第四章 第2节 实验：探究加速度与力、质量的关系（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理必修 第一册（人教版2019）

第2节　实验：探究加速度与力、质量的关系 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 1.知道如何平衡摩擦力、如何减小系统误差等操作方法。 2．经历用图像处理数据的过程，从图像中发现物理规律。 进一步熟悉控制变量法。学会利用图像处理实验数据的科学方法，理解化曲为直的思想。 1.经历“实验：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。 2．经历实验操作和测量的过程，培养学生收集信息、获取证据的能力。 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。 [对应学生用书P94] 一、实验思路 1．实验目的 (1)学会用控制变量法探究加速度与力、质量的关系。 (2)掌握利用图像处理数据的方法。 2．实验设计 (1)研究什么物体？——可以改变质量的小车。 (2)如何测量该物体受到的力？——小车受到的拉力可认为与槽码所受的重力相等。 (3)如何测量该物体的加速度？——通过打点计时器打出的纸带测量物体的加速度。 (4)怎样分析数据？——通过图像分析数据。 3．实验原理　实验的基本思想——控制变量法 (1)保持小车质量不变，改变槽码的个数以改变小车受到的拉力，测出小车对应的加速度，找出二者之间的定量关系。 (2)保持小车所受拉力不变，改变小车的质量，测出小车对应不同质量的加速度，找出二者之间的定量关系。 二、物理量的测量 1．质量的测量：可以用天平测量质量。 2．加速度的测量 (1)方案1：用刻度尺测量小车的位移，用秒表测量发生这段位移所用的时间，由a＝计算出加速度。 (2)方案2：根据纸带上打出的点测量物体的加速度。 (3)方案3：两个初速度为0的匀加速直线运动的物体运动时间相等，＝，测量加速度就转化为测量位移了。 3．力的测量：实验中作用力F的含义可以是物体所受的合力。方案1中绳的拉力近似等于槽码的重力，测量槽码的质量可以计算槽码的重力。 三、进行实验 　采用方案2进行实验，步骤如下： (1)用天平测出小车的质量M，并把数值记录下来。 (2)把实验器材安装好。 (3)平衡摩擦力：在长铝板不带定滑轮的一端下面垫一木块，多 　　　 ↓ 次移动木块位置，直到轻推小车，使小车在斜面上运动时可保持匀速直线运动为止。此时不把悬挂槽码用的细绳系在小车上。 (4)测量拉力F和对应的加速度a ①连好装置，先接通电源，再让小车拖着纸带下滑，打出一条纸带，取下纸带并在纸带上标上号码及此时所挂槽码的重力m1g。 ②保持小车的质量不变，改变槽码的质量，重复步骤(1)，多做几次实验，并记录好相应纸带的编号及所挂槽码的总重力m2g，m3g，… (5)测量质量M和对应的加速度a ①保持小车所受的合外力不变，在小车上加砝码，接通电源后放开小车，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小车和砝码的总质量M1。 ②继续在小车上增加砝码，重复步骤①，多做几次实验，在每次实验得到的纸带上标上号码及小车和砝码的总质量M2，M3，… (6)求出小车的加速度a，将得到的数据填入相应表格中，以便进行数据分析。 四、数据记录与分析 1．小车质量一定时，拉力F和加速度a 次数 1 2 3 4 5 6 小车加速度a/(m·s－2) 槽码的质量m/(kg) 拉力F/(N) 2.小车所受拉力一定时，质量M和加速度a 次数 1 2 3 4 5 6 小车加速度a/(m·s－2) 小车质量M/(kg) /(kg－1) 3.数据处理 (1)以a为纵坐标、F为横坐标，根据数据作aF图像，用曲线拟合测量点，找出规律，分析a与F的关系。 (2)以a为纵坐标，分别以M和为横坐标，根据数据作aM图像和a图像，分析a与M的关系。 1．(物理与实验)某同学做“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示，判断下列说法的正误。(对的画“√”，错的画“×”) (1)每次改变质量都应平衡摩擦力。(　　×　　) (2)平衡摩擦力时，须挂上钩码，并连好纸带。(　　×　　) (3)平衡摩擦力的标准是纸带上的点迹是否均匀。(　　√　　) (4)实验中小车和砝码的总质量远大于槽码的总质量。(　　√　　) (5)实验时应先放开小车，再接通电源。(　　×　　) (6)实验前小车应停在靠近打点计时器处。(　　√　　) (7)作图像时，应使尽可能多的点落在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线的两侧。(　　√　　) (8)系统误差可通过多测几次数据消除。(　　×　　) 2．(知识拓展)误差分析 (1)本实验中将槽码的重力当作绳子的拉力，会