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实验 探究加速度与m、F关系【学习目标】（主要说明本节课要完成的任务，要目标明确，简捷明了）1、掌握实验的目的、原理、器材、实验过程，误差分析等。2、学会控制变量法。【重点、难点】重点：实验原理、过程 难点：误差分析【使用说明与学法指导】（主要交待学生应该怎么样做才能完成目标）1、通过阅读教材熟悉实验的目的、原理、器材、实验过程等基本内容2、【课前预习】（简单介绍本节课要学习的概念、规律等知识点。）1学会用控制变量法研究物理规律2验证牛顿第二定律3掌握利用图象处理数据的方法【自我检测】（主要用基本的题目，供学生理解课前预习中知识点）1（6分）（天津市五区县2014年期末考试）某实验小组利用打点计时器和斜面小车分析小车的运动情况，实验装置如图。(1)实验中打点计时器所使用的电源为_（填“交流电源”或“直流电源”）(2)下面为某同学打出的一条纸带的一部分，描出O、A、B、C、D五个计数点（相邻两个计数点间还有四个点未画出）。用毫米刻度尺测量各点与O点间距离如图中所示，则打B点时小车的速度为_0.62_m/s，小车加速度为_1.8_。（保留两位有效数字）2、（2012年安徽卷）（图1为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图。砂和砂桶的总质量为m，小车和砝码的总质量为M。实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小。（1）试验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一滑轮的高度，使细线与长木板平行。接下来还需要进行的一项操作是A. 将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节m的大小，使小车在砂和砂桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动。B. 将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动。C. 将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动。（2）实验中要进行质量m和M的选取，以下最合理的一组是A. M=20g, m=10g、15g、20g、25g、30g、40gB. M=200g, m=20g、40g、60g、80g、100g、120gC. M=400g, m=10g、15g、20g、25g、30g、40gD. M=400g, m=20g 40g、60g、80g、100g、120g B解析：操作目的是平衡摩擦力，所以应除去绳子的拉力，并有纸带和运动，处于匀速时，说明恰好平衡。 C 解析：当用砂桶和砂子的重力当做拉小车的力，则应该让砂桶和砂子的质量远小于小车的质量。 解析：依据题意得出x1,x2,x3,x4,x5,x6,然后采用逐差法求加速度，取平均值，保留2位有效数字。3在“验证牛顿第二定律”的实验中，以下做法正确的是( B )A平衡摩擦力时，应将小盘用细绳通过定滑轮系在小车上B每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力C实验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源D求小车运动的加速度时，可用天平测出小盘和砝码的质量（M和m）以及小车质量M，直接用公式求出.4在“验证牛顿第二定律”的实验中，按实验要求装置好器材后，应按一定步骤进行实验，下述操作步骤的安排顺序不尽合理，请将合理的顺序以字母代号填写在下面的横线上：_( DCEABF)或（ DCEBAF ） A保持小盘和砝码的质量不变，在小车里加砝码，测出加速度，重复几次 B保持小车质量不变，改变小盘和砝码的质量，测出加速度，重复几次 C用天平测出小车和小盘的质量 D平衡摩擦力，使小车近似做匀速直线运动 E挂上小盘，放进砝码，接通打点计时器的电源，放开小车，在纸带上打下一系列的点 F根据测量的数据，分别画出a一F和的图线5、（安徽省皖南八校2011届高三第二次联考）如图甲所示，在探究加速度与力、质量的关系的实验中，用装有沙子的小桶通过细线绕过定滑轮拉着小车在长木板上作匀加速直线运动通过改变沙的质量的办法来改变小车受到的作用力F，用打点计时器打出的纸带测出小车的加速度a，得出若干组F和a的数据，然后根据测得的数据作出如图乙所示的a-F图线，发现图线既不过原点又不是直线，其可能的原因是_.A没有平衡摩擦力，且小车质量较小B平衡摩擦力时，长木板的右端垫得过高，且小车的质量较大C平衡摩擦力时，长木板的右端垫得过高，且沙子和小桶的质量较大D平衡摩擦力时，长木板的右端垫得过低，且沙子和小桶的质量较大( A D )【课内探究】（用来讲解较难知识点、重要的物理方法、解题技巧等）6（2012山东卷）（1）某同学利用图甲所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律。物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上（尚未到达滑轮处）。从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图议所示。打点计时器电源的频率为50Hz。通过分析纸带数据，可判断物块在相邻计数点 和 之间某时刻开始减速。计数点5对应的速度大小为 m/s，计数点6对应的速度大小为 m/s。（保留三位有效数字）。物块减速运动过程中加速度的大小为a= m/s2，若用a/g来计算物块与桌面间的动摩擦因数（g为重力加速度），则计算结果比动摩擦因数的真实值 （填“偏大”或“偏小”）。21（1）6；7【或7；6】 1.00；1.20 2.00；偏大解析：根据匀加速直线运动的推论，相邻相等时间内位移之差是常数，可知开始位移之差为2cm，所以6和7之间某时刻开始减速。计数点5对应的速度大小为，计数点6对应的速度大小为。物块减速运动过程中加速度的大小为，由于纸带与打点计时器之间有摩擦阻力,则计算结果比动摩擦因数的真实值偏大.7、（09年江苏物理） “探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示。（1）在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸袋如图乙所示。