2018年高考物理一轮复习实验四探究加速度与力、质量的关系教学案
高考物理一轮复习 探究加速度与物体质量、物体受力的关系教学案
探究加速度与物体质量、物体受力的关系一．考点整理实验过程1．实验目的：学会用控制变量法研究物理规律；探究加速度与力、质量的关系；掌握利用图像处理数据的方法．2．实验器材：、纸带、复写纸（电火花计时器不用此器材）、小车、一端附有的长木板、小盘、夹子、细绳、交流电源、导线、天平、刻度尺、砝码、．3．实验原理：采取法，即先控制小车的质量M不变，探究加速度a与力F的关系；再控制小盘和砝码的质量不变，即力F不变，探究加速度a与小车质量M的关系．4．实验装置：如图所示．5．实验步骤：①用天平测量小盘质量m′和小车质量m；②按照实验装置图把实验器材安装好，但不要把悬挂小盘的细绳系在小车上（即不给小车牵引力）；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，使小车下滑；④小盘通过细绳绕过滑轮系于小车上，先后，取下纸带编号码；⑤保持小车质量m不变，改变砝码和小盘的质量m′，重复步骤④；⑥在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测加速度a；⑦描点作图，作a–F图像；⑧保持砝码和小盘质量m′不变，改变小车质量m，重复步骤④和⑥；作a–m-1图像．6．实验结论：物体的加速度与合外力成，与质量成．7．误差分析：①因实验原理不完善引起的误差：本实验用小盘和砝码的总重力mg代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要于小盘和砝码的总重力．②摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板都会引起误差．8．注意事项：①实验方法：控制变量法．②平衡摩擦力：在平衡摩擦力时，不要，但小车应连着纸带且接通电源．用手给小车一个初速度，如果在纸带上打出的点的间隔是的，表明小车受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡．③不重复平衡摩擦力：平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和砝码的总质量还是改变小车和砝码的总质量，都不需要重新平衡摩擦力．④实验条件：m m′只有如此，小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力．⑤一先一后一按：改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近，并应先，后，且应在小车到达滑轮前按住小车．⑥作图：作图时两轴标度比例要适当．各量须采用国际单位．这样作图线时，坐标点间距不至于过密，误差会小些．二．思考与练习思维启动1．如图（a）是验证牛顿第二定律的实验装置示意图．图中打点计时器的电源为50 Hz的交流电源，打点的时间间隔用Δt表示．在小车质量未知的情况下，某同学设计了一种方法用来探究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”．⑴完成下列实验步骤中的填空：①平衡小车所受的阻力：小吊盘中不放物块，调整木板右端的高度，用手轻拨小车，直到打点计时器打出一系列________的点．②按住小车，在小吊盘中放入适当质量的物块，在小车中放入砝码．③打开打点计时器电源，释放小车，获得带有点列的纸带，在纸带上标出小车中砝码的质量m．④按住小车，改变小车中砝码的质量，重复步骤③．⑤在每条纸带上清晰的部分，每5个间隔标注一个计数点．测量相邻计数点的间距s1，s2，….求出与不同m相对应的加速度a．⑥以砝码的质量m为横坐标，a-1为纵坐标，在坐标纸上作出a-1–m关系图线．若加速度与小车和砝码的总质量成反比，则a-1与m应成________关系（填“线性”或“非线性”）．⑵完成下列填空：①本实验中，为了保证在改变小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是__________________________．②设纸带上三个相邻计数点的间距分别为s1、s2和s3.a可用s1、s3和Δt表示为a= ________．图（b）为用米尺测量某一纸带上的s1、s3的情况，由图可读出s1= ________ mm，s3= ________mm，由此求得加速度的大小a = ________ m/s2．③图（c）所得实验图线的示意图．设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，若牛顿定律成立，则小车受到的拉力为________，小车的质量为________．2．某同学设计了一个探究小车的加速度a与小车所受拉力F及质量m关系的实验，图（a）为实验装置简图，所用交流电的频率为50 Hz．⑴为了研究加速度和质量的关系，在实验中必须采用控制变量法，应保持________不变，用砂桶及砂所受的重力作为________，图(b)为某次实验得到的纸带，实验数据如图，图中相邻计数点之间还有4个点未画出，根据纸带可求出小车的加速度大小为________ m/s2（保留三位有效数字）⑵在本次实验中，实验小组通过改变小车质量共做了8组实验，得到下表所示的实验数据，通过分析表中数据，你得出的结论是：_______________________.实验序号 1 2 3 4 5 6 7 8 小车加速度a/m·s－20.633 0.572 0.497 0.418 0.332 0.250 0.167 0.101 小车质量m/kg 0.25 0.29 0.33 0.40 0.50 0.71 1.00 1.67现需通过图象进一步验证你的结论，可利用表格数据作图，应在坐标纸中画出________图线．⑶在某次实验中为研究加速度和力的关系，根据测得的多组数据可画出a–F关系图线，如图所示．此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是_________________A．小车与木板之间存在摩擦 B．木板保持了水平状态C．所挂砂桶及砂的总质量太大 D．所用小车的质量太大三．考点分类探讨典型问题〖考点1〗实验过程与数据处理【例1】如图所示为某同学探究加速度与力和质量关系的实验装置，两个相同质量的小车放在光滑水平板上，前端各系一条细绳，绳的一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘中可放砝码．两小车后端各系一条细绳，一起被夹子夹着使小车静止．