物理第三章 牛顿运动定律 实验4 探究加速度与力、质量的关系创新

实验实验4探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、质量的关系(必考必考)考纲解读考纲解读(1)学会用控制变量法研究物理规律。学会用控制变量法研究物理规律。(2)学会灵学会灵活运用图象法处理物理问题的方法。活运用图象法处理物理问题的方法。(3)探究加速度与力、质探究加速度与力、质量的关系，并验证牛顿第二定律。量的关系，并验证牛顿第二定律。 1.实验方法：实验方法：控制变量法。控制变量法。2.平衡摩擦力：平衡摩擦力：在平衡摩擦力时，不要悬挂小盘，但小车应连着在平衡摩擦力时，不要悬挂小盘，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均匀的，表明小车受到的阻力跟它的重力沿斜面的点的间隔是均匀的，表明小车受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡。向下的分力平衡。3.不重复平衡摩擦力：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。衡摩擦力。注意事项注意事项4.实验条件：实验条件：Mm。只有如此，小盘和砝码的总重力才可视为。只有如此，小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力。小车受到的拉力。5.一先一后一按住：一先一后一按住：改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应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，后放开小车，且应在尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，后放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车。小车到达滑轮前按住小车。6.作图：作图：作图时两轴标度比例要适当，各量须采用国际单位，这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。样作图线时，坐标点间距不至于过密，误差会小些。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小于小盘和代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力。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、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。纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差。 误差分析误差分析1.在在“探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、质量的关系”的实验中，需要平衡摩擦的实验中，需要平衡摩擦力。平衡摩擦力时，应该让小车力。平衡摩擦力时，应该让小车()考点一实验原理与基本操作考点一实验原理与基本操作A.挂上小盘，拖上纸带，开动打点计时器挂上小盘，拖上纸带，开动打点计时器B.不挂小盘，拖上纸带，开动打点计时器不挂小盘，拖上纸带，开动打点计时器C.挂上小盘，不拖纸带挂上小盘，不拖纸带D.不挂小盘，不拖纸带不挂小盘，不拖纸带 解析平衡摩擦力时解析平衡摩擦力时，应把纸带所受的摩擦阻力一起平衡掉应把纸带所受的摩擦阻力一起平衡掉，所以应让小车拖上纸带所以应让小车拖上纸带，且让打点计时器处于工作状态且让打点计时器处于工作状态，B正正确。确。答案答案B 2.在保持小车质量在保持小车质量m不变，探究加速度不变，探究加速度a与力与力F的关系时，小车质的关系时，小车质量量m和小盘及盘中砝码质量和小盘及盘中砝码质量m分别选取下列四组值。若其他操分别选取下列四组值。若其他操作都正确，要使所画出的作都正确，要使所画出的aF图线较准确，应选用的一组值是图线较准确，应选用的一组值是()A.m500 g，m分别为分别为50 g、70 g、100 g、125 gB.m500 g，m分别为分别为20 g、30 g、40 g、50 gC.m200 g，m分别为分别为50 g、70 g、100 g、125 gD.m100 g，m分别为分别为30 g、40 g、50 g、60 g 解析探究解析探究a与与F的关系时的关系时，应满足小车的质量远大于小盘和盘应满足小车的质量远大于小盘和盘中砝码的总质量中砝码的总质量，即即mm，故故B正确。正确。答案答案B 3.在在“探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、质量的关系”的实验中，关于平衡摩擦的实验中，关于平衡摩擦力的说法正确的是力的说法正确的是()A.“平衡摩擦力平衡摩擦力”的本质就是想法让小车受到的摩擦力为零的本质就是想法让小车受到的摩擦力为零B.“平衡摩擦力平衡摩擦力”的本质就是使小车所受的细绳的拉力与所受的本质就是使小车所受的细绳的拉力与所受到的摩擦阻力相平衡到的摩擦阻力相平衡C.“平衡摩擦力平衡摩擦力”的目的就是要使小车所受的合力等于所挂钩的目的就是要使小车所受的合力等于所挂钩码通过细绳对小车施加的拉力码通过细绳对小车施加的拉力D.