第五章 第2节 科学探究：加速度与力、质量的关系-【精讲精练】2023-2024学年高中物理必修第一册鲁科版(教师用书)

享学科网书城国 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 #第2节科学探究：加速度与力、质量的关系 [学业要求与核心素养] 1.学会用控制变量法研究物理规律。 科学探究 2. 会测量加速度、力和质量，能作出物体运动的a-F、a-lm图像。 3. 会通过实验探究加速度与力、质量的定量关系。 预习案必备知识·问题导学 /通教材·距知识·来养初成 一、知识储备 1.实验设计 (1)保持研究对象即小车的质量不变，改变钩码的个数，即改变作用力，测出小车的对应 加速度，分析加速度与拉力的关系。 (2)保持作用力不变，改变研究对象即小车的质量，测出小车对应不同质量的加速度，分 析加速度与质量的关系。 2.实验方案 用钩码牵引小车运动，实验装置如图所示。 纸指 接电源 (1)研究对象：小车。 (2)拉力的提供：在钩码质量m远小干小车质量M情况下，F≈mg。 二、实验器材 小车、砝码、钩码、细绳、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、一交流电源-、 纸带、-刻度尽-、天平。 三、进行实验 1.测质量：用天平测量小车的质量M0。 2.安装器材：按如图所示将实验器材安装好。（小车上不系绳） 纸带接电源 3.平衡摩擦力。 4.分析a与F的关系。 5.分析a与M的关系。 6.用公式△s=a2或a=2sT2求得小车的加速度a,将得到的数据填入相应表格中 以便进行数据验证。 ·独家授权侵权必究 享学科网书城国 品牌书店·知名数辅·正版资源 b2XXk.com● 您身边的互联网+教辅专家 四、数据分析 1.以a为纵坐标、F为横坐标.根据数据作a-F图像，用曲线拟合测量点，找出规律， 分析a与F的关系。 0 2.分别以a为纵坐标、M和lM为横坐标根据数据作a-M图像和a-1M图像，分析 a与M的关系。 五、注意事项 1.打点前小车应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.不要悬挂钩码.但小车应连着纸带且接通电源。 3.改变钩码的质量的过程中，要始终保证钩码的质量远小干小车的质量。 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地对称分布 在直线的两侧。个别偏离较远的点应舍去。 探究案关键能力·互动探究 /析考点·悟规律·素养提开 一、实验原理与实验操作 例①用如图所示的装置研究在作用力F一定时，小车的加速度ā与小车（含砝码）质 量M的关系，某同学设计的实验步骤如下： 电磁打点 计时器 A.用天平称出小车的质量 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钩码 D.将电磁打点计时器接在6V电压的蓄电池上，接通电源，释放小车，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 E.保持钩码的质量不变，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 「.分析每条纸带.测量并计算出加速度的值 G.作a-M图像，并由图像确定a与M的关系 (1)该同学漏掉的重要实验步骤是，该步骤应排在步骤_--之后。 ·独家授权侵权必究 享学科网书城圆 品牌书店·知名数辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 (2)在上述步骤中，有错误的是步骤 应把 改为 --0 (3)在上述步骤中，处理不恰当的是步骤 应把 改为 [解析]实验中把钩码的重力看成与小车所受拉力大小相等，没有考虑摩擦力，故必须 平衡摩擦力且应排在步骤B之后。电磁打点计时器接在6V电压的蓄电池上将无法工作，必 须接在6V以下交流电源上。作-M图像，得到的是曲线。很难进行正确的判断，必须“化 曲为直”，改作a-1M图像。 [答案](1)平衡摩擦力B(2)D6V电压的蒂电池6V以下的交流电源(3)G a-M图像a-1M图像 二、实验改进与创新 例2某实验小组利用如图所示的实验装置来探究当合外力一定时，物体运动的加速 度与其质量之间的关系。 (1)已知两个光电门中心之间的距离5=24cm,遮光条的宽度d=0.52cm。该实验小 组在做实验时.锊滑块从如图所示位置由静止释放，由数字计时器可以读出遮光条通过光电 门1的时间△t1,遮光条通过光电门2的时间△t2,则滑块经过光电门1时的瞬时速度的表达 式4=-一一，滑块经过光电门2时的瞬时速度的表达式⅓=--一·则滑块的加速度 的表达式a=】 (以上表达式均用字母表示) 光电门1数字计时器 光电门2 气垫导轨 滑块湾光条 刻度尺 (2)在本次实验中，实验小组通过改变滑块质量总共做了6组实验，得到如表所示的实验 数据，通过分析表中数据， 你得出的结论是 --0 m/g 250 300 350 400 500 800 a/(ms-2) 2.02 1.65 1.33 1.25 1.00 0.63 1m/kg-1 4.00 3.33 2.86 2.50 2.0