打开夹子，两小车同时开始运动；关上夹子，两小车同时停下来，用刻度尺测出两小车的位移，下表是该同学在几次实验中记录的数据．实验次数车号小车质量/g小盘质量/g车中砝码质量/g盘中砝码质量/g小车位移/cm1甲50 10 0 0 15乙50 10 0 10 30（a）（b）（c）2甲50 10 0 10 27.5乙50 10 50 10 143甲50 10 0 0 18乙50 10 10 10请回答下述问题：⑴在每一次实验中，甲、乙两车的位移之比等于______之比，请简要说明实验原理：_____________；⑵第一次实验控制了________不变，在实验误差允许范围内可得出的结论是____________________；⑶第二次实验控制了________不变，在实验误差允许范围内可得出的结论是___________________；⑷第三次实验时，该同学先测量了甲车的位移，再根据前两次实验结论，计算出乙车应该发生的位移，然后再测量了乙车的位移，结果他高兴地发现，理论的预言与实际符合得相当好．请问，他计算出的乙车位移应该是______________．【变式跟踪1】某实验小组利用如图甲所示的气垫导轨实验装置来探究合力一定时，物体的加速度与质量之间的关系．⑴做实验时，将滑块从图甲所示位置由静止释放，由数字计时器（图中未画出）可读出遮光条通过光电门1、2的时间分别为Δt1、Δt2；用刻度尺测得两个光电门中心之间的距离x，用游标卡尺测得遮光条宽度d，则滑块经过光电门1时的速度表达式v1= ________；经过光电门2时的速度表达式v2=________．滑块加速度的表达式a= ________．（以上表达式均用已知字母表示）．如图乙所示，若用20分度的游标卡尺测量遮光条的宽度，其读数为________mm．⑵为了保持滑块所受的合力不变，可改变滑块质量M和气垫导轨右端高度h（见图甲）．关于“改变滑块质量M和气垫导轨右端的高度h”的正确操作方法是________A．M增大时，h增大，以保持二者乘积增大 B．M增大时，h减小，以保持二者乘积不变C．M减小时，h增大，以保持二者乘积不变 D．M减小时，h减小，以保持二者乘积减小四．考题再练高考试题1．【2013天津卷】某实验小组利用图示的装置探究加速度与力、质量的关系．①下列做法正确的是____________（填字母代号）A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行B．在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴木块上C．实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源D．通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要盆新调节木板倾斜度②为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量木块和木块上硅码的总质量（选填“远大于”、“远小于”或“近似于”）；③甲、乙两同学在同一实验室，各取一套图示的装置放在水平桌面上，木块上均不放砝码，在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度a与拉力F的关系，分别得到图中甲、乙两条直线．设甲、乙用的木块质量分别为m甲、m乙，甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为μ甲，μ乙，由图可知，m甲m乙、μ甲μ乙（选填“大于”、“小于”或“等于”)．【预测1】如图所示，一端带有定滑轮的长木板上固定有甲、乙两个光电门，与之相连的计时器可以显示带有遮光片的小车在其间的运动时间，与跨过定滑轮的轻质细绳相连的轻质测力计能显示挂钩处所受的拉力．不计空气阻力及一切摩擦．⑴在探究“合外力一定时，加速度与质量的关系”时，要使测力计的示数等于小车所受合外力，操作中必须满足_____________；要使小车所受合外力一定，操作中必须满足____________．实验时，先测出小车质量m，再让小车从靠近光电门甲处由静止开始运动，读出小车在两光电门之间的运动时间t.改变小车质量m，测得多组m、t的值，建立坐标系描点作出图线．下列能直观得出“合外力一定时，加速度与质量成反比”的图线是________．⑵如图，抬高长木板的左端，使小车从靠近光电门乙处由静止开始运动，读出测力计的示数F和小车在两光电门之间的运动时间t0，改变木板倾角，测得多组数据，得到的F–t－2的图线如图所示．实验中测得两光电门的距离L=0.80 m，砂和砂桶的总质量m1=0.34 kg，重力加速度g取9.8 m/s2，则图线的斜率为________（结果保留两位有效数字）；若小车与长木板间的摩擦不能忽略，测得的图线斜率将________（选填“变大”、“变小”或“不变”）．五．课堂演练自我提升1．如图为用拉力传感器和速度传感器探究“加速度与物体受力的关系”实验装置．用拉力传感器记录小车受到拉力的大小，在长木板上相距L= 48.0 cm的A、B两点各安装一个速度传感器，分别记录小车到达A、B时的速率．⑴实验主要步骤如下：①将拉力传感器固定在小车上；②平衡摩擦力，让小车做________运动；③把细线的一端固定在拉力传感器上，另一端通过定滑轮与钩码相连；④接通电源后自C点释放小车，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力F的大小及小车分别到达A、B时的速率v A、v B；⑤改变所挂钩码的数量，重复④的操作．⑵下表中记录了实验测得的几组数据，v B2–v A2是两个速度传感器记录速率的平方差，则加速度的表达式a=________．请将表中第3次的实验数据填写完整．⑶由表中数据，在图中的坐标纸上作出a–F关系图线．⑷对比实验结果与理论计算得到的关系图线（图中已画出理论图线），造成上述偏差的原因是______________________．2．某同学将力传感器固定在小车上，然后把绳的一端固定在传感器拉钩上，用来测量绳对小车的拉力，探究在小车及传感器总质量不变时加速度跟它们所受拉力的关系，根据所测数据在坐标系中作出了如图所示的a–F图象．⑴图线不过坐标原点的原因是________________________________________________________________]____________________________；⑵本实验中是否仍需要砂和桶的总质量远小于小车和传感器的总质量___（选填“是”或“否”）；⑶由图象求出小车和传感器的总质量为________ kg．