2018版高考物理 知识复习与检测 第三章 牛顿运动定律 实验三 加速度与物体质量、物体受力的关系

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1、实验三　加速度与物体质量、物体受力的关系1．实验原理(1)保持质量不变，探究加速度跟合外力的关系．(2)保持合外力不变，探究加速度与质量的关系．(3)作出a－F图象和a－图象，确定其关系．2．实验器材小车、砝码、小盘、细绳、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、导线两根、纸带、天平、米尺．3．实验步骤(1)测量：用天平测量小盘和砝码的质量m′和小车的质量m.(2)安装：按照如图1所示装置把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(即不给小车牵引力)．图1(3)平衡摩擦力：在长

2、木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，使小车能匀速下滑．(4)操作：①小盘通过细绳绕过定滑轮系于小车上，先接通电源后放开小车，断开电源，取下纸带编号码．②保持小车的质量m不变，改变小盘和砝码的质量m′，重复步骤①.③在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测加速度a.④描点作图，作a－F的图象．⑤保持小盘和砝码的质量m′不变，改变小车质量m，重复步骤①和③，作a－图象．1．注意事项(1)平衡摩擦力：适当垫高木板的右端，使小车的重力沿斜面方向的分力正好平衡小车和纸带受到的阻力．在平衡摩擦力时，不要把悬挂

3、小盘的细绳系在小车上，让小车拉着穿过打点计时器的纸带匀速运动．(2)不重复平衡摩擦力．(3)实验条件：m≫m′.(4)一先一后一按：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，后释放小车，且应在小车到达滑轮前按住小车．2．误差分析(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m′g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．(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、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差．3．数据处理(

4、1)利用Δx＝aT2及逐差法求a.(2)以a为纵坐标，F为横坐标，根据各组数据描点，如果这些点在一条过原点的直线上，说明a与F成正比．(3)以a为纵坐标，为横坐标，描点、连线，如果该线为过原点的直线，就能判定a与m成反比.命题点一　教材原型实验例1　用图2甲所示装置探究物体的加速度与力的关系．实验时保持小车(含车中重物)的质量M不变，细线下端悬挂钩码的总重力作为小车受到的合力F，用打点计时器测出小车运动的加速度a.图2(1)关于实验操作，下列说法正确的是(　　)A．实验前应调节滑轮高度，使滑轮和小车间

5、的细线与木板平行B．平衡摩擦力时，在细线的下端悬挂钩码，使小车在线的拉力作用下能匀速下滑C．每次改变小车所受的拉力后都要重新平衡摩擦力D．实验时应先接通打点计时器电源，后释放小车(2)图乙为实验中打出纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间都有4个点迹未标出，测出各计数点到A点间的距离．已知所用电源的频率为50Hz，打B点时小车的速度v＝______m/s，小车的加速度a＝______m/s2.(3)改变细线下端钩码的个数，得到a－F图象如图

6、丙所示，造成图线上端弯曲的原因可能是________．答案　(1)AD　(2)0.316　0.93　(3)随所挂钩码质量m的增大，不能满足M≫m解析　(1)在调节木板倾斜度平衡小车受到的滑动摩擦力时，不应悬挂钩码，故B错误；由于平衡摩擦力之后有Mgsinθ＝μMgcosθ，故tanθ＝μ，所以无论小车的质量是否改变，小车所受的滑动摩擦力都等于小车的重力沿斜面方向的分力，改变小车所受的拉力，不需要重新平衡摩擦力，故C错误．(2)已知打点计时器电源频率为50Hz，则纸带上相邻计数点间的时间间隔为T＝5×0

7、.02s＝0.1s根据Δx＝aT2可得：xCE－xAC＝a(2T)2，小车运动的加速度为a＝＝m/s2＝0.93m/s2B点对应的速度：vB＝＝m/s＝0.316m/s，(3)随着力F的增大，即随所挂钩码质量m的增大，不能满足M≫m，因此图线上部出现弯曲现象．1．(1)我们已经知道，物体的加速度a同时跟合外力F和质量M两个因素有关．要研究这三个物理量之间的定量关系，需采用的思想方法是________．(2)某同学的实验方案如图3所示，她想用砂桶的重力表示小车受到的合外力F，为了减少这种做法带来的实验误

8、差，她先做了两方面的调整措施：图3a．用小木块将长木板无滑轮的一端垫高，目的是________．b．使砂桶的质量远小于小车的质量，目的是使拉小车的力近似等于________．(3)该同学利用实验中打出的纸带求加速度时，处理方案有两种：A．利用公式a＝计算B．根据逐差法利用a＝计算两种方案中，选择方案________比较合理．答案　(1)控制变量法　(2)平衡摩擦力　砂桶的重力　(3)B2．为了“探究加速度与力、质量的关系”，现提供如图4所示的实验装置：图