山东成武一中高中物理人教版必修一 第四章4.2《实验：探究加速度与力、质量的关系》教学设计+同步练习 （2份打包）

实验：探究加速度与力.质量的关系 【例题解析】 例1 请谈谈确定《实验：探究加速度与力.质量的关系》实验研究课题的思路。 解析：从前几章知识可知，物体的速度是描述物体运动状态的物理量，物体的运动状态变化，是以速度这一物理量的变化表现出来的，而我们已经学习过的加速度又是描述物体速度变化快慢的物理量，所以第一个课题的确定就应是研究加速度与力的关系。而在相同力的作用下，由于物体的惯性不同，速度变化的快慢也不同，质量是物体惯性大小的量度，所以第二个课题的确定是研究加速度与质量的关系。 点评：实验研究课题的确立，为科学探究提出了一个明确的目标。要注意通过观察分析或逻辑推理，培养自己提出问题.确定研究课题的能力。 例2 在《实验：探究加速度与力.质量的关系》探究实验中，为什么可用两车的位移之比表示加速度之比？ 解析：在本探究实验中，两车均做初速度为0的匀加速直线运动。由匀加速直线运动位移公式   ， 式中v0=0，且两车的运动时间t相等，故有a ∝ x，即 ， 可用两车的位移之比表示加速度之比。 点评： 当问题探究的是某物理量与其他物理量之间的比例关系时，可以不测出该物理量的具体数值，只需测出不同情况下该物理量的比值就行了。 例3 在利用打点计时器探究加速度与力.质量关系的实验中，以下做法正确的是（ ） A. 平衡摩擦力时，应将重物用细绳通过定滑轮系在小车上 B. 每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力 C. 实验时，先放开小车，后接通电源 D.“重物的质量远小于小车的质量”这一条件如不满足，对探究过程也不会产生影响 解析：平衡摩擦力时，不把悬挂重物用细绳通过定滑轮系在小车上，即不对小车施加拉力。在木板无滑轮的一端下面垫一薄木块，反复移动其位置，直到拖在小车后面的纸带上打出的点距均匀为止。设木板的倾角为θ，则平衡摩擦力后有mg sin θ = μ mg cos θ，即θ = arctan μ，θ与小车的质量无关，故每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力。实验时，应先接通电源，待打点计时器工作稳定后再放开小车。实验要求重物的质量远小于小车的质量，因为只有这样，重物的重力才近似等于细绳对小车的拉力。正确选项为B。 点评：注意实验条件.平衡摩擦力的目的和做法，以及打点计时器的规范操作。 例4 在研究加速度与质量的关系时，为什么要用 为横坐标，加速度a为纵坐标，描绘a— 图象，而不是描绘a—m图象？ 解析：根据我们的经验，在相同力的作用下，质量m越大，加速度a越小。这可能是“a与m成反比”，但也可能是“a与m2成反比”，甚至可能是更复杂的关系。我们从最简单的情况入手，检验是否“a与m成反比”。实际上“a与m成反比”就是“a与 成正比”，如果以 为横坐标.加速度a为纵坐标建立坐标系，根据a— 图象是不是过原点的直线，就能判断加速度a是不是与质量m成反比。当然，检查a—m图象是不是双曲线，也能判断它们之间是不是反比例关系，但检查这条曲线是不是双曲线并不容易；而采用a— 图象，检查图线是不是过原点的倾斜直线，那就容易多了。所以，在研究加速度与质量的关系时，要描绘a— 图象，而不是描绘a—m图象。 点评： “化曲为直”，是实验研究中经常采用的一种有效方法。 例5 在“探究加速度与力.质量的关系”这一实验中，有两位同学通过测量，分别作出a一F图象，如图4—2—1（a）（b）中的A.B线所示；试分析： (1)  A线不通过坐标原点的原因是 ； (2)  B线不通过坐标原点的原因是 。 解析：(1)  A线在F轴上有一定的截距，表明F达到一定的值后小车才开始有加速度，这是没有平衡摩擦力，或平衡摩擦力不够引起的。 (2)  B线在a轴上有一定的截距，表明F为0即不加F时小车已经有了一定的加速度，这是平衡摩擦力时木板倾角θ太大，即平衡摩擦力过度引起的。 点评：运用图象分析实验误差原因，这是实验探究中一项很重要的能力。 例6 某同学用弹簧测力计.木块和细绳去粗略测定木块与固定斜面之间的动摩擦因数μ。设此斜面的倾角θ不大，不加拉力时木块在斜面上保持静止。 (1) 是否要用测力计称出木块的重力？ (2) 写出实验的主要步骤。 (3) 推导出求μ的计算式。 解析： (1) 要用测力计称出木块的重力（这从下面求μ的计算式中即可看出）。 (2) 实验的主要步骤是： ① 用测力计拉动木块沿斜面向上做匀速运动，记下测力计的读数F1； ② 用测力计拉动木块沿斜面向下做匀速运动，记下测力计的读数F2； ③ 用测力计测出木块的重力G。 (3) 由木块沿斜面向