纸带打点计带滑轮的长木板接电源细绳木块砝码桶序号F/N v B2–v A2 /m2·s－2a/m·s－21 0.60 0.77 0.802 1.04 1.61 1.683 1.42 2.314 2.62 4.65 4.845 3.00 5.49 5.72参考答案：一．考点整理 实验过程 2．打点计时器 定滑轮 薄木块 3．控制变量5．匀速 通电源 放开小车 6．正比 反比 7．小 平行8．悬挂小盘 均匀 >> 打点计时器 通电源 放开小车 二．思考与练习 思维启动 1．答案 ⑴ ① 等间距 ⑥ 线性 ⑵ ① 远小于小车和砝码的总质量（填“远小于小车的质量”同样正确） ② (s 3 – s 1)/2(5Δt )2 24.2（答案范围在23.9 ～ 24.5之间均可）47.2（答案范围在47.0～47.6之间均可）1.15（答案范围在1.13～1.19之间均可） ③ 1/k b /k解析：⑴ ① 平衡好小车所受的阻力，小车做匀速运动，打点计时器打出的点间隔基本相等．⑥ 根据牛顿第二定律可知：F = (M ＋m )a ⇒ 1a = M F + m F ，1a 与m 为一次函数关系，是线性关系．⑵ ① 为保证小车所受拉力近似不变，应满足小吊盘和盘中物块的质量之和远小于小车的质量．② 由Δx = aT2可知，a = (s 3 – s 1)/2(5Δt )2，由图可读出s 1 = 36.7 mm – 12.5 mm = 24.2 mm ，s 3 = 120.0 mm –72.8 mm = 47.2 mm ，换算后代入上式中，得a = 1.15 m/s 2．③ 设小车质量为M ，由牛顿第二定律可得：F = (M ＋m )a ⇒ 1a = M F + m F ，结合图象可知：1F = k ⇒ F = 1k ，M F = b ⇒ M = bF = bk ．2．答案：⑴ 拉力F 小车所受拉力 0.64 ⑵ 在小车所受外力不变的条件下，加速度与质量成反比例关系 a – m -1⑶ C解析：⑴ 采用控制变量法研究加速度与质量的关系，需将外力F 保持不变，平衡摩擦后，可将砂桶及砂的重力等效为F ；纸带上有六组数据，充分利用数据，采用“逐差法”计算，即有a = [(s 6 + s 5+ s 4) – (s 3 + s 2 + s 1)]/9T 2 = 0.64 m/s 2． ⑵ 通过1、5、7组数据，可看到质量加倍，加速度在误差范围内减半，故加速度与质量成反比例关系；a – m 图线为曲线，并不能说明是成反比例关系，故应作a – m -1图线． ⑶ 由于OA 段a – F 关系为一倾斜的直线，所以在质量不变的条件下，加速度与外力成正比；由实验原理知：m ′g = ma ，a = m ′g /m = F /m ，而实际上a ′ = m ′g /(m + m ′)，可见AB 段明显偏离直线是由于没有满足m ≫m ′．三．考点分类探讨 典型问题例1答案：⑴ 加速度 见解析 ⑵ 小车质量 小车加速度与拉力成正比 ⑶ 小车所受拉力 小车加速度与质量成反比 ⑷ 30 cm解析：⑴ 甲、乙两车位移之比等于加速度之比，由x = at 2/2在t 相同得x 甲∶x 乙= a 甲∶a 乙； ⑵ 第一次实验中控制小车质量不变，在实验误差允许范围内，小车加速度与拉力成正比； ⑶ 第二次实验中控制小车所受拉力不变，在实验误差允许范围内，小车加速度与质量成反比； ⑷ a 甲∶a 乙 = (F 甲/m 甲)：(F 乙/m 乙) = 3/5，x 甲∶x 乙= a 甲∶a 乙 = 3：5，得x 乙 = 30 cm ．变式1 答案：⑴ d /Δt 1 d /Δt 2 [(d /Δt 2)2 – (d /Δt 1)2]/2x 8.15 ⑵ BC解析：⑴ 根据极限思想，物体在极短时间内的平均速度近似等于瞬时速度，可求得v 1 = d /Δt 1，v 2= d /Δt 2，根据运动学公式v 22 - v 12 = 2ax 可求得a = [(d /Δt 2)2 – (d /Δt 1)2]/2x ；游标卡尺主尺上读出8 mm ，游标上第3刻度线与主尺对齐，3×0.05 mm，游标卡尺读数为8 mm ＋3×0.05 mm = 8.15 mm ．⑵ F = Mg sin θ = Mg h l，要保持滑块所受的合力不变，M 增大时，h 必须减小；M 减小时，h 必须增大，以保持二者乘积不变．故选项B 、C 正确．四．考题再练 高考试题1．① AD ② 远小于 ③ 小于 大于预测1 答案：⑴ 小车与滑轮间的细绳与长木板平行 砂和砂桶的总质量远小于小车的质量 C⑵ 0.54 kg·m 或0.54 N·s 2不变 五．课堂演练 自我提升1．答案：⑴ ② 匀速直线 ⑵ (v B 2 – v A 2)/2L 2.40 ⑶ 如解析图所示 ⑷ 没有完全平衡摩擦力 解析：⑴ 判断摩擦力是否平衡，要根据小车不受拉力作用时，沿长木板能否做匀速直线运动． ⑵ 小车在拉力作用下做匀变速直线运动，由匀变速直线运动的规律可得：a = (v B 2 – v A 2)/2L ．小车在不同拉力作用下均做匀变速直线运动，由v B 2 – v A 2与a 成正比可得：a = 2.40 m/s 2． ⑶ 根据表中a 与F 的数据描点，发现各点基本处于同一条直线上，通过各点作直线即可．⑷ 没有完全平衡摩擦力．当没有完全平衡摩擦力时，由F - F f = ma得：a = 1m F - Ffm，a - F 图线交于F 轴的正半轴．2．⑴ 未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足 ⑵ 否 ⑶ 1解析：⑴ a – F 图象与横轴交点为（0.1，0），说明施加外力在0.1 N 之内小车和传感器没有加速度，说明实验前没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足． ⑵ 因传感器可直接测出小车和传感器受到的拉力，因此不需要保证砂和桶的质量远小于小车和传感器的总质量．⑶ a – F 图象斜率为 1/m ，由图知图象斜率k = 1，则小车和传感器的总质量为1 kg ．。
实验探究加速度与力和质量的关系教案
以下是一个实验探究加速度与力和质量的关系的简要教案：
实验名称：探究加速度与力和质量的关系
实验目的：
1. 了解力对物体运动状态的影响；
2. 探究加速度与施加的力和物体质量之间的关系。
实验材料：
1. 平滑水平桌面
2. 小推车或滑轮组
3. 牵引绳
4. 弹簧测力计
5. 不同质量的金属块
实验步骤：
1. 在水平桌面上放置小推车或滑轮组。
2. 用牵引绳连接弹簧测力计和小推车，并确保绳子通过滑轮组。
3. 给小推车施加不同大小的拉力，记录每次施加的力值。
4. 将不同质量的金属块放在小推车上，保持拉力不变，记录金属块的质量和推车的加速度。
5. 重复实验多次，以获得可靠的数据。
实验数据处理：
1. 根据实验数据绘制力与加速度的图表，分析它们之间的关系。
