第四章 第2节 实验：探究加速度与力、质量的关系-【重难点手册】2023-2024学年新教材高中物理必修第一册（人教版）

重避点手册高中物理必修第一册) 第2节 实验：探究加速度与力、质量的关系 重点和难点 课标要求 1.经历探究加速度与力、质量的关系的设计过程，能够依据要求进 行实验设计，学会选择合理的实验方案进行探究实验 重点：控制变量法的使用，实验数据 2.经历用图像处理数据的过程，从图像中发现物理规律，培养学生 的分析与处理 收集信息、获取证据的能力 难点：如何提出实验方案并使实验方 3.经历实验操作和测量的过程，知道如何平衡摩擦力、减小系统误 案合理可行。 差等操作方法，体会探究过程的科学性和严谨性，培养与人合作、学会分 享的团队精神 门01必备知识梳理。 基础梳理 知识点1探究加速度与力、质量的关系 1.实验目的 (1)学会用控制变量法探究物理规律。 园记方法 (2)探究加速度与力、质量的关系 控制变量法 (3)掌握利用图像处理实验数据的方法 物理学中对于多因素（多 2.实验原理 变量)的问题，常常采用控制 因素（变量）的方法，把多因素 采用控制变量法：在该实验中有三个变量，为了方便研究问 的问题变成多个单因素的问 题，可先控制一个量不变，观察另外两个量的变化情况，从而确定 题.每一次只改变其中的某一 三者的关系 个因素，而控制其余几个因素 (1)加速度与力的关系 不变，从而研究被改变的这个 ①实验基本思路：控制物体的质量m不变，测量物体在不同 因素对事物的影响，分别加以 的力F作用下的加速度a,分析a与F的关系. 研究，最后再综合归纳，这种 ②实验数据的分析：设计表格，记录数据。 方法叫控制变量法.它是科学 F/N 探究中的重要思想方法，广泛 地运用在各种科学探索和科 a/(m·s") 学实验研究之中 在如图所示的坐标系内作出a-F图像. 196 第四章 运动和力的关系收出组 分析：若图像是过原点的直线，则a∝F;若图像不是直线，再 同敲黑板 作其他分析 完成“探究加速度与力、质 (2)加速度与质量的关系 量的关系”实验应注意的要点： ①实验基本思路：控制物体所受的力F不变，测量不同质量 (1)明确科学实验所要解 的物体在该力作用下的加速度a,分析a与质量m的关系 决的问题 ②实验数据的分析：设计表格，记录数据， (2)学会运用控制变量法 探究物理规律。 m/kg (3)掌握运用图像法处理 a/(m·s2) 实验数据的方法。 猜想：F相同，m越大，a越小，是否有“a与m成反比”或“a (4)能在正确处理实验数 与m2成反比”？ 据的基础上得出实验结论. (5)能做好实验误差分析 从最简单的情况人手，若a与m成反比，则a与上成正比.所 177 及对实验进行总结与评估. 以，建立如图所示的坐标系，作出α二图像. 回敲黑板 为什么要满足mn 实验中要求小车的质量 分析：若a-图像是过原点的直线，则a与m成反比. M远大于小盘和砝码的总质 量m的原因：实验中小盘和砝 3.物理量的确定与测量 码的总重力近似等于小车所 本实验有三个需要测量的物理量：a、F、M,质量用天平测量， 受的牵引力，但在探究加速度 a与F如何测量呢？ 与力，质量的关系时，小车和 (1)如何测量（或比较）小车的加速度 小盘及砝码都在做加速运动， 方法一对于初速度为0的匀加速直线运动，可以测量出位 并非处于平衡状态，所以将小 移x和时间1，然后由Q-学算出加速度。 车所受的牵引力认为等于小 盘和砝码的总重力是欠妥的. 方法二利用打点计时器打出纸带，由△x=aT来计算加 本实验采用了近似的方法，小 速度。 车的质量要远大于小盘和砝 方法三由a=兰可知，如果测出两个初速度为0的匀加速 码的总质量，即绳子对小车的 拉力越接近于小盘和砝码的 直线运动在相同时间内发生的位移1，x2,则位移之比就等于加 总重力，才能使实验更准确. 速度之比，即=4」 如果在细绳牵引小车瑞加装 拉力传感器，则绳的拉力能通 (2)怎样提供并测量小车所受的力 过拉力传感器读出，此时不需 实验中力F的含义可认为是小车受到的合力.实验装置如图 要满足m《M的条件. 所示.小车在小盘和砝码的作用下做匀加速运动.设小车的质量 197 重雅点手细高中物理必修第一册) 为M,小盘和砝码的总质量为m,细绳的拉力为F.显然，牵引小 提个醒 车做匀加速运动的力并不等于小盘和砝码的总重力mg,如果实 1.实验中的误差总是存 验中要把小盘和砝码的总重力mg作为牵引小车做匀加速运动的 在的，只能减小，不能消除，本 外力，就必须注意控制实验条件，把握好以下两点： 实验中要减小误差，除了要注 细绳 纸带 意平衡摩擦力，满足质量关系 外，还应注意拉小车的细线一 公 定要和板面平行，另外，每个 一端有 小车打点计 定滑轮 时器 实脸都应该多测几组数据，以 的长木板 实验台 减小实验误差」 2.平衡摩擦力时，不用挂 ①补偿阻力（平衡摩擦阻