【4.2实验：加速度和力、质量的关系】导学案.docVIP

高一物理【4.2实验：加速度与力、质量的关系】导学案 编写人：王纪　　　2010.11.30 学习目标： 　　1、用比较法测量加速度； 2、用控制变量法探究加速度与力、质量的关系； 3、掌握利用图象处理数据的方法。 第一部分：课前自主学习，主动落实学案 一．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牵连变化时，我们设法控制某些参量使之不变，而研究其中两个参量之间的变化关系的方法，是物理实验中经常采取的一种方法．本实验有F、m、a三个参量，研究加速度a与F及m的关系时，我们应先控制一个参量不变，研究另外两个参量之间的关系．在该实验中要求先控制小车的质量不变，改变小车所受的拉力F，讨论a与F的关系；再控制小车所受的拉力F不变，改变小车的质量m，讨论a与m的关系． (2)要测量的物理量 小车与其上砝码的总质量M一用天平测出． 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． 小车的加速度a——通过打点计时器打出的纸带测算出． (3)平衡摩擦力的目的和方法 ①目的：实验中小车要受到摩擦阻力的作用，增加了实验的难度．垫高水平木板不带滑轮的一端，使小车自身重力沿斜面的分力平衡摩擦力，这样小车所受拉力即为合力，提高了实验成功率． ②方法：不挂托盘，使小车拖着纸带，纸带通过打点计时器，并且使打点计时器处于工作状态，逐渐调节木板的倾角，使打下的纸带点间距相等，则说明小车做匀速直线运动，即平衡了摩擦力． 二．实验器材 打点计时器、纸带及复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘和砝码、细绳、低压交流电源、天平(带有一套砝码)、刻度尺． 第二部分：课堂互动探究，整合提升 一、探究加速度与力、质量的关系? 1．用天平测出小车和小盘(包括其中砝码)的质量分别为M0、m0，并把数值记录下来． 2．如图将实验器材安装好(小车上不系绳)． 3．把木板无滑轮的一端下面垫一薄木板，平衡摩擦力． 4．将重物通过细绳系在小车上，接通电源放开小车，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此时所挂重物的重力mo g． 5．保持小车的质量不变，改变小盘(包括其中砝码)的质量，重复步骤4多做几次实验，每次小车从同一位置释放，并记录好相应纸带重物的重力m1g、m2 g… 表1：M不变，加速度a与受力的关系 实验次数n 小车受力F/N 加速度a/(m·s－2) 1 2 3 4 5 … 6．保持小车所受的合外力不变，在小车上加砝码，并测出小车和放上砝码后的总质量M1，接通电源放开小车，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． 7．继续在小车上加放砝码，重复步骤6，多做几次实验，在每次得到的纸带上标上号码． 表2：F不变，加速度与质量的关系 实验次数n 小车质量M/kg 加速度a/(m·s－2) 1 2 3 4 5 … 8．利用以上两表中的数据，分别在坐标系中作出M不变时，a一F图象和F不变时，a一M图象． 针对训练 1．如图所示，是某次利用气垫导轨探究加速度与力、质量关系的实验装置安装完毕后的示意图，图中A为砂桶，B为定滑轮，C为滑块及上面添加的砝码，D为纸带，E为电火花计时器，F为蓄电池，电压为6 V，G是电键，请指出图中的三处错误。 二、分析、归纳、探究结论? 1．你在图 (a)中画出的a一F图象是通过原点的直线吗?说明a与F成什么关系? 2．你在图 (b)中画出的a一M图象是直线吗?你能从(b)图中得出a与质量M的定量关系吗? 3．你在图 (c)中画出的a一图象是过原点的直线吗?你能由图象得出a与M的关系吗? 4．在误差允许的范围内得出的结论是： 当M不变时，a与F成正比关系； 当F不变时，a与M成反比关系． 【特别提醒】本实验中利用图象处理数据的优点： (1)直观地看出两个物理量间的关系； (2)有效地减小实验误差，并排除实验中的错误数据． 注意事项 1．平衡摩擦力时不要挂重物，整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变盘和砝码的质量还是改变小车及砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力． 2．实验中必须满足小车和砝码的质量远大于小盘和砝码的总质量．只有如此，砝码和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等． 3．各纸带上的加速度a，都应是该纸带上的平均加速度． 4．作图象时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线的两侧．离直线较远的点是错误数据，可舍去不予考虑． 5．小车应靠近打点计时器且先接通电源再释放纸带． 误差分析 1．质量的测量误差、纸带上打点计时器打点间隔距离的