2. 计算不同质量下的加速度，比较结果并总结规律。
实验注意事项：
1. 确保实验台面光滑水平，减少外界干扰。
2. 每次实验前都要校准弹簧测力计，确保准确性。
3. 实验时要小心操作，避免受伤。
思考问题：
1. 根据实验结果，你觉得加速度与施加的力和物体质量之间有何关系？
2. 实际生活中还有哪些情况符合你在本实验中得出的结论？
通过这个实验，学生可以直观地感受到力对物体运动状态的影响，理解加速度与力和质量之间的关系。
同时，培养学生的实验设计能力和数据分析能力。
《探究加速度与力、质量的关系》 教学设计
《探究加速度与力、质量的关系》教学设计一、教学目标1、知识与技能目标（1）学生能理解加速度与力、质量的关系。
（2）学生能够通过实验设计和数据分析，得出加速度与力成正比、与质量成反比的结论。
（3）学生学会使用控制变量法进行科学探究。
2、过程与方法目标（1）通过实验探究过程，培养学生提出问题、作出假设、设计实验、收集数据、分析论证的能力。
（2）让学生经历科学探究的过程，体会科学研究的方法，提高科学探究的素养。
3、情感态度与价值观目标（1）通过实验探究，培养学生严谨认真的科学态度和实事求是的科学精神。
（2）激发学生对物理学科的兴趣，培养学生的合作精神和创新意识。
二、教学重难点1、教学重点（1）理解加速度与力、质量的关系。
（2）掌握控制变量法在实验中的应用。
2、教学难点（1）实验方案的设计和实验数据的处理。
（2）对加速度与力、质量关系的深入理解和应用。
三、教学方法讲授法、实验探究法、讨论法四、教学过程1、新课导入通过播放汽车启动、飞机起飞等视频，引导学生观察物体运动状态的变化，提出问题：是什么因素决定了物体运动状态变化的快慢？从而引出加速度的概念，并进一步思考加速度与力、质量之间可能存在的关系。
2、猜想与假设组织学生分组讨论，根据生活经验和已有的知识，对加速度与力、质量的关系进行猜想。
学生可能会提出：加速度与力成正比，与质量成反比；或者加速度与力和质量的乘积成正比等假设。
3、实验设计（1）介绍实验器材：小车、砝码、托盘、打点计时器、纸带、细绳、滑轮、刻度尺、天平。
（2）引导学生设计实验方案：控制质量不变，探究加速度与力的关系。
控制力不变，探究加速度与质量的关系。
（3）强调控制变量法的应用：在探究加速度与力的关系时，保持小车的质量不变，通过改变托盘和砝码的质量来改变拉力；在探究加速度与质量的关系时，保持拉力不变，通过改变小车上砝码的数量来改变质量。
4、进行实验（1）学生分组进行实验，教师巡视指导，确保实验操作的正确性和安全性。
《4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系》教案
实验：探究加速度与力、质量的关系在前面的学习中，我们知道了如何描述物体的运动状态。
我们用什么物理量来描述它呢？对，用速度来描述。
那速度是一个矢量，无论它的大小还是方向有一个发生变化，我们就说物体的运动状态发生改变。
那现在问题来了，我们又如何描述速度的变化呢？对，用加速度来描述或表征。
那这节课我们就来探讨加速度的大小与什么因素有关。
在定量分析之前，我们先来定性地做一个讨论。
假如有两辆汽车，咱们有两个同学要驾驶它们在秋名山【图片】上比赛。
A 组呢，是法拉利和奇瑞QQ【图片】，它们两者有一个共同点，就是质量相同（板书），但是法拉利的马力是1000匹，而QQ的马力是500匹，那我们同学会选哪辆呢？肯定是法拉利，为什么呀？因为法拉利起跑快一些，提速性能好一些，所以它在单位时间内的速度变化量是不是大一些呢？对，也就是说它的加速度大一些。
好，我们看到第一个结论：相同质量的物体，受到的外力越大，加速度越大，那么物体的加速度与其外力呈正相关关系；好，接下来我们将视角移到B组比赛之中，B组是相同马力（板书）的两辆车，但是一个车呢质量较小——是敞篷跑车，而另一辆车呢质量较大——是满载的大货车。
那同学们会选哪辆？小轿车，为什么呀？哎，是不是两辆车在受到相同牵引力的时候，质量越小，提速越快，也就是说加速度越大，好，由此我们得出加速度与质量呈负相关关系，不一定是反比啊。
好，那刚才我们已经知道了加速度与力和质量的定性的关系了，那究竟它们有怎样的定量关系，我们通过实验来探究。
那这个实验啊，大家直接翻到课本73页，有几个方案呢？有两个实验方案。
我们先看实验探究一。
大家自己读一下，看能不能弄懂它说了一件什么事。
（板书：F,M,a）好，我们一起来看：就是说小车通过细线、滑轮与砝码相连，在砝码的拉力作用下小车做加速运动。
在这个实验当中，小车受到的外力F就是谁的重量mg？只是砝码的重量吗？哎，应该是砝码和砝码盘的重量之和。
好，小车的质量M怎么办呀？很简单，天平左物右码加游码也可以秤出来；小车的加速度a我们使用第二章运动学当中的位移-时间公式：x=1/2at2变形，是不是也可以把加速度给反接出来：a=2x/t2,那我们只要测出小车走过的长度x还有经历的时间t是不是就可以求出加速度a了？对！（板书：画一条分界线）但是呢，刚才这个实验方法好不好呢？肯定不好嘛！要不怎么会出现实验二？所以实验二就是对实验一在原理上的一个完善。
高中物理 第四章42实验：探究加速度与力、质量的关系教学案 新人教
4.2实验：探究加速度与力、质量的关系班级________姓名________学号_____ 教学目标:★知识与技能要求学生认真瞧书，明确用“对比〞的方法测量加速度；探究加速度与力、质量的关系；作出a-F、a-1／m图象。
★过程与方法1．在学生实验的根底上得出a∝F、a∝1／m的实验结论，并使学生对牛顿第二定律有初步的理解。
2．渗透科学的发觉、分析、研究等方法。
★情感态度与价值瞧通过对a∝F、a∝1／m的探究，在提高学生实验能力的根底上，体验探究带来的乐趣，激发学生学习物理的爱好。
教学重点与难点:重点：对a∝F、a∝1／m的探究难点：对探究性实验的掌握。
教学方式：本节课要紧采取的是“实验——探究〞教学方式。
教学工具：1．学生分组实验的器材：木板、小车、打点计时器、电源、小筒、细线、砝码、天平、刻度尺、纸带等。
(①附有滑轮的长木板2块；②小车2个；③带小钩或小盘的细线2条；④钩码(槽码)，规格：10 g、20 g，用做牵引小车的力；⑤砝码，规格：50 g、100 g、200 g，用做改变小车质量；⑥刻度尺；⑦1 m～2 m粗线绳，用做操纵小车运动)假如没有小规格钩码或槽码，能够用沙桶及沙子替代，增加天平及砝码，用来测质量。
2．计算机及自编软件，电视机(作显示)。
3．投影仪，投影片。
教学设计：新课导进：1．复习提咨询：物体运动状态改变快慢用什么物理量来描述，物体运动状态改变与何因素有关?关系是什么?教师启发引导学生得出：物体运动状态改变快慢用加速度来描述，与物体质量及物体受力有关。