“平衡摩擦力平衡摩擦力”时应将小车在钩码通过细绳和滑轮而拉动运时应将小车在钩码通过细绳和滑轮而拉动运动过程中进行调整动过程中进行调整答案答案C 4.用图甲所示的装置探究加速度与力、质量之间的关系，图乙是用图甲所示的装置探究加速度与力、质量之间的关系，图乙是其俯视图。两个相同的小车放在光滑水平板上，车左端各系一其俯视图。两个相同的小车放在光滑水平板上，车左端各系一条细绳，绳跨过定滑轮各挂一个相同的小盘，盘中可放砝码，条细绳，绳跨过定滑轮各挂一个相同的小盘，盘中可放砝码，两个小车右端通过细线用夹子固定，打开夹子，小车在小盘和两个小车右端通过细线用夹子固定，打开夹子，小车在小盘和砝码的牵引下运动，合上夹子，两小车同时停止。实验中可以砝码的牵引下运动，合上夹子，两小车同时停止。实验中可以通过在车中放砝码改变小车的质量。通过在车中放砝码改变小车的质量。(1)探究探究“加速度与质量之间的关系加速度与质量之间的关系”时，应在小盘中放质量时，应在小盘中放质量_(选填选填“相同相同”或或“不相同不相同”)的砝码；的砝码；(2)实验中，两小车的加速度之比实验中，两小车的加速度之比_(选填选填“大于大于”“等于等于”或或“小于小于”)小车通过的位移之比。小车通过的位移之比。 答案答案(1)相同相同(2)等于等于 1.如图所示是某些同学根据实验数据画出的图象，下列说法中正如图所示是某些同学根据实验数据画出的图象，下列说法中正确的是确的是()考点二实验数据处理与误差分析考点二实验数据处理与误差分析 A.形成图甲的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大形成图甲的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大B.形成图乙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小形成图乙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小C.形成图丙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大形成图丙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大D.形成图丁的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大形成图丁的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大 答案答案A2.如图所示，为某同学安装的如图所示，为某同学安装的“验证牛顿第二定律验证牛顿第二定律”的实验装的实验装置，在小车的前端固定一个传感器，和砂桶连接的细线接在置，在小车的前端固定一个传感器，和砂桶连接的细线接在传感器上，通过传感器可显示出细线的拉力。在图示状态下传感器上，通过传感器可显示出细线的拉力。在图示状态下开始做实验。开始做实验。 (1)从图上可以看出，该同学在装置和操作中的主要错误是从图上可以看出，该同学在装置和操作中的主要错误是_。(2)若砂和砂桶的质量为若砂和砂桶的质量为m，小车和传感器的总重量为，小车和传感器的总重量为M，做好，做好此实验此实验_(填填“需要需要”或或“不需要不需要”)Mm的条件。的条件。 解析解析(2)不加传感器时将砂和砂桶的重力作为细线的拉力不加传感器时将砂和砂桶的重力作为细线的拉力，而接而接了传感器后细线的拉力可以直接读出。了传感器后细线的拉力可以直接读出。答案答案(1)未平衡摩擦力；细线与木板不平行；开始实验时，小车未平衡摩擦力；细线与木板不平行；开始实验时，小车离打点计时器太远离打点计时器太远(2)不需要不需要3.在在“探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、质量的关系”的实验中，下图给出的是的实验中，下图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分：实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6是计是计数点，每相邻两计数点间还有数点，每相邻两计数点间还有4个点个点(图中未标出，打点计时器图中未标出，打点计时器频率为频率为50 Hz)，计数点间的距离如图所示。，计数点间的距离如图所示。(1)根据图中数据计算的加速度根据图中数据计算的加速度a_ m/s2；(保留三位有保留三位有效数字效数字)(2)为减小误差，该实验要求小车的质量为减小误差，该实验要求小车的质量M跟砝码和小盘的总质跟砝码和小盘的总质量量m的关系是的关系是M_m。 答案答案(1)0.496(2)4.在探究加速度与力的关系时，小车的质量一定，某同学根据精在探究加速度与力的关系时，小车的质量一定，某同学根据精确的测量，记录实验数据如表所示。确的测量，记录实验数据如表所示。小车的质量小车的质量m/kg小车受的拉力小车受的拉力F/N小车的加速度小车的加速度a/(ms2)1.000.100.080.300.220.500.420.700.59(1)在下图坐标中，作出在下图坐标中，作出aF图象；图象； (2)分析图象得到的结论是分析图象得到的结论是_；(3)图象斜率的物理意义是图象斜率的物理意义是_；(4)在你所作出的在你所作出的aF图象中，图象中，F等于小盘及盘中砝码所受重力，等于小盘及盘中砝码所受重力，实际上比系小盘的细线的真实拉力实际上比系小盘的细线的真实拉力_(填填“大大”或或“小小”)。解析解析(1)图象如图所示。图象如图所示。答案见解析答案见解析