2019年高考物理一轮复习实验04探究加速度与力和质量的关系学案新人教版

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1、实验04　探究加速度与力和质量的关系一、实验目的1．学会用控制变量法研究物理规律．2．探究加速度与力、质量的关系．3．掌握利用图象处理数据的方法．二、实验原理采取控制变量法，即先控制一个参量—小车的质量M不变，探究加速度a与力F的关系；再控制小盘和砝码的质量不变，即力不变，探究加速度a与小车质量M的关系．三、实验器材打点计时器、纸带、复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平、刻度尺、砝码、薄木板．四、实验步骤1．称量质量：用天平测量小盘的质量m和小车的质量M2．安装器材：按照如图所示装置把实验器

2、材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(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板，使小车匀速下滑4．小盘通过细绳绕过滑轮系于小车上，先接通电源后放开小车，取下纸带编号码5．保持小车的质量M不变，改变砝码和小盘的质量m，重复步骤(4)6．保持砝码和小盘的质量m不变，改变小车质量M，重复步骤(4)　(2013·天津卷)某实验小组利用下图所示的装置探究加速度与力、质量的关系．(1)下列做法正确的是________.(填字母代号)A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行B．在调节木板倾斜度

3、平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上C．实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源D．通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度(2)为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量________木块和木块上砝码的总质量(选填“远大于”“远小于”或“近似等于”)．(3)甲、乙两同学在同一实验室，各取一套图示的装置放在水平桌面上，木块上均不放砝码，在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度a与拉力F的关系，分别得到图中甲、乙两条直线，设甲、乙用

4、的木块质量分别为m甲、m乙，甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为μ甲、μ乙，由图可知，m甲______m乙，μ甲______μ乙(选填“大于”“小于”或“等于”)．解析：(1)木块下滑时，受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，应该使细绳与长木板平行且使重力的下滑分量mgsinθ等于摩擦力μmgcosθ，即mgsinθ＝μmgcosθ(其中θ为木板的倾角)，故平衡摩擦力时，不能悬挂砝码桶，选项A正确，B错误；由平衡摩擦力的公式可知两边的质量m可以消去，故改变木块上的砝码的质量时，木块及其上砝码的总重力的下滑分量仍能

5、和总的摩擦力抵消，不需要重新调节木板倾斜度，故选项D正确；通过纸带求木块加速度，要求打点计时器在纸带上打出足够多的点，这就要求将木块放在靠近打点计时器的位置，并且先接通打点计时器，待打点稳定后再释放小车，故选项C错误．(2)实验中平衡好摩擦力后，绳的拉力提供木块的合外力即F＝ma；砝码桶及桶内砝码与木块运动的速度大小相等，由牛顿第二定律得m′g－F＝m′a，两式联立得m′g＝(m＋m′)a，当m′≪m时，m＋m′≈m，m′g≈ma即当m′≪m时，砝码桶及桶内砝码的总重力近似等于木块运动时受到的拉力，故应选填“远小于”．(3)实验中如果

6、没有平衡摩擦力，对木块进行受力分析，根据牛顿第二定律F－μmg＝ma，得a＝F－μg，即aF图象中，斜率表示质量的倒数，a轴上的截距的绝对值表示μg，结合图可得m甲μ乙．答案：(1)AD　(2)远小于　(3)小于　大于一、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——①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；②再根据记录的各组对应的加速度a与小车和砝码总质量M，建立直角坐标系，描点画a－图象．二、误差分

7、析1．因实验原理不完善引起误差．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

8、上各相邻两点间的距离相等．3．质量的测量误差、纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差、细绳或纸带不与木板平行等都会引起误差．三、注意事项1．平衡摩擦力：在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上，即不要给小车加任何牵