(学生更具体的答复可能为：物体受力越大，物体加速度越大；物体质量越大，物体加速度越小)2．教师引导提咨询进进新课：物体的加速度与物体所受外力及物体的质量之间是否存在一定的比例关系?假如存在，其关系是什么?请同学猜一猜。
(学生会提出许多种推测，对每一种推测，教师都应予以确信)教师在学生推测的根底上进一步引导启发学生：我们的推测是否正确呢，需要用实验来检验。
届高考物理一轮复习实验课4探究加速度与物体受力物体质量的关系验证牛顿运动定律课件新人教版
乙
(3)对于木块,根据牛顿第二定律,得 a=
图
当 F=0 时,a=-μg,即 a-F 图在 a 轴上的截距为-μg,所以-μ 甲 g<-μ 乙 g,
即 μ 甲>μ 乙。
答案 (1)AD
(2)远小于
(3)小于
大于
-12考向1
考向2
考向3
实验数据处理与误差分析
例2(2018·天津耀华中学月考)用如图甲所示的实验装置,探究加
木块,反复移动薄木块的位置,直至小车在斜面上运动时可以保持
匀速运动状态。
4.让小车靠近打点计时器,挂上钩码,先接通电源,再让小车拖着
纸带在木板上匀加速下滑,打出一条纸带。钩码的重力即为小车所
受的合外力,由纸带计算出小车的加速度,并记录力和对应的加速
度。
5.改变钩码的个数,重复步骤4,并多做几次。
6.保持钩码的个数不变,在小车上放上砝码改变小车的质量,让小
时受到的拉力,应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量______
(选填“远大于”“远小于”或“近似等于”)木块和木块上砝码的总质
量。
-10考向1
考向2
考向3
(3)甲、乙两同学在同一实验室,各取一套图示的装置放在水平桌
面上,木块上均不放砝码,在没有平衡摩擦力的情况下,研究加速度a
与拉力F的关系,分别得到图中甲、乙两条直线。设甲、乙用的木
实验课4 探究加速度与物体受力、
物体质量的关系(验证牛顿运动定律)
-2-
一、实验目的
验证牛顿第二定律;学会用控制变量法研究物理规律;学会利用
图像处理数据。
二、实验原理
保持作用力不变,确定加速度与质量的大小关系;保持质量不变,
《探究加速度与力、质量的关系》教案
学案2 探究加速度与力、质量的关系[学习目标定位] 1.学会用控制变量法研究物理规律.2.会测量加速度、力和质量，能作出物体运动的a －F 、a －1m 图像.3.通过实验探究加速度与力、质量的定量关系．知识储备区一、实验器材小车、砝码、小桶、砂、细线、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、学生电源、纸带、刻度尺、天平．二、实验原理实验的基本思想——控制变量法1．保持研究对象即小车的质量不变，改变小桶内砂的质量，即改变作用力，测出小车的对应加速度，验证加速度是否正比于作用力．2．保持小桶中砂的质量不变，即保持作用力不变，改变研究对象的质量，测出对应不同质量的加速度，验证加速度是否反比于质量.学习探究区一、实验方案的设计1．三个物理量的测量方法——近似法本实验的研究对象：放在长木板上的小车在拉力的作用下做匀加速直线运动．(装置如图1所示)．图1(1)小车质量的测量利用天平测出，在小车上增减砝码可改变小车的质量． (2)拉力的测量当小桶和砂的质量远小于小车的质量时，可以认为小桶和砂的重力近似等于对小车的拉力，即F ≈mg .(3)加速度的测量：逐差法．2．实验数据的处理方法——图像法、“化曲为直”法 (1)研究加速度a 和力F 的关系图2以加速度a 为纵坐标，以力F 为横坐标，根据测量数据描点，然后作出图像，如图2所示，若图像是一条通过原点的直线，就能说明a 与F 成正比．(2)研究加速度a 与物体质量m 的关系如图3甲所示，因为a －m 图像是曲线，检查a －m 图像是不是双曲线，就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，相当困难．若a 和m 成反比，则a 与1m 必成正比．我们采取“化曲为直”的方法，以a 为纵坐标，以1m 为横坐标，作出a －1m 图像，若a －1m 图像是一条直线，如图乙所示，说明a 与1m 成正比，即a 与m 成反比．图3二、实验步骤1．用天平测出小车的质量M ，并把数值记录下来． 2．按图4所示的装置把实验器材安装好．图43．平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫一木块，多次移动木块位置，直到轻推小车，使小车在斜面上运动时可保持匀速直线运动为止．4．在小桶里放入适量的砂，在小车上加放适量的砝码，用天平测出小桶和砂的质量m ，并记录下来．接通电源，放开小车，待打点计时器在纸带上打好点后取下纸带．5．保持小车的质量不变，改变砂和小桶的质量，按步骤4再做5次实验．6．在每条纸带上选取一段比较理想的部分，算出每条纸带对应的加速度的值并记录在表格的相应位置.7.a －F 图像，从而得出a －F 的关系．8．保持砂和小桶的质量不变，在小车上加放砝码，重复上面的实验，求出相应的加速度，并设计表格如下．根据实验结果画出小车运动的a －1M 图像，从而得出a －M 的关系.9.三、注意事项1．实验中应先接通电源后释放小车．2．在平衡摩擦力时，不要悬挂小桶，但小车应连着纸带且接通电源．用手轻轻地给小车一个初速度，如果在纸带上打出的点的间隔均匀，表明小车受到的阻力跟它受到的重力沿斜面向下的分力平衡．3．改变砂的质量过程中，要始终保证砂桶(包括砂)的质量远小于小车的质量． 4．作图时应使所作的直线通过尽可能多的点，不在直线上的点也要尽可能的分布在直线的两侧，但若遇到个别偏离较远的点可舍去．典例精析例 某实验小组利用图5所示的装置探究加速度与力、质量的关系．图5(1)下列做法正确的是________(填字母代号)．A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行B．在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上C．实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源D．通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度(2)图6是甲、乙两同学根据实验数据画出的图像．图6形成图线甲的原因是______________________________________________________．形成图线乙的原因是______________________________________________________．