第13讲 实验：探究加速度与力、质量的关系 学案-2022学初高中无缝衔接（人教版2019）

2022年暑期初高中无缝衔接 第十三讲 实验：探究加速度与力、质量的关系 情境与问题 力是改变物体运动状态的原因，质量大的物体运动状态不容易改变。这说明，加速度与力、质量之间必然存在一定的关系。下面我们通过实验的方法来探究加速度与力、质量之间的定量关系。 实验目的 探究加速度与力、质量之间的定量关系。 实验思路 你认为如何完成这个探究实验？比如，研究什么物体？如何测量该物体受到的力？如何测量该物体的加速度？怎样分析数据？ 用如图所示的装置来完成这个实验的思路。 物理量的测量 本实验需要测量的物理量有哪些？如何测量？ 进行实验 表 1 小车质量一定 拉力 F 加速度 a 表 2 小车所受的拉力一定 质量 m 加速度 a 数据分析 探究加速度与力的关系 结论： 探究加速度与质量的关系 结论： 问题与讨论 请你分析一下本实验的误差来源及改进措施。 实验拓展与改进 请你对本实验提出改进建议。 【检测反馈】 1.在研究物体的“加速度、作用力和质量”三个物理量的关系时，我们用实验研究了小车“在质量一定的情况下，加速度和作用力的关系”；又研究了“在作用力一定的情况下，加速度和质量之间的关系”。这种研究物理问题的科学方法是 A. 建立理想模型的方法 B. 控制变量法 C. 等效替代法 D. 类比法 2.图甲是用来探究加速度和力之间关系的实验装置示意图，图乙是其俯视图．两个相同的小车，放在比较光滑的水平板上摩擦力很小，可以略去，前端各系一条细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘里可放砝码．两个小车后端各系一条细线，细线后端用夹子固定，打开夹子，小盘和砝码牵引小车运动，合上夹子，两小车同时停止．用刻度尺测出两小车通过的位移，则位移之比就等于它们的加速度之比．为了探究加速度大小和力大小之间的关系，下列说法中正确的是 A. 使小盘和砝码的总质量尽可能等于小车质量 B. 若将小车放在粗糙水平板上，对实验结果没有影响 C. 位移之比等于加速度之比是因为小车的位移与加速度成正比 D. 可在两小盘内放置相同质量的砝码，在两小车内放置不同质量的砝码进行实验 3.如图所示的“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，下列说法正确的是 A. 应尽量保证小车的总质量远小于槽码的总质量 B. 应将木板右端适当垫高以补偿阻力 C. 应保证牵引小车的细线与木板平行 D. 应采用控制变量法分别研究加速度与质量及加速度与力的关系 4.某同学设计了一个“探究加速度与物体所受合力及物体质量的关系”的实验，如图所示为实验装置简图交流电源的频率为． （1）下图所示为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为________结果保留两位有效数字 （2）保持沙和沙桶的质量不变，改变小车质量，分别得到小车加速度与质量及对应的，数据如下表． 序号 小车加速度 小车质量 请在图甲所示的坐标纸中画出图线，由图线可得小车的加速度与质量的倒数之间的关系式为________________． （3）保持小车的质量不变，改变沙和沙桶的质量，该同学根据实验数据作出了加速度随合力变化的图线，如图乙所示．该图线不通过原点，其主要原因是________________________． 5.用如图所示的实验装置做探究加速度与力和质量关系的实验。 （1）在水平台面上组装好实验仪器后，某同学没有平衡摩擦力就直接做实验，描绘出的小车的加速度与小车所受的拉力的变化关系图像可能是________。填正确答案标号 （2）该同学在平衡摩擦力后进行实验，实际小车在运动过程中所受的拉力________选填“大于”“小于”或“等于”砝码和盘的总重力，为了便于探究、减小误差，应使小车质量与砝码和盘的总质量满足________的条件。 6.某同学用图甲所示装置探究质量一定时加速度与力的关系，保持木板水平，调节小桶和小桶内沙的总质量，使小车沿木板运动。小车上遮光条宽度为，木板上两点间的距离为，每次操作都将小车从点由静止释放，小车通过光电门的时间为，已知重力加速度为，设小车质量为，在满足的前提下改变小桶内沙的质量，进行了多次实验，将得到的实验信息经处理后记录在图乙的图像中。 （1）根据实验信息计算小车加速度的表达式为___ （2）根据图像中的相关信息可知小车的质量___结果保留位有效数字 （3）该实验探究得到的结论是___。 第十三讲答案和解析 1.【答案】B 【解析】 解：在研究物体的“加速度、作用力和质量”三个物理量的关系时，由于变量较多，因此采用了“控制变量法”进行研究，分别控制一个物