資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
4.2實驗：探究加速度與力、質量的關系
一學科核心素養
物理觀念:在處理實驗問題時建立采用控制變量的方法對a、F、 m三個物理量間的數量關系進行定量研究和根據實驗數據，歸納、推理實驗結論定量分析的物理觀念。
科學思維: 理解實驗思路的合理性，以及用圖象處理實驗數據的有效性科學探究: 經歷實驗的操作和測量過程，以及通過圖象處理實驗數據的過程，體驗如何平衡摩擦阻力、減少系統誤差的操作方法。
科學態度與責任:通過探究實驗，培養實事求是、尊重客觀規律的科學態度;學會與他人合作、交流，具有團隊意識和團隊精神。
二學習重難點
重點
1.控制變量法的使用
2如何提出實驗方案， 并使實驗方案合理可行
3.實驗數據的分析和處理
難點
1.控制變量法的使用
2.誤差來源分析
三課前預習
1．（1）某位同學在做驗證牛頓第二定律實驗時，實驗前必須進行的操作步驟是_________________．
（2）正確操作后通過測量，作出a—F圖線，如圖中的實線所示．試分析：圖線上部彎曲的原因是________；
（3）打點計時器使用的交流電頻率f =50Hz，如圖是某同學在正確操作下獲得的一條紙帶，其中A、B、C、D、E每兩點之間還有4個點沒有標出，寫出用s1、s2、s3、s4以及f來表示小車加速度的計算式：a=_________（用英文字母表示）；根據紙帶所提供的數據，算得小車的加速度大小為a=_______m/s2（結果保留兩位有效數字）．
2．（1）某同學用自己發明的新式游標卡尺測量小鋼球的直徑，新式卡尺將主尺上39mm在游標尺上均為成20等份。如圖所示，則小鋼球的直徑為d=________cm。
（2）某實驗小組利用拉力傳感器和打點計時器“探究加速度與力的關系”。他們將拉力傳感器固定在小車上記錄小車靜止時受到拉力的大小，按照下圖進行實驗，t=0時，小車處于如圖所示的位置。
①該同學按圖完成實驗，請指出至少一處錯誤：_______________。
②若打點計時器使用的交流電頻率為50Hz，計數點A、B、C、D、E每兩個計數點間還有4個點未畫出，則小車的加速度大小為__________。（結果保留兩位有效數字）
3．某實驗小組利用如圖所示的裝置進行驗證：當質量m一定時，加速度a與力F成正比的關系，其中F＝m2g，m＝m1＋m2（m1為小車及車內砝碼的總質量，m2為桶及桶中砝碼的總質量）。具體做法是：將小車從A處由靜止釋放，用速度傳感器測出它運動到B處時的速度v，然后將小車內的一個砝碼拿到小桶中，小車仍從A處由靜止釋放，測出它運動到B處時對應的速度，重復上述操作。圖中A、B相距x。
（1）設加速度大小為a，則a與v及x間的關系式是________。
（2）如果實驗操作無誤，四位同學根據實驗數據做出了下列圖象，其中哪一個是正確的( )
A．B．
C．D．
（3）下列哪些措施能夠減小本實驗的誤差________
A．實驗中必須保證m2 m1
B．實驗前要平衡摩擦力
C．細線在桌面上的部分應與長木板平行
D．圖中A、B之間的距離x盡量小些
4．為了定性研究阻力（摩擦阻力和空氣阻力）與速度的關系，某同學設計了如圖所示的實驗，接通打點計時器，將拴有金屬小球的細線拉離豎直方向一個角度后由靜止釋放，小球撞擊固定在小車右端的擋板，使小車和擋板在無動力條件下一起運動，打點計時器在紙帶上打下了一系列的點，用刻度尺測出相鄰兩點間的距離，小車運動的加速度逐漸_______（填“增大、減小或不變”），表明小車所受的阻力隨速度的減小而_________（填“增大、減小或不變”）
5．如圖所示為“用DIS實驗系統研究物體的加速度與力的關系”的實驗裝置，該實驗需要使用______傳感器；實驗中應保持_______不變。
6．在“探究加速度與力、質量的關系”的實驗中,我們得到了如圖甲、乙所示的兩個實驗圖像,描述加速度與質量關系的圖線是____,描述加速度與力的關系的圖線是____.