解析(1)实验中细绳要与长木板保持平行，A项正确；平衡摩擦力时不能将装有砝码的砝码桶通过细绳绕过滑轮拴在木块上，这样无法平衡摩擦力，B项错误；实验时应先接通打点计时器的电源再放开木块，C项错误；平衡摩擦力后，改变木块上的砝码的质量后不再需要重新平衡摩擦力，D项正确．(2)图线甲中F＝0时，木块就有了加速度，可见是长木板倾角过大．图线乙中，有了拉力时，加速度仍为0，说明未平衡摩擦力或长木板倾角过小．答案(1)AD (2)长木板倾角过大未平衡摩擦力或长木板倾角过小自我检测区为了探究加速度与力的关系，使用如图7所示的气垫导轨装置进行实验．其中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G1、G2光电门时，光束被遮挡的时间Δt1、Δt2都可以被测量并记录．滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M，挡光片宽度为D，光电门间距离为s，牵引砝码的质量为m.回答下列问题：图7(1)实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气垫导轨水平，在不增加其他仪器的情况下，如何判定调节是否到位？(2)若取M＝0.4 kg，改变m的值，进行多次实验，以下m的取值不合适的一个是_______ _．A．m1＝5 g B．m2＝15 gC．m3＝40 g D．m4＝400 g(3)在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，其中求得的加速度a的表达式为：________.(用Δt1、Δt2、D、s表示)答案(1)见解析(2)D (3)a ＝DΔt 22－DΔt122s解析(1)取下牵引砝码，滑行器放在任意位置都不动，或取下牵引砝码，轻推滑行器，数字计时器记录每一个光电门的光束被遮挡的时间Δt都相等．(2)本实验只有在满足m≪M的条件下，才可以用牵引砝码的重力近似等于对滑行器的拉力，所以D是不合适的．(3)由于挡光片通过光电门的时间很短，所以可以认为挡光片通过光电门这段时间内的平均速度等于瞬时速度，即有v1＝DΔt1，v2＝DΔt2，再根据运动学公式v22－v21＝2as得：a＝DΔt22－DΔt122s.。
实验探究加速度与力质量的关系教案
4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系教学过程（一）引入新课（教师活动）物体的运动状态变化的快慢，也就是物体加速度的大小，与物体的质量有关，例：一般小汽车从静止加速到100km/h ，只需十几秒的时间，而满载的货车加速就慢得多。
物体的运动状态变化的快慢，也与物体受力有关例：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（学生活动）学生根据事实总结得出定性结论：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。
（提出问题）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？（二）教学过程设计实验方案的确定（教师活动）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？（学生活动）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。
（教师活动）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。
同学们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？（学生活动）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（学生活动）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22t x测量位移并用秒表测量时间，由公式a= 算出加速度① 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。
高三物理一轮复习学案《探究加速度与》力、质量的关系
高三物理一轮复习学案探究加速度与力、质量的关系一、学习目标1.通过控制变量法探究加速度与力和质量的定量关系2.理解实验思路的合理性，以及用图象处理实验数据的有效性二、预习指导参阅《全程复习方略》及教材三、知识体系（一）实验目的1.学会用控制变量法探究物理规律。
2.探究加速度与力、质量的关系：（二）实验原理探究加速度a与力F及质量M的关系时，应用的基本方法是控制变量法，即先控制一个参量——小车的质量M不变，讨论加速度a与力F的关系；再控制重物的质量不变，拉力F不变，改变小车质量M，讨论加速度a与M的关系.（三）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、小盘、砝码、夹子、细绳、导线、低压交流电源、天平（带一套砝码）、刻度尺（四）实验步骤1.用天平测出小车和小盘的质量分别为M0、m0,并把数值记录下来。
2.按下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，直到不挂重物的小车在斜面上做匀速直线运动为止。
4. 将重物通过细绳系在小车上，先接通电源再放开小车，用纸带记录小车的运动情况。
计算小盘和砝码的重力，即小车所受的合外力，由纸带计算出小车的加速度，并把小盘和砝码的重力和对应的加速度记录在表格中。
5.改变小盘内砝码的个数，重复步骤4，实验次数加速度（m/s) 小车受力（N) 1236. 保持小盘中所放砝码的质量不变，在小车上加放砝码，并测出小车与所放砝码的总质量M，先接通电源，后放开小车，待打点结束后，立即关闭电源，取下纸带并计算出对应的加速度。
7. 改变小车上的砝码个数，重复上述步骤，并多做几次，所对应的质量和加速度记录在下表中。
（五）数据处理1．分析加速度和力的关系（作a—F图象）实验次数加速度（m/s)小车总质量M/Kg总质量倒数1/M2．分析加速度和质量的关系(作a--1/M 图象)（六）误差分析1.因实验原理不完善引起的误差：本实验用小盘和砝码的总重力mg代替小车的拉力，实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力。
(教案)实验探究加速度与力质量的关系(1)
实验：探究加速度与力、质量的关系本节选自人教版高中物理教材第四章第2节《实验：探究加速度与力、质量的关系》，牛顿第二定律是动力学的核心规律，是本章重点和中心内容，而探究加速度与力和质量的关系是学习下一节的重要铺垫。
