老师实验力与加速度质量关系教案带习题带答案文档格式.docx
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2.竞赛用的小汽车，质量与一般的小汽车相仿，但因为安装了强大的发动机，能够获得巨大的牵引力，可以在四五秒的时间内从静止加速到100km/h
物体的质量一定时，受力越大，其加速度越大；
物体受力一定时，它的质量越小，加速度也越大。
物理学并不满足于这样的定性的描述，物体的加速度与它受的力、它的质量有什么定量的关系？
物理学处理事物的方法：
先定性，后定量
加速度的大小既与物体的受力有关，又和物体的质量有关，那么我们应采用什么方法来研究加速度的大小与物体的受力和物体的质量之间的定量关系呢？
可以先研究加速度与物体受力的关系，再研究加速度与物体的质量的关系。
控制变量法：
当研究三个物理量之间的关系时，先要保持某个量不变，研究另外两个量之间的关系，再保持另一个量不变，研究其余两个量之间的关系，然后综合起来得出结论。
这种研究问题的方法叫控制变量法，是物理学中研究和处理问题时经常用到的方法。
刚刚提到的研究方法就是控制变量法，在这个实验中应如何控制？
在这个实验中，可以保持物体的质量不变，测量物体在不同的力作用下的加速度，分析加速度与力的关系；
也可以保持物体所受的力不变，测量不同质量的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系。
制定实验方案时的两个问题
思路：
实验中需要测量的物理量有三个：
物体的加速度、物体所受的力、物体的质量。
质量可以用天平测量，本实验要解决的主要问题是怎样测量加速度和怎样提供和测量物体所受的力。
1、怎样测量（或比较）物体的加速度
1.物体做初速为0的匀加速直线运动，测量物体加速度最直接的办法就是用刻度尺测量位
移并用秒表测量时间，由公式a=算出加速度
2.可以在运动物体上连一条纸带，通过打点计时器打点来测量加速度。
3.也可以不测加速度的具体数值，而测不同情况下（即不同受力时、不同质量时）物体加速
度的比值。
根据a=，测出两初速度为0的匀加速运动在相同时间内发生的位移、x1、x2，
位移比就是加速度之比。
即
2、怎样提供和测量物体所受的恒力
在现实中，仅受一个力的情况几乎是不存在的。
一个单独的力的作用效果与跟它大小、方向都相同的合力的作用效果是相同的，因此，在实验中我们只要测出物体所受的合力即可。
如何为运动的物体提供一个恒定的合力？
又如何测出这个合力呢？
讨论减小滑动摩擦力的方法
（1）使用光滑的木板；
（2）平衡滑动摩擦力。
将木板一端垫高，让物体从木板上匀速滑下，此时物体的重力分力就等于物体所受的摩擦力。
三、实验器材
打点计时器、纸带、复写纸片、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘、砝码、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平（带有一套砝码）、刻度尺．
四、实验步骤
1．用天平测出小车和重物的质量分别为M0、m0，并把数值记录下来．
2．按图将实验器材安装好（小车上不系绳）．
3．平衡摩擦力，把木板无滑轮的一端下面垫一薄木板，反复移动其位置，直到打点计时器正常工作后不挂重物的小车在斜面上做匀速直线运动为止（纸带上相邻点间距相等）．
4．将重物通过细绳系在小车上，接通电源放开小车，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此时所挂重物的重力m0g.
5．保持小车的质量不变，改变所挂重物的重力，重复步骤4，多做几次实验，每次小车从同一位置释放，并记录好相应纸带及重物的重力m1g、m2g、…
6．保持小车所受合外力不变，在小车上加放砝码，并测出小车与所放砝码的总质量M1，接通电源，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．
7．继续在小车上加放砝码，重复步骤6，多做几次实验，在每次得到的纸带上标上号码．
五、数据处理
探究加速度与力的关系
保持物体的质量不变，测量物体在不同的力作用下的加速度，分析加速度与力的关系。
当我们改变物体受到合力时，物体的加速度也会改变。
那么我们如何改变物体所受的合力呢？
改变挂上钩码的个数就可以改变对物体的合力。
实验数据分析：
1、设计表格，把同一物体受到的力与对应的加速度填在表中。
2、以a为纵坐标、F为横坐标，根据数据作a—F图象，用曲线拟合测量点，找出规律，分析a与F的关系。
实验次数
加速度a/m·
s-2
小车受力F/N
1
2
3
4
结论：
由于图象上的各点在一条过原点的直线上，所以当m不变时，a与F的关系是。
探究加速度与质量的关系
保持物体所受的力相同，测量不同质量的所需物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系。
如何能达到改变小车质量的目的？
通过向小车上增减不同质量的砝码，达到改变小车质量的目的。
实验数据分析：
1、设计表格，把不同物体在相同的力下物体的质量与对应的加速度填在表中。
2、以a为纵坐标、m为横坐标，根据数据作a—m图象，分析a与m的关系。
根据a—m图象反映出F不变时，质量m越大，加速度a越小，由此判断可能是a与m成反比，但从图象中并不能看出这种关系，也可能是a与m2反比，或是更复杂的关系。
