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

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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a∝F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

2、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

3、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/(m·s－2)小车受力F/N123…表(二)实验次数加速度a/(m·s－2)小车和砝码的总质量M/kg小车和砝码的总质量的倒数/kg－1123…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

4、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＝(M＋m)a以小车为研究对象得F＝Ma，求得F＝·mg＝·mg

5、在直线上，不在直线上的点均匀分布两侧，舍去偶然误差较大的点。七、注意事项1．平衡摩擦力：平衡摩擦力时，要调出一个合适的斜面，使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小车受的摩擦阻力。此时，不要把悬挂小盘的细线系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，要让小车拖着纸带运动。2．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。3．一先一后一按住：改变拉力和小车质量后，每次开始时，小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，再放开小车，且应在小车到达定滑轮前按住小车。4．作图：作图时，两坐标轴的比例要适当，要使尽可能多的点落在所作直线上，不

6、在直线上的点应尽可能对称地分布在所作直线两侧。考点1　基础实验[例1]　(2017·辽宁葫芦岛六校联考)如图1所示，为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置，数字化信息系统可以获得小车加速度a与钩码的质量及小车和砝码的质量对应关系图。钩码的质量为m1，小车和砝码的质量为m2，重力加速度为g。(1)下列说法中正确的是________。A．每次在小车上加减砝码时，应重新平衡摩擦力B．实验时若用打点计时器应先释放小车后接通电源C．本实验m2应远小于m1D．在用图象探究加速度与质量关系时，应作a图象(2)实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，测

7、得F＝m1g，作出aF图象，他可能作出图2中________(填“甲”“乙”或“丙”)图线。此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是________。A．小车与轨道之间存在摩擦B．导轨保持了水平状态C．钩码的总质量太大D．所用小车的质量太大(3)实验时，某同学遗漏了平衡摩擦力这一步骤，若轨道水平，他测量得到的a图象如图3。设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，则小车与木板间的动摩擦因数μ＝________，钩码的质量m1＝________。　(4)实验中打出的纸带如图4所示。相邻计数点间的时间是0.1s，由此可以算出小车运动的加速度是

8、______m/s2。解析　(1)根据平衡摩擦力原理可得μmgcosθ＝mgsinθ，即只要满足μ＝tanθ即可，所以重新