教材中实验的基本思路是采用控制变量法。
本实验要测量的物理量有质量、加速度和外力。
测量质量用天平，需要研究的是怎样测量加速度和外力。
（1）测量加速度的方案：①方法1：小车做初速度为0的匀加速直线运动，直接测量小车移动的位移x和发生这段位移所用的时间t，a=2x/t2计算出加速度a。
②方法2：将打点计时器的纸带连在小车上，根据纸带上打出的点来测量加速度。
③方法3：让两个做初速度为0的匀加速直线运动的物体的运动时间t相等，那么由a=2x/t2可知，它们的位移之比就等于加速度之比。
（2）提供并且测量物体所受的外力的方案：由于我们上述测量加速度的方案只能适用于匀变速直线运动，所以我们必须给物体提供一个恒定的外力，并且要测量这个外力。
但测力有一定困难，还需平衡摩擦，教材的参考案例提供的外力比较容易测量。
验中作用力F的含义是物体所受的合力。
那么，如何测小车所受合外力F？合我们通过下面具体实验来说明。
二、实验设计实验设计1：用阻力补偿法探究加速度与力、质量的关系1．实验器材：小车、打点计时器、纸带、一端带滑轮的长木板、细线、砝码、钩码、刻度尺、天平。
2．实验步骤（1）用天平测出小车的质量；（2）按图装好实验器材，平衡摩擦力。
（3）控制小车质量不变，用细线将钩码与小车相连，打开打点计时器，释放小车，测出一组数据。
（4）保持小车上的砝码个数不变，改变钩码质量，并测量得F（钩码质量远小于小车质量），多测几组数据。
注意：只有在钩码质量远小于小车质量时，线的拉力近似等于钩码的重力。
（5）控制钩码质量不变，改变小车质量，再测几组数据填入表中。
（6）分析每条纸带，测量并计算出加速度的值；（7）作a－F关系图象，并由图象确定a－F关系。
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实验四 探究加速度与力、质量的关系1.学会用控制变量法研究物理规律.2.学会灵活运用图象法处理物理问题的方法.3.探究加速度与力、质量的关系，并验证牛顿第二定律．1．实验原理(见实验原理图)(1)保持质量不变，探究加速度跟合外力的关系． (2)保持合外力不变，探究加速度与质量的关系． (3)作出a －F 图象和a －1m图象，确定其关系．2．实验器材小车、砝码、小盘、细绳、附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、导线两根、纸带、天平、米尺．3．实验步骤(1)测量：用天平测量小盘和砝码的质量m ′和小车的质量m .(2)安装：按照如实验原理图所示装置把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(即不给小车牵引力)．(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，使小车能匀速下滑． (4)操作：①小盘通过细绳绕过滑轮系于小车上，先接通电源后放开小车，取下纸带编号码．②保持小车的质量m 不变，改变砝码和小盘的质量m ′，重复步骤①.③在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测加速度a . ④描点作图，作a －F 的图象．⑤保持砝码和小盘的质量m ′不变，改变小车质量m ，重复步骤①和③，作a －1m图象．【规律方法总结】 1．注意事项(1)平衡摩擦力：适当垫高木板的右端，使小车的重力沿斜面方向的分力正好平衡小车和纸带受到的阻力．在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上，让小车拉着穿过打点计时器的纸带匀速运动．(2)不重复平衡摩擦力． (3)实验条件：m ≫m ′.(4)一先一后一按：改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，后释放小车，且应在小车到达滑轮前按住小车．2．误差分析(1)因实验原理不完善引起的误差：本实验用小盘和砝码的总重力m ′g 代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力．(2)摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差．3．数据处理(1)利用Δx ＝aT 2及逐差法求a .(2)以a 为纵坐标，F 为横坐标，根据各组数据描点，如果这些点在一条过原点的直线上，说明a 与F 成正比．(3)以a 为纵坐标，1m为横坐标，描点、连线，如果该线为过原点的直线，就能判定a 与m成反比．高频考点一 实验原理与实验操作例1．某实验小组利用下图所示的装置探究加速度与力、质量的关系。
(1)下列做法正确的是________。
(填字母代号)A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行B．在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上C．实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源D．通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度(2)为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量________木块和木块上砝码的总质量。
(选填“远大于”“远小于”或“近似等于”)(3)甲、乙两同学在同一实验室，各取一套装置放在水平桌面上，木块上均不放砝码，在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度a与拉力F的关系，分别得到如图中甲、乙两条直线。
设甲、乙用的木块质量分别为m甲、m乙，甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为μ甲、μ乙，由图可知，m甲________m乙，μ甲________μ乙。
(选填“大于”“小于”或“等于”)(3)对木块由牛顿第二定律得：F －μmg ＝ma即a ＝1mF －μg 。
由上式与题图结合可知： 1m 甲>1m 乙，μ甲g >μ乙g 。