计时器打点的时间间隔为0.02s.从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离。该小车的加速度a=_m/s2.（结果保留两位有效数字）（2）平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上.挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度。小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表：www.砝码盘中砝码总重力F(N)0.1960.3920.5880.7840.980加速度a（ms-2）0.691.181.662.182.70请根据实验数据作出a-F的关系图像.（3）根据提供的试验数据作出的-F图线不通过原点，请说明主要原因。答案： (1) 0.16 (0.15也算对) ；（2）（见图）；（3）未计入砝码盘的重力。解析：（1）处理匀变速直线运动中所打出的纸带，求解加速度用公式，关键弄清公式中各个量的物理意义，为连续相等时间内的位移差，t为连需相等的时间间隔，如果每5个点取一个点，则连续两点的时间间隔为t=0.1s，（3.68-3.52）m，带入可得加速度=0.16m/s2。也可以使用最后一段和第二段的位移差求解，得加速度=0.15m/s2.（2）根据图中的数据，合理的设计横纵坐标的刻度值，使图线倾斜程度太小也不能太大，以与水平方向夹角45左右为宜。由此确定F的范围从0设置到1N较合适，而a则从0到3m/s2较合适。设好刻度，根据数据确定个点的位置，将个点用一条直线连起来，延长交与坐标轴某一点。如图所示。（3）处理图象问题要注意图线的斜率、交点、拐点、面积等意义，能正确理解这些量的意义则很多问题将会迎刃而解。与纵坐标相交而不过原点，该交点说明当不挂砝码时，小车仍由加速度，即绳对小车仍有拉力，从此拉力的来源考虑很容易得到答案，是因为砝码盘的重力，而在（2）问的图表中只给出了砝码的总重力，而没有考虑砝码盘的重力。8、（合肥市2012年二检测）某同学用如图（a)所示装置探究小车质量一定时,加速度a与小车受力间的关系,在实验中，他把带轻质定滑轮的长木板固定在水平桌面上，细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂砂桶，并把砂桶和砂的重力当作小车受到的合力F0根据多次实验数据画出了如图（b)所示的aF关系图线。(1)针对该同学的实验装置及实验结果，下列分析正确的是_A.在小车运动时，绳对小车的拉力实际上略小于砂桶和砂的重力B.在小车运动时，小车受到的合力实际上小于绳的拉力C. a-F关系图线不过原点，说明小车的加速度与实际受到的合力不成正比D.由a- F关系.图线可求得小车的质量约为0.63kg(2) 图（c)为某次实验得到的一条纸带，0、1、2、3、4、5为六个计数点，相邻两计数点间有四个点未画出，量出1、3、5点到0点的距离分别为1.45 cm、6.50 cm 14. 65cm。计时器所用电源的频率为50Hz,可得小车的加速度大小a=_m/s20 (结果保留两位有效数字）答案：AB 0.78【拓展提升】（主要是提供给学生的较新题型、综合性、有一点难度的题目）1（2014新课标全国卷） 某同学利用图(a)所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图，如图(b)所示实验中小车(含发射器)的质量为200 g，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮，小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到，回答下列问题：图(a)图(b)(1)根据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成_(选填“线性”或“非线性”)关系(2)由图(b)可知，am图线不经过原点，可能的原因是_(3)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是_，钩码的质量应满足的条件是_22(1)非线性(2)存在摩擦力(3)调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力远小于小车的质量解析 本题考查了验证牛顿第二定律的实验(1)根据图中描出的各点作出的图像不是一条直线，故小车的加速度和钩码的质量成非线性关系(2)图像不过原点，小车受到拉力但没有加速度，原因是有摩擦力的影响(3)平衡摩擦力之后，在满足钩码质量远小于小车质量的条件下，可以得出在小车质量不变的情况下拉力与加速度成正比的结论2如图甲是利用气垫导轨探究“在外力一定的条件下，物体加速度与质量的关系”的实验装置实验步骤如下：气垫导轨放在水平桌面上，并调至水平；用游标卡尺测出挡光条的宽度为；由导轨上标尺读出两光电门中心之间的距离为s；将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动后释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2；从数字计时器(图中未画出)上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间分别为和；用天平称出滑块和挡光条的总质量为M改变滑块的质量重复步骤进行多次实验据上述实验完成下列问题：(1)关于实验操作，下列说法正确的是A应先接通光电门后释放滑块B调节气垫导轨水平时，应挂上砝码C应调节定滑轮使细线和气垫导轨平行D每次都应将滑块从同一位置静止释放(2)用测量物理量的字母表示滑块加速度a=(3)由图乙画出的图线(实线)，可得到砝码和砝码盘的总重力G=N(4)在探究滑块加速度a和质量M间的关系时，根据实验数据画出如图乙所示的图线，发现图线与理论值(虚线)有一定的差距，可能原因是10（8分）AC 约2.5 没有选取滑块和砝码一起作为研究对象（或答“M没有加上砝码和砝码盘的质量”也正确） (各2分)【课后总结】学完本节课，你一定要归纳一下物理方法或解题方法，标记出自己还没有掌握的或者有疑问的点，并督促自己尽快解决。归纳内容：
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