能想到a
与m成反比，实际上就是a与成正比，转为探究a与的关系。
以a为纵坐标，
为横坐标建立坐标系，根据a—图象是不是过原点的直线，就能判断a是不是与质量
m成反比。
由于a—1/m图象上的各点在一条过原点的直线上，所以当F不变时，a与m的关系是。
小车质量m/kg
小车质量倒数1/m/kg-1
六、误差分析
1．在实验中，我们认为钩码的重力就等于小车所受的合力．但这是有误差的，只有在小车质量比较大，钩码重力比较小，且板合理倾斜的情况下，实验结果才比较理想．
2．在长度测量过程中也存在偶然误差，可多次测量取平均值．
3．利用描点作图像使测出的点尽量对称分布于直线两侧，离直线较远的点看成是错误的数据，可舍去不予考虑．
七、注意事项
1．平衡摩擦力时不要挂重物，整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变盘和砝码的质量还是改变小车及砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力．
2．实验中必须满足小车和砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量．只有如此，砝码和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等．
3．各纸带上的加速度a，都应是该纸带上的平均加速度．
4．作图像时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧．离直线较远的点是错误数据，可舍去不予考虑．
5．小车应靠近打点计时器且先接通电源再放手．
【经典练习】
一、选择题
1．为了更直观地反映物体的加速度a与物体质量m的关系，往往用二者的关系图象表示出来，该关系图象应选（ ）
A．a－m图象 B．m－a图象
C．a－图象D.－a图象
[答案] C
[解析] 在作用力相同的情况下，质量越大，速度的变化越慢，加速度越小，两者可能成反比，则用a－图象更容易判断．
2．如果a－图象是通过原点的一条直线，则说明（ ）
A．物体的加速度a与质量m成正比
B．物体的加速度a与质量m成反比
C．物体的质量m与加速度a成正比
D．物体的质量m与加速度a成反比
[答案] B
[解析] a－图象是通过原点的一条直线，则a与成正比，则加速度a与质量m成反比，A项错误，B项正确．物体的质量为定值，故C、D选项错误．
3．在利用打点计时器和小车做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，下列说法中正确的是（ ）
A．平衡摩擦力时，应将砝码盘及盘内砝码通过定滑轮拴在小车上
B．连接砝码盘和小车的细绳应与长木板保持平行
C．平衡摩擦力后，长木板的位置不能移动
D．小车释放前应靠近打点计时器，且应先接通电源再释放小车
[答案] BCD
[解析] 本实验先平衡摩擦力而后再把悬挂小盘的细绳系在小车上，所以A选项错误．
4．在“验证牛顿第二定律”的实验中，在研究加速度a与小车的质量M的关系时，由于没有注意始终满足M≫m的条件，结果得到的图象应是图中的（ ）
[答案] D
[解析] 在本实验中，小车的加速度a＝＝，则绳子的张力F＝，在研究加速度跟小车质量M的关系时，保持m不变，若横轴为1/（M＋m），则a－1/（M＋m）图象应是过原点的直线，当满足M≫m时，m可以忽略不计，a≈，a－1/M图象还可以满足图象是过原点的直线；
当小车的质量较小，不满足M≫m时，斜率将变小，图象便发生弯曲．故选D.
二、非选择题
5．如图所示的是做探究牛顿第二定律实验中打出的一条纸带，相邻记数点的时间间隔为T，间距x1、x2、x3……xn已测量出．
（1）请写出三个不同的计算加速度的表达式．
（2）甲、乙两同学用同一装置做实验，画出了各自的a－F图象（如图所示）这两个同学在做实验时，采用的哪一个物理量不同？
试比较其大小．
[答案]
（1）（x2－x1）/T2 （x4－x1）
[（x6＋x5＋x4）－（x3＋x2＋x1）]
（2）两者所用的小车和砝码的总质量不同，且m甲<
m乙．
[解析] 图象问题的分析要注意图象的截距及斜率的物理意义．
（1）利用x1、x2两段，由Δx＝aT2得
a＝（x2－x1）/T2
因为x2－x1＝aT2，x3－x2＝aT2，x4－x3＝aT2，所以x4－x1＝3aT2
故a＝（x4－x1）
同理a＝（x5－x2）＝（x6－x3）
所以3a＝[（x4－x1）＋（x5－x2）＋（x6－x3）]
即a＝[（x6＋x5＋x4）－（x3＋x2＋x1）]
（2）在a－F图象上，对应F相同时，由图象可知a甲>
a乙，F相同时加速度与质量成反比，则m甲<
m乙，即甲、乙两同学的实验所用小车和砝码的总质量不同，且m甲<
6．某位同学利用气垫导轨装置做“探究加速度与物体所受力的关系”的实验中，记录了有关数值，如下表所示：
砝码质
量/（g）
拉力近似值
（g＝10m/s2）
光电门1记录时间/（s）
（遮光条宽度1cm）
滑块速度v1
（m/s）
5
0.038
10
0.027
15
0.022
20
0.019
光电门2记录时间/（s）
滑块速度
v2（m/s）
光电门1、2间
距离/（cm）
滑块加速
度a（m/s2）
0.030
0.021
0.017
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