即：m 甲<m 乙，μ甲>μ乙答案： (1)AD (2)远小于 (3)小于 大于【变式探究】利用如图2所示装置可以做力学中的许多实验．图2(1)以下说法正确的是( )A ．用此装置“研究匀变速直线运动”时，必须设法消除小车和长木板间的摩擦阻力的影响B ．用此装置“研究匀变速直线运动”时，应使小盘和盘内砝码的总质量远小于小车的质量C ．用此装置“探究加速度a 与力F 的关系”时，必须设法消除小车和长木板间的摩擦阻力的影响D ．用此装置“探究加速度a 与力F 的关系”时，应使小盘和盘内砝码的总质量远小于小车的质量(2)本装置中要用到打点计时器，如图3所示为实验室常用的两种计时器，其中甲装置用的电源要求是( )图3A ．交流220 VB ．直流220 VC ．交流4～6 VD ．直流4～6 V(3)在利用此装置“探究加速度a 与力F 的关系”时，实验中按规范操作打出的一条纸带的一部分如图4所示．已知打点计时器接在频率为50 Hz 的交流电源上，则此次实验中打点计时器打下A 点时小车的瞬时速度为________m/s.(结果保留2位有效数字)图4答案 (1)CD (2)A (3)0.53(3)打点计时器打下A 点时小车的瞬时速度为v A ＝0.0210.04m/s≈0.53 m/s. 学【举一反三】(1)我们已经知道，物体的加速度a 同时跟合外力F 和质量m 两个因素有关．要研究这三个物理量之间的定量关系的思想方法是_____________________．(2)某同学的实验方案如图5所示，她想用砂桶的重力表示小车受到的合外力F ，为了减小这种做法带来的实验误差，她先做了两方面的调整措施：图5a ．用小木块将长木板无滑轮的一端垫高，目的是______________________．b ．使砂桶的质量远小于小车的质量，目的是使拉小车的力近似等于______________． (3)该同学利用实验中打出的纸带求加速度时，处理方案有两种： A ．利用公式a ＝2xt2计算；B ．根据a ＝ΔxT2利用逐差法计算．两种方案中，你认为选择方案________比较合理．答案 (1)控制变量法 (2)a.平衡摩擦力 b ．砂桶的重力 (3)B【变式探究】某实验小组利用图6所示的装置探究加速度与力、质量的关系．图6①下列做法正确的是________．(填字母代号)A ．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行B ．在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上C ．实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源D ．通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度②为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量________木块和木块上砝码的总质量．(选填“远大于”“远小于”或“近似等于”)③甲、乙两同学在同一实验室，各取一套图7所示的装置放在水平桌面上，木块上均不放砝码，在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度a 与拉力F 的关系，分别得到图中甲、乙两条直线．设甲、乙用的木块质量分别为m 甲、m 乙，甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为μ甲、μ乙，由图可知，m 甲____m 乙，μ甲____μ乙．(选填“大于”、“小于”或“等于”)图7答案 ①AD ②远小于 ③小于 大于③对木块由牛顿第二定律得：F －μmg ＝ma即a ＝1mF －μg .由上式与题图结合可知： 1m 甲＞1m 乙，μ甲g ＞μ乙g .即：m 甲＜m 乙，μ甲＞μ乙高频考点二 数据处理与误差分析例2．用如图8所示装置做“探究物体的加速度跟力的关系”的实验．实验时保持小车的质量不变，用钩码所受的重力作为小车受到的合力，用打点计时器和小车后端拖动的纸带测出小车运动的加速度．图8(1)实验时先不挂钩码，反复调整垫块的左右位置，直到小车做匀速直线运动，这样做的目的是________________________________________________________________________．(2)图9为实验中打出的一条纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出了连续的5个计数点A 、B 、C 、D 、E ，相邻两个计数点之间都有4个点迹没有标出，测出各计数点到A 点之间的距离，如图所示．已知打点计时器接在频率为50 Hz 的交流电源两端，则此次实验中小车运动的加速度的测量值a＝________ m/s2.(结果保留两位有效数字)图9(3)实验时改变所挂钩码的质量，分别测量小车在不同外力作用下的加速度．根据测得的多组数据画出a－F关系图象，如图10所示．此图象的AB段明显偏离直线，造成此现象的主要原因可能是______．(选填下列选项的序号)图10A．小车与平面轨道之间存在摩擦B．平面轨道倾斜角度过大C．所挂钩码的总质量过大D．所用小车的质量过大答案(1)平衡小车运动中所受的摩擦阻力(2)1.0 (3)C(3)在实验中认为细绳的张力F就是钩码的重力mg【变式探究】某次“探究加速度a跟物体所受合力F和质量m的关系”实验如下．图11(1)图11甲所示为实验装置图．图乙为某次实验得到的一段纸带，计数点A 、B 、C 、D 、E 间的时间间隔为0.1 s ，根据纸带可求出小车的加速度大小为________m/s 2(结果保留两位有效数字)．(2)保持小车质量不变，改变砂和砂桶质量，进行多次测量．根据实验数据作出了加速度a 随拉力F 的变化图线，如图12所示．图中直线没有通过原点，其主要原因是_________________________________________________________________________________.图12(3)保持砂和砂桶质量不变，改变小车中砝码质量，进行多次测量，得到小车加速度a 、质量m 及其对应的1m的数据如表中所示：a.请在图13所示坐标纸中画出a －m图线；图13b ．根据作出的a －1m图象可以得到的结论是：__________________________________.答案 (1)0.43 (2)实验前未平衡摩擦力(或平衡摩擦力不充分) (3)a.见解析图 b ．图线为一条过原点的直线，表明在合外力一定时，加速度跟质量成反比【举一反三】某同学用图甲所示的实验装置验证牛顿第二定律：(1)通过实验得到如图乙所示的a F 图象，造成这一结果的原因是：在平衡摩擦力时木板与水平桌面的夹角________(选填“偏大”或“偏小”)。
(2)该同学在平衡摩擦力后进行实验，实际小车在运动过程中所受的拉力________砝码和盘的总重力(填“大于”“小于”或“等于”)，为了便于探究、减小误差，应使小车质量M与砝码和盘的总质量m满足________的条件。
(3)该同学得到如图丙所示的纸带。
已知打点计时器电源频率为50 Hz。