两个同学做实验时盘中砝码的质量不同，m乙大于m丙.答案 大于38第2讲 探究加速度与力、质量的关系1 22.
14、在“探究加速度与力、质量的关系”实验中：(1)为了探究小车(包括里面所装钩码)总质量M一定时，加速度a与合力F的定量关系，需要在砝码盘里面添加砝码来改变小车所受到的合力.砝码质量m和小车总质量M分别选取下列四组值：39第2讲 探究加速度与力、质量的关系1 2A.M500 g，m分别为50 g、70 g、100 g、125 gB.M500 g，m分别为20 g、30 g、40 g、50 gC.M200 g，m分别为50 g、70 g、100 g、125 gD.M200 g，m分别为30 g、40 g、50 g、60 g若其他操作都正确，那么应该选用_组值(选填字母代号)进行实验时的实验误差较小.
15、40第2讲 探究加速度与力、质量的关系1 2解析探究加速度与力、质量的关系的实验中，要保证mM，才能保证绳子的拉力约等于m的重力.答案 B41第2讲 探究加速度与力、质量的关系1 2(2)如图10是实验中得到的一条已打点的纸带，纸带上的A、B、C、D、E、F、G均为相邻计数点，已知打点计时器的打点周期为0.02 s，相邻两个计数点之间还有4个计时点未画出，相邻计数点之间的距离已标注在图上，则小车运动的加速度大小a_m/s2，打C点时的速度大小vC_m/s.(以上结果都保留两位有效数字)42第2讲 探究加速度与力、质量的关系1 2图1043第2讲 探究加速度与力、质量的关系1 2答案 0.91(0.900.93都正确)0.40
