人教版高中物理必修一探究加速度与力质量的关系教案.docx
《人教版高中物理必修一探究加速度与力质量的关系教案.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《人教版高中物理必修一探究加速度与力质量的关系教案.docx(10页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
![人教版高中物理必修一探究加速度与力质量的关系教案.docx](https://file1.bdocx.com/fileroot1/2023-1/23/a744ca3d-d4b4-4d79-98e4-4ad770181a7a/a744ca3d-d4b4-4d79-98e4-4ad770181a7a1.gif)
人教版高中物理必修一探究加速度与力质量的关系教案
基础夯实
1.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,渗透了研究问题的多种科学方法:
(1)实验环境的等效法:
_______________________________;
(2)实验条件设计的科学方法:
__________________________;
(3)实验原理的简化:
_________________________________,即当小车质量M车≫m沙时,细绳对小车的拉力大小近似等于沙及桶的总重力m沙g;
(4)实验数据处理的科学方法:
________________________;
(5)由a-M车图象转化为a-
图象,所用的科学方法:
_____。
(以上各题均选填“理想实验法”、“图象法”、“平衡摩擦力法”、“化曲为直法”、“控制变量法”或“近似法”)
答案:
(1)平衡摩擦力法
(2)控制变量法 (3)近似法 (4)图象法 (5)化曲为直法
解析:
(1)由于小车运动受到摩擦阻力,所以要进行平衡摩擦力,以减小实验误差,称为平衡摩擦力法;
(2)在探究加速度、力与质量三者关系时,先保持其中一个量不变,来探究其他两个量之间的关系,称为控制变量法;(3)当小车质量M车≫m沙时,细绳对小车的拉力大小近似等于沙及桶的总重力m沙g,称为近似法;(4)通过图象研究实验的结果,称为图象法;(5)在作图时,由a-M车图象转化为a-
图象,使图线由曲线转化为直线,称为化曲为直法。
2.
如图所示是某同学探究加速度与力、质量的关系时,已接通电源正要释放纸带时的情况,请你指出该同学的五个差错;
(1)电源________;
(2)电磁打点计时器位置________;(3)滑轮位置________;(4)小车位置________;(5)长木板__________________。
答案:
(1)应用6V交流电源
(2)应靠右端 (3)应使拉线水平 (4)应靠近打点计时器 (5)应垫高右端平衡摩擦力
解析:
探究加速度与力、质量的关系时,电磁打点计时器应使用低压(6V)交流电源,且要固定在长木板无滑轮的一端,即应靠右端;释放纸带时小车应靠近打点计时器;连接小车的细线应保持水平,故应调节滑轮位置使拉线水平;实验时应平衡摩擦力,使小车所受重力沿斜面方向的分力与小车所受摩擦力平衡,故应垫高长木板右端平衡摩擦力。
3.(吉林市普通中学12~13学年高一上学期期末)在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,采用如题中左图所示的装置。
(1)实验中,长木板不是直接放在水平实验台上,而是把后端略微垫高,这样做的目的是__________________。
(2)为了探究加速度与相关因素的关系,实验中用到了控制变量法。
在保持拉力F=5N不变时,某同学根据测出的数据,画出图线如右图。
但该同学未标注横坐标所对应的量及其单位,请你将它补上,该量应是________。
由该图线得到的实验结论是____________________________。
答案:
(1)平衡摩擦力
(2)
在合外力不变的情况下,加速度与物体的质量成反比
4.(福州八县一中12~13学年高一上期期末)某兴趣小组要探究物体的加速度与力、质量的关系,他们在实验室组装了一套如图所示的装置。
图中小车的总质量用M表示,钩码的总质量用m表示。
要顺利完成该实验,则:
(1)还需要的测量工具有刻度尺、________。
(2)为使小车所受合外力约等于钩码所受的总重力,应满足的条件有( )
A.要垫高木板,平衡摩擦力
B.小车的总质量M远大于钩码的总质量m
C.钩码的总质量m远大于小车的总质量M
D.应调整使细绳与木板平行
(3)在该实验中,所用交流电的频率为50Hz。
某次实验中得到的一条纸带如下图所示,从比较清晰的某点起,取五个计数点,分别标明0、1、2、3、4。
量得S1=2.15cm,S2=2.90cm,S3=3.70cm,S4=4.40cm,则打点“3”时小车的瞬时速度大小为________m/s和用逐差法求得小车的加速度大小为________m/s2。
(结果均保留三位有效数字)。
答案:
(1)天平(电子秤)
(2)ABD (3)0.405;0.763
解析:
v3=
=0.405m/s
a=
=0.763m/s2
5.在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时,计算出各纸带的加速度后,将测得的反映加速度a和F关系的有关资料记录在表一中。
将测得的反映加速度a和质量M关系的有关资料记录在表二中。
表一
a/(m·s-2)
1.98
4.06
5.95
8.12
F/N
1.00
2.00
3.00
4.00
表二
a/(m·s-2)
2.04
2.66
3.23
3.98
/kg-1
0.50
0.67
0.80
1.00
(1)根据表中所列数据,分别画出a-F图象和a-1/M图象。
(2)由图象可以判定:
当M一定时,a与F的关系为________;当F一定时,a与M的关系为________。
(3)由a-F图象可知M=________。