四自我檢測
1．如圖為“探究加速度與力、質量的關系”的實驗裝置，砂和砂桶的總質量為m，小車（含車內砝碼）總質量為M，實驗中用砂和砂桶總重力的大小作為細線對小車拉力的大小，小車運動加速度用a表示。在探究加速度與小車受力關系的過程中，要進行質量m和M的選取，以下最合理的一組是（　　）
A．M＝100g，m＝20g、40g、60g、80g、100g、120g
B．M＝400g，m＝20g、40g、60g、80g、100g、120g
C．M＝400g，m＝10g、15g、20g、25g、30g、40g
D．M＝100g，m＝10g、15g、20g、25g、30g、40g
2．利用如圖甲所示的裝置探究“質量一定，加速度與力的關系”實驗時，甲同學根據實驗數據畫出的小車的加速度a和小車所受拉力F的圖像如圖乙中的直線Ⅰ所示，乙同學畫出的a－F圖像如圖乙中的直線Ⅱ所示。直線Ⅰ、Ⅱ在兩個坐標軸上的截距都比較大，明顯超出了誤差范圍，下面關于形成這種狀況的解釋正確的是（　　）
A．實驗前甲同學沒有平衡摩擦力
B．甲同學在平衡摩擦力時，把長木板不帶滑輪的一端墊得過高了
C．實驗前乙同學平衡摩擦力過度
D．乙同學在平衡摩擦力時，把長木板不帶滑輪的一端墊得過高了
3．如圖為“探究加速度與力、質量的關系”的實驗裝置，砂和砂桶的總質量為m，小車（含車內砝碼）總質量為M，實驗中用砂和砂桶總重力的大小作為細線對小車拉力的大小，小車運動加速度用a表示。實驗中，為了使細線對小車的拉力等于小車所受的合外力，先調節長木板一端滑輪的高度，使細線與長木板平行。接下來還需要進行的一項操作是（　　）
A．將長木板水平放置，讓小車連著已經穿過打點計時器的紙帶，給打點計時器通電，調節m的大小，使小車在砂和砂桶的牽引下運動，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運動
B．將長木板的一端墊起適當的高度，撤去紙帶以及砂和砂桶，輕推小車，觀察判斷小車是否做勻速運動
C．將長木板帶有定滑輪的一端墊起適當的高度，讓小車連著已經穿過打點計時器的紙帶，撤去砂和砂桶，給打點計時器通電，輕推小車，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運動
D．將長木板遠離定滑輪的一端墊起適當的高度，讓小車連著已經穿過打點計時器的紙帶，撤去砂和砂桶，給打點計時器通電，輕推小車，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運動
4．一同學利用如圖甲所示的實驗裝置探究質量一定時加速度a與力F的關系。另一同學在圖甲實驗裝置中的小車上固定一個力傳感器（如圖乙）來完成實驗。下列關于實驗操作的說法中正確的是（　　）
A．圖甲實驗中，小車由靜止開始運動后所受拉力大小等于所掛槽碼的重力
B．圖乙實驗中，木板水平時，力傳感器上的讀數等于小車所受合力的大小
C．圖乙實驗中，所掛槽碼的質量應遠小于小車的質量
D．圖甲、圖乙兩個實驗中，為得到質量一定時a與F成正比，都需要補償阻力
5．“探究加速度與力、質量的關系”的實驗裝置如圖甲所示。保持小車A的質量不變，改變礦泉水瓶C中水的質量，從而改變小車所受拉力F。測量小車在不同拉力F作用下的加速度a，作出a-F圖像如圖乙所示。造成圖線不過原點的原因可能是（　　）
A．沒有平衡摩擦力
B．平衡摩擦力時木板傾角過大
