2019版高考物理总复习实验创新增分专题四探究加速度与力质量的关系学案201805173103.doc
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1、实验四探究加速度与力、质量的关系一、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。3学会利用图象法处理实验数据的方法。4学会近似代替法的思想。二、实验原理1当质量一定时,研究加速度与合外力的关系aF合。2当合外力一定时,研究加速度与质量的关系a。三、实验器材打点计时器、纸带、复写纸片、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘、砝码、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平(带有一套砝码)、刻度尺。四、实验步骤1称量质量:用天平测量小盘的质量m0和小车的质量M。2仪器安装:按照如图所示装置把实验器材安装好,只是不把悬挂小盘的细线系在小车上(即不给小车牵引力)。3平衡摩擦力:在长木板
2、的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块,使小车在斜面上做匀速直线运动。4数据计算和记录(1)保持小车的质量不变:把小车靠近打点计时器,挂上小盘和砝码,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。计算小盘和砝码的重力,即为小车所受的合力,由纸带计算出小车的加速度,并把力和对应的加速度填入表(一)中。改变小盘内砝码的个数,并多做几次。(2)保持小盘内的砝码个数不变:在小车上放上砝码改变小车的质量,让小车在木板上滑动打出纸带。计算砝码和小车的总质量M,并由纸带计算出小车对应的加速度,并将所对应的质量和加速度填入表(二)中。改变小车上砝码的个数,并多做几次。 表(一)实验次数加速度a/
3、(ms2)小车受力F/N123表(二)实验次数加速度a/(ms2)小车和砝码的总质量M/kg小车和砝码的总质量的倒数/kg1123五、数据处理1计算加速度:先在纸带上标明计数点,测量各计数点间的距离,根据逐差法计算各条纸带对应的加速度。2作图象找关系:根据记录的各组对应的加速度a与小车所受牵引力F,建立直角坐标系,描点画aF图象。如果图象是一条过原点的倾斜直线,便证明加速度与作用力成正比。再根据记录的各组对应的加速度a与小车和小车上砝码总质量M,建立直角坐标系,描点画a图象,如果图象是一条过原点的倾斜直线,就证明了加速度与质量成反比。六、误差分析1系统误差以小车、小盘和砝码整体为研究对象得mg
4、(Mm)a以小车为研究对象得FMa,求得Fmgmg”或“”)钢球球心通过光电门的瞬时速度。答案(1)mg(2)解析(1)钢球通过光电门A、B时的瞬时速度分别为vA、vB,由vv2ah得,加速度a,由牛顿第二定律得mgfma,解得fmg。(2)由匀变速直线运动的规律可知,钢球通过光电门的平均速度等于中间时刻的瞬时速度,而球心通过光电门的中间位移的速度大于中间时刻的瞬时速度,因此钢球通过光电门的平均速度小于钢球球心通过光电门的瞬时速度。5(2017广东执信中学模拟)(1)如图甲所示为某同学所安装的“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置。在“验证牛顿第二定律”的实验中,为了使小车受到合外力等于砝码
5、和砝码盘的总重量,通常采用如下两个措施:A平衡摩擦力:将长木板无滑轮的一端下面垫一小木块,反复移动木块的位置,直到小车在砝码盘的拉动下带动纸带与小车一起做匀速直线运动;B在调整砝码多少的过程中,要保证砝码和砝码盘的总质量m远小于小车和砝码的总质量M。以上哪一个措施中有何重大错误?(说明错误点)_ _。如图是上述实验打出的一条纸带,已知打点计时器的打点周期是0.02 s,结合图乙给出的数据(单位:cm),求出小车运动加速度的大小为_m/s2,并求出纸带中P点瞬时速度的大小为_m/s。(结果均保留两位有效数字)(2)某实验小组设计了如图a所示的实验装置,通过改变重物的质量,利用计算机可得滑块运动的
6、加速度a和所受拉力F的关系图象。他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验,得到了两条aF图线,如图b所示。图线_(填“甲”或“乙”)是在轨道左侧抬高成为斜面情况下得到的。滑块和位移传感器发射部分的总质量m_kg,滑块和轨道间的动摩擦因数_。答案(1)A有错误,平衡摩擦力时不能悬挂砝码盘4.02.6 (2)甲 0.5 0.2解析(1)A有错误,平衡摩擦力时不能悬挂砝码盘。小车运动的加速度计算表达式为:a m/s24.0 m/s2,纸带中P点瞬时速度大小为vP m/s2.6 m/s。(2)由图象可知,当F0时,a0。也就是说当绳子上没有拉力时小车就有加速度,该同学实验操作中平衡摩擦力过大,即倾
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