(4)由a-1/M图象可知,F=________(保留一位有效数字)。
答案:
(1)a-F图象和a-1/M图象分别如图甲、乙所示。
(2)正比关系 反比关系 (3)0.5kg (4)4N
解析:
本题主要考查对实验数据的处理和分析,从而得到正确的实验结论,若a与F成正比,a与1/M成正比,那么a-F图象和a-1/M图象都应是一条过原点的直线,同时因实验中不可避免地出现误差,描出的点不在一条直线上是很正常的,连线时应使尽可能多的点在直线上,不在直线上的点应大致对称地分布在直线两侧,离直线较远的点应视为错误数据,不需考虑;另外可以从图象的斜率的物理意义出发求出相应的物理量。
能力提升
1.某实验小组设计了如图所示的实验装置探究加速度与力、质量的关系。
开始时闭合开关,电磁铁将A、B两个小车吸住,断开开关,两小车同时在细绳拉力作用下在水平桌面上沿同一直线相向运动。
实验中始终保持小车质量远大于托盘和砝码的质量,实验装置中各部分摩擦阻力可忽略不计。
①该小组同学认为,只要测出小车A和B由静止释放到第一次碰撞通过的位移s1、s2,即可得知小车A和B的加速度a1、a2的关系是
=
。
你认为这个实验方案的优点是________。
②实验时,该小组同学保持两小车质量相同且不变,改变左、右托盘内的砝码的重力,测量并记录对应拉力下车A和B通过的位移s1和s2。
经过多组数据分析得出了小车运动的加速度与所受拉力的关系。
如果要继续利用此装置验证小车的加速度与小车质量的关系,需要控制的条件是______________,需要测量的物理量有________
(要求对表示物理量的字母作出说明),它们之间的关系式是_____。
答案:
①不用测量时间。
②保持两小车所受的拉力相等且不变,或答两托盘(含砝码)的重力相等 小车A的质量m1、位移s1;小车B的质量m2、位移s2
=
2.(河北正定中学高一上学期期末)如图为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速度和力的关系”的实验装置.
(1)在该实验中必须采用控制变量法,应保持________不变,用钩码所受的重力作为________,用DIS测小车的加速度。
(2)改变所挂钩码的数量,多次重复测量。
在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线(如图所示)。
①分析此图线的OA段可得出的实验结论是_______________。
②此图线的AB段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是( )
A.小车与轨道之间存在摩擦
B.导轨保持了水平状态
C.所挂钩码的总质量太大
D.所用小车的质量太大
答案:
(1)小车质量 小车受到的合外力
(2)①质量一定时,加速度与合外力成正比 ②C
3.(徐州市12~13学年高一上学期期末)“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,某组同学制订实验方案、选择实验器材且组装完成,在接通电源进行实验之前,实验装置如图所示。
(1)下列对此组同学操作的判断正确的是( )
A.打点计时器不应该固定在长木板的最右端,而应该固定在靠近定滑轮的那端,即左端
B.打点计时器不应使用干电池,应使用低压交流电源
C.实验中不应该将长木板水平放置,应该在右端垫起合适的高度
D.小车初始位置不应该离打点计时器太远,而应该靠近打点计时器放置
(2)保持小车质量不变,改变沙和沙桶质量,该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F图线如下图,该图线不通过原点,明显超出偶然误差范围,其主要原因是_______________________________
______________________________________________________________________________________________________________。
(3)沙和沙桶质量m________小车质量M时,才可以认为细绳对小车的拉力F的大小近似等于沙和沙桶的重力( )
A.远大于B.远小于
C.接近(相差不多)D.大于
(4)某同学顺利地完成了实验。
某次实验得到的纸带如图所示,纸带中相邻计数点间的距离已标出,相邻计数点间还有四个点没有画出。
由此可求得打点1时小车的速度是________m/s。
小车的加速度大小________m/s2。
(结果保留两位有效数字)
答案:
(1)BCD
(2)平衡摩擦力过度 (3)B
(4)0.26 0.50
4.在做“探究加速度和力、质量的关系”的实验中,保持小车和砝码的总质量不变,测得小车的加速度a和拉力F的数据如下表所示
F(N)
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
a(m/s2)
0.11
0.19
0.29
0.40
0.51
(1)根据表中的数据在坐标系上作出a-F图象;
(2)图象斜率的物理意义是______________________________。
(3)小车和砝码的总质量为________kg。
(4)图线(或延长线)与F轴截距的物理意义是__________________
____________________________________________________________________________________________________________________。
答案:
(1)见解析
(2)小车和砝码总质量的倒数
(3)1 (4)小车受到的阻力为0.1N
解析:
(1)根据所给数据在所给坐标系中准确描点,作出的a-F图象如图所示。
(2)图象斜率表示小车和砝码总质量的倒数。
(3)由
(1)中图象可得:
=
,解得M=1kg。
(4)由a-F图象可知,当力F=0.1N时,小车开始运动,说明此时小车受到的阻力为0.1N。