C．小車質量太大
D．礦泉水瓶和其中水的質量太大
6．在物理學的發展過程中，科學家們創造出許多物理學研究方法，以下關于所用物理學研究方法的敘述正確的是（　　）
A．在推到勻變速直線運動位移公式時，把整個運動過程劃分成很多小段，每一小段近似看作勻變速直線運動，然后把各小段的位移相加，這里采用了理想模型
B．伽利略認為自由落體運動就是物體在傾角為90°的斜面上的運動，再根據銅球在斜面上的運動規律得出自由落體的運動規律，這是采用了實驗和邏輯推理相結合的方法
C．在探究加速度、力和質量三者之間的關系時，先保持質量不變研究力和運動的關系，再保持力不變研究加速度和質量的關系，該實驗采用了假設法
D．在不需要考慮物體的形狀和大小時，用質點來代替物體的方法叫假設法
7．某同學通過以下步驟測出了從一定高度落下的排球對地面的沖擊力：將一張白紙鋪在水平地面上，把排球在水里弄濕，然后讓排球從規定的高度自由落下，并在白紙上留下球的水印。再將印有水印的白紙鋪在臺秤上，將球放在紙上的水印中心，緩慢地向下壓球，使排球與紙接觸部分逐漸發生形變直至剛好遮住水印，記下此時臺秤的示數，即為沖擊力最大值。下列物理學習或研究中用到的方法與該同學的方法相同的是（　　）
A．建立“瞬時速度”的概念 B．顯示微小形變的過程
C．建立“合力與分力”的概念 D．研究加速度與合力、質量的關系
8．在探究牛頓第二定律的實驗中，使用氣墊導軌的主要目的是（　　）
A．減小噪聲 B．減小滑塊速度
C．增加摩擦力 D．減小摩擦力
9．北宋文學家歐陽修有句名言：任其事必圖其效；欲責其效，必盡其方．這句話的意思是：承擔任一工作，必定要考慮工作的成效，想要求得工作的成效，盡可能采用好的方式、方法。學習和研究物理問題更加需要科學思想方法的指引，對下面列舉的物理研究過程采用的思想方法認識錯誤的是（　　）
A．瞬時速度概念的建立體現了等效替代的方法
B．質點概念的引入運用了理想化模型的方法
C．探究加速度與力、質量的關系的實驗，采用了控制變量的方法
D．伽利略對自由落體運動進行系統研究．運用了實驗和邏輯推理（包括數學演算）相結合的方法
10．在“探究加速度與物體的受力、物體質量的關系”實驗中，可利用圖示裝置進行對比實驗。兩小車放置在水平板上，前端通過鉤碼牽引，后端各系一條細線，用板擦將兩條細線按在桌上，使小車靜止。抬起板擦，兩車同時運動，一段時間后按下板擦，小車同時停下，對比兩車的位移，可知加速度與受力大小成正比。對于實驗條件，下列說法正確的是（　　）
A．鉤碼質量相同，小車質量不同 B．鉤碼質量不同，小車質量相同
C．鉤碼質量相同，小車質量也相同 D．鉤碼質量不同，小車質量也不同
參考答案：
三課前預習
1． 平衡摩擦力； 沒有滿足小車質量M遠大于砂和砂桶的質量m 0.60
2． 1.035 打點計時器的電源接了直流電；小車釋放時離打點計時器太遠；實驗前未平衡摩擦阻力
3． v2＝2ax A BC
4． 減小 減小
5． 位移 小車質量
6． 乙　 甲
四自我檢測
1．C
2．B
3．D
4．D
5．A
6．B
7．C
8．D
9．A
10．B
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
HYPERLINK "http://21世紀教育網(www.21cnjy.com)
" 21世紀教育網(www.21cnjy.com)

展開更多......

收起↑