原创2：42　实验：探究加速度与力、质量的关系

2.2.实验实验：探究加速度与力、质量的关系：探究加速度与力、质量的关系 在在如如图图(a)、(b)中中，被被推推物物体体的的质质量量相相同同；图图(c)、(d)中中，人人所施加的推力大小相同。所施加的推力大小相同。保保持持物物体体的的质质量量不不变变，物物体体所所受受的的外外力力越越大大，物物体体的的加加速度速度_；物体的加速度与物体所受的外力；物体的加速度与物体所受的外力_。作作出出加加速速度度a与与物物体体所所受受的的外外力力F的的关关系系图图象象，以以加加速速度度a为为_，外外 力力 F为为 _，a F图图 象象 应应 为为 一一 条条_。知识点知识点1 加速度加速度与力的关系与力的关系越大越大成正比成正比纵坐标纵坐标横坐标横坐标过原点的倾斜的直线过原点的倾斜的直线知识点知识点2 加速度加速度与质量的关系与质量的关系越小越小成反比成反比纵坐标纵坐标横坐标横坐标过原点的倾斜的直线过原点的倾斜的直线二、实验器材二、实验器材砝砝码码，一一端端有有定定滑滑轮轮的的长长木木板板，细细线线，纸纸带带，导导线线，夹夹子子，小小盘，天平，小车，打点计时器，交流电源，复写纸，刻度尺。盘，天平，小车，打点计时器，交流电源，复写纸，刻度尺。三、实验步骤三、实验步骤1用用天天平平测测出出小小车车和和重重物物的的质质量量分分别别为为M0、m0，并并把把数数值值记记录下来。录下来。2按图所示将实验器材安装好按图所示将实验器材安装好(小车上不系绳小车上不系绳)。3平平衡衡摩摩擦擦力力：在在木木板板无无滑滑轮轮的的一一端端下下面面垫垫一一薄薄木木板板，反反复复移移动动其其位位置置，直直到到打打点点计计时时器器正正常常工工作作后后不不挂挂重重物物的的小小车车在在斜斜面上做匀速直线运动为止面上做匀速直线运动为止(纸带上相邻点间距相等纸带上相邻点间距相等)。4将将重重物物通通过过细细绳绳系系在在小小车车上上，接接通通电电源源放放开开小小车车，用用纸纸带带记记录录小小车车的的运运动动情情况况；取取下下纸纸带带并并在在纸纸带带上上标标上上号号码码及及此此时时所所挂重物的重力挂重物的重力m0g。5保保持持小小车车的的质质量量不不变变，改改变变所所挂挂重重物物的的重重力力，重重复复步步骤骤4，多多做做几几次次实实验验，每每次次小小车车从从同同一一位位置置释释放放，并并记记录录好好重重物物的的重重力，力，m1g、m2g、，以及计算出相应纸带的加速度填入表格，以及计算出相应纸带的加速度填入表格1。表格表格1物体的质量一定，加速度与受力的关系物体的质量一定，加速度与受力的关系实验次数实验次数加速度加速度a/(ms2)小车受力小车受力F/N123456.保保持持托托盘盘中中所所放放重重物物的的质质量量不不变变，在在小小车车上上加加放放砝砝码码，并并测测出出小小车车与与所所放放砝砝码码的的总总质质量量M，接接通通电电源源，放放开开小小车车，用用纸纸带带记录小车的运动情况，取下纸带并在纸带上标上号码。记录小车的运动情况，取下纸带并在纸带上标上号码。7继继续续在在小小车车上上加加放放砝砝码码，重重复复步步骤骤6，多多做做几几次次实实验验，在在每每次得到的纸带上标上号码。次得到的纸带上标上号码。8计计算算出出每每次次实实验验所所得得纸纸带带的的加加速速度度值值及及小小车车与与砝砝码码的的总总质质量填入表格量填入表格2。表格表格2物体受到的外力一定，加速度与质量的关系物体受到的外力一定，加速度与质量的关系六、注意事项六、注意事项1平平衡衡摩摩擦擦力力时时不不要要挂挂重重物物，整整个个实实验验平平衡衡了了摩摩擦擦力力后后，不不管管以以后后是是改改变变盘盘和和砝砝码码的的质质量量，还还是是改改变变小小车车及及砝砝码码的的质质量量，都不需要重新平衡摩擦力。都不需要重新平衡摩擦力。2实实验验中中必必须须满满足足小小车车和和砝砝码码的的总总质质量量远远大大于于小小盘盘和和砝砝码码的的总总质质量量。只只有有如如此此，砝砝码码和和小小盘盘的的总总重重力力才才可可视视为为与与小小车车受受到到的拉力相等。的拉力相等。3各纸带上的加速度各纸带上的加速度a，都应是该纸带上的平均加速度。，都应是该纸带上的平均加速度。题型题型1 对对实验原理及操作过程的考查实验原理及操作过程的考查A用天平称出小车和小桶及内部所装沙子的质量；用天平称出小车和小桶及内部所装沙子的质量；B按图装好实验器材；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砂桶；把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂砂桶；D将将电电磁磁打打点点计计时时器器接接在在电电压压为为6V的的蓄蓄电电池池上上，接接通通电电源源，放放开开小小车车，打打点点计计时时器器在在纸纸带带上上打打下下一一系系列列点点，并并在在纸纸带带上上标标明小车质量；明小车质量；E保保持持小小桶桶及及其其中中沙沙子子的的质质量量不不变变，增增加加小小车车上上的的砝砝码码个个数数，并记录每次增加后的并记录每次增加后的M值，重复上述实验；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；分析每条纸带，测量并计算出加速度的值；G作作aM关系图象，并由图象确定关系图象，并由图象确定aM关系。