2019-2020年新教材高中物理第6章第2节第1课时实验探究:加速度与力质量的关系教案鲁科版必修1.pdf
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1、第 - 1 - 页 共 9 页 第 1 课时 实验探究:加速度与力、质量的关系第 1 课时 实验探究:加速度与力、质量的关系 学习目标 1 学会用控制变量法研究物理规律 2.掌握利用图象处理数据的方法 3. 探究加速度与力、质量的关系 一、实验原理和方法 1探究加速度a与力F及质量m的关系,采用的基本方法是控制变量法 (1)如图所示,保持小车的总质量不变,改变小桶内沙子的质量,从而改变细绳对小车的 拉力F,测出小车的加速度,研究小车的加速度与拉力的关系 (2)保持小桶和沙子的总质量不变,即细绳对小车拉力F不变,在小车上增减砝码,改变 小车的总质量,测出小车对应的加速度,研究小车的加速度与其质量
2、的关系 2测量方法 (1)小车与其上砝码的总质量M用天平测量 (2)小车的加速度a利用打点计时器打出的纸带,由 saT2来计算 (3)小车所受的合外力F用天平测量小桶和沙子的总质量,由Gmg来计算 二、实验器材 打点计时器、纸带、复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、小桶、沙子、夹子、细绳、 低压交流电源、导线、刻度尺、天平、砝码 三、实验步骤 1用天平分别测出小车的质量和小桶的质量,把数据记录下来 2按如图所示安装器材 3平衡摩擦力:在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块,反复移动薄木块的 位置,直至不挂重物的小车在斜面上运动时可保持匀速运动状态这时小车拖着纸带运动受 到的摩擦力恰好与
3、小车所受的重力在斜面方向上的分力平衡 第 - 2 - 页 共 9 页 4在小车上加放砝码,小桶里放入适量的沙子,把砝码和沙子的质量记录下来把细线 系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶,先接通电源,再放开小车,打点计时器在纸带上打下一系 列的点,取下纸带,在纸上写上编号 5保持小车及车内砝码的质量不变,改变沙子的质量(要用天平称量),按步骤 4 再做几 次实验,将实验时记录的数据填入表格 1 中 6算出每条纸带对应的加速度的值并填入表格 1 中 表格 1 物体的质量一定,加速度与受力的关系 实验次数加速度a/(ms2)小车受力F/N 1 2 3 4 7.保持沙子和小桶的质量不变,在小车上增减砝码,重复上
4、述步骤 4,将实验时记录的数 据填入表格 2 中 8算出每条纸带对应的加速度的值并填入表格 2 中 表格 2 物体受到的合外力一定,加速度与质量的关系 实验 次数 加速度 a/(ms2) 小车及车内砝 码质量M/kg 小车及车内砝码 质量的倒数 /kg1 1 M 1 2 3 4 四、数据处理 1探究加速度与力的关系:以a为纵坐标、F为横坐标,根据表格 1 中的各组数据在坐 标系中描点如果这些点在一条过原点的直线上,说明a与F成正比,如图所示 2探究加速度与质量的关系:“a与M成反比”实际上就是“a与 成正比” 以a为纵 1 M 坐标, 为横坐标建立坐标系,根据表格 2 中的数据描点根据a 图象
5、是一条不是过原点的 1 M 1 M 第 - 3 - 页 共 9 页 直线,就能判断a是不是与质量M成反比,如图所示 3实验结论 在误差允许的范围内: (1)物体质量一定时,物体的加速度大小与作用在物体上的合外力成正比 (2)物体受到的合外力一定时,物体的加速度大小与物体的质量成反比 (3)综合(1)(2)结论则有: 物体的加速度大小与作用在物体上的合外力成正比,与物体的质量成反比 五、误差分析 1系统误差 (1)误差分析:本实验中所挂重物的重力为G,小车受到细线的拉力为T.由于沙桶是在加 速下降,所以TG.本实验中用G代替T,故存在系统误差 (2)减小误差的方法:所挂重物的质量远小于小车的总质
6、量 2偶然误差 (1)误差分析:因读数不准和操作不当造成的误差 质量的测量误差 测量纸带上各点间的距离的误差 细线或纸带与木板不平行造成的误差 平衡摩擦力不够(或过度)造成的误差, 该误差使作出的图象在横轴(或纵轴)上产生截距 (2)减小误差的方法 用天平和刻度尺测量时按照规范操作的要求进行测量和读数 将纸带展开减小摩擦 平衡摩擦力时,用打点法验证 六、注意事项 1在本实验中,必须平衡摩擦力平衡摩擦力时不要挂重物平衡摩擦力后,在后面的 实验中不管是改变小桶内沙子的质量还是改变小车的质量,都不需要重新平衡摩擦力 2实验中,必须满足小车及小车上砝码的总质量远大于所挂小桶和沙子的质量只有这 样,小桶
7、和沙子的总重力才可以视为与小车所受细线的拉力相等 3在每次实验时,从尽量靠近打点计时器的位置由静止释放小车,并且先通电后释放小 车,在小车到达定滑轮位置时按住小车 第 - 4 - 页 共 9 页 4利用纸带计算加速度时,应该求每条纸带上加速度的平均值 5作图象时,要使尽可能多的点落在所作的直线上,不在直线上的点应尽可能均匀地分 布在所作直线的两侧偏离直线较远的点可舍去不予考虑 【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a与小车质量M的关 系,某位同学设计的实验步骤如下: A用天平称出小车和重物的质量; 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重物; D将电
8、磁打点计时器接在 6 V 电压的蓄电池上,接通电源,放开小车,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保持重物的质量不变,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; F分析每条纸带,测量并计算出加速度的值; G作aM关系图象,并由图象确定aM关系 (1)该同学漏掉的重要实验步骤是 _,该步骤应排在 _步实验之后 (2)在上述步骤中, 有错误的是_, 应把_改为_ (3)在 上 述 步 骤 中 , 处 理 不 恰 当 的 是 _, 应 把 _改 为 _ 解析 (1)实验中认为重物的重力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 (2)电磁
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