关系。(1)该该同同学学漏漏掉掉的的重重要要实实验验步步骤骤是是_，该该步步骤骤应应排排在在_步实验之后。步实验之后。(2)在在上上述述步步骤骤中中，有有错错误误的的是是_，应应把把_改改为为_。(3)在在上上述述步步骤骤中中，处处理理不不恰恰当当的的是是_，应应把把_改改为为_。题型题型2 实验实验数据的分析与处理数据的分析与处理(1)当当M与与m的的大大小小关关系系满满足足_时时，才才可可以以认认为为绳绳对对小小车车的的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力。拉力大小等于盘及盘中砝码的重力。(2)一一组组同同学学在在做做加加速速度度与与质质量量的的关关系系实实验验时时，保保持持盘盘及及盘盘中中砝砝码码的的质质量量一一定定，改改变变小小车车及及车车中中砝砝码码的的质质量量，测测出出相相应应的的加加速速度度，采采用用图图象象法法处处理理数数据据。为为了了比比较较容容易易地地检检查查出出加加速速度度a与与质量质量M的关系，应该做的关系，应该做a与与_的图象。的图象。(3)如如图图(a)是是甲甲同同学学根根据据测测量量数数据据做做出出的的aF图图线线，说说明明实实验验存在的问题是存在的问题是_。(4)乙乙、丙丙同同学学用用同同一一装装置置做做实实验验，画画出出了了各各自自得得到到的的aF图图线线，如图如图(b)所示，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同？所示，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同？答：答：_。(5)已已知知打打点点计计时时器器使使用用的的交交流流电电频频率率为为50Hz，每每相相邻邻两两个个计计数数点点间间还还有有4个个点点未未画画出出，利利用用下下图图给给出出的的数数据据可可求求出出小小车车运运动的加速度动的加速度a_。(结果保留三位有效数字结果保留三位有效数字)题型题型3 实验实验拓展拓展(2)改改变变瓶瓶中中水水的的质质量量重重复复实实验验，确确定定加加速速度度a与与弹弹簧簧测测力力计计示示数数F1的关系。下列图象能表示该同学实验结果的是的关系。下列图象能表示该同学实验结果的是_。(3)用用加加水水的的方方法法改改变变拉拉力力的的大大小小与与挂挂钩钩码码的的方方法法相相比比，它它的的优优点是点是_。A可以改变滑动摩擦力的大小可以改变滑动摩擦力的大小B可以更方便地获取多组实验数据可以更方便地获取多组实验数据C可以比较精确地测出摩擦力的大小可以比较精确地测出摩擦力的大小D可以获得更大的加速度以提高实验精度可以获得更大的加速度以提高实验精度(2)该该实实验验原原理理与与教教材材实实验验原原理理类类似似，同同样样需需要要满满足足木木板板的的质质量量M远远大大于于矿矿泉泉水水瓶瓶的的质质量量m，此此时时可可认认为为F1mg；本本实实验验中中没没有有平平衡衡摩摩擦擦力力，但但通通过过题题意意可可知知受受到到的的摩摩擦擦力力为为F0，木木板板受受到到的的合合外外力力为为(F1F0)。图图象象反反映映的的是是a与与F1的的关关系系，而而不不是是a与与(F1F0)的的关关系系，所所以以图图象象不不过过原原点点。当当F1增增大大时时，即即矿矿泉泉水水瓶瓶的的质质量量m增增大大时时，该该实实验验不不再再满满足足Mm，此此时时a越越大大，绳绳上上的的拉拉力力FT就就越越小小于于矿矿泉泉水水瓶瓶的的重重力力mg，即即弹弹簧簧测测力力计计开开始始加加速速运运动动时时的的示示数数F1，加加速速度度增增加加得得就就越越慢慢，图图线线弯弯曲曲，斜斜率率变变小小，C正确。正确。(3)用用加加水水的的方方法法改改变变拉拉力力的的大大小小与与挂挂钩钩码码的的方方法法相相比比，它它的的优优点点是是可可以以更更方方便便地地获获取取多多组组实实验验数数据据和和比比较较精精确确地地测测出出滑滑动动摩摩擦擦力力的的大大小小，B、C说说法法是是正正确确的的。两两种种实实验验方方法法都都不不可可以以改改变变滑滑动动摩摩擦擦力力的的大大小小，A说说法法错错误误；通通过过(2)中中分分析析可可以以知知道道，当当加加速速度度增增大大时时，实实验验条条件件便便不不再再满满足足，此此时时实实验验误误差差变变大大，D说法错误。说法错误。T TH HA AN NK KS S