实验：探究加速度与力质量的关系(课时3)

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1、实验：探究加速度与力质量的关系(课时3).doc一、典例分析【例1】用如图所示的装置研究在作用力F—•定时，小车的加速度a与小车质量M的关系，某位同学设计的实验步骤如下：A.用天平称出小车和小桶及内部所装砂子的质量；B.按图装好实验器材；C.把轻绳系在小车上并绕过泄滑轮悬挂砂桶；D.将电磁打点计时器接在6V电压的蓄电池上，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量；E.保持小桶及其屮砂子的质量不变，增加小车上的祛码个数，并记录每次增加后的M值，重复上述实验；F.分析每条纸带，测量并计算出加速度的值；G.作a—M关系图象，并由图象确定a—M关系.(1)该同学漏

2、掉的重要实验步骤是，该步骤应排在步实验Z后.(2)在上述步骤中，有错谋的是，应把.(3)在上述步骤中，处理不恰当的是，应把为•【例2】某同学设计了一个探究加速度。与物体所受合力F及质量m关系的实验，如图所示，图甲为实验装置简图(交流电的频率为50Hz).(1)图乙为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为2(保留两位有效数字).(2)保持砂利砂桶质量不变，改变小车质量分别得到小车加速度a与质量m及对应的下表：请在如图所示的方格坐标纸屮逝岀a一车加速度a与质量倒数1,数据如m图线，并依据图线求岀小m1Z间的关系式是.m⑶保持小车质量不变，改变砂和砂桶质量，⑷该同学根据实验数据作出

3、了加速度a随合力F的变化曲线，如图所示.该图线不通过原点，请你分析其主要原因是【例3】在做“验证牛顿第二定律”的实验时，计算出各纸带的加速度后，将测得的反映加速度a和力E关系的有关资料记录在表1小.将测得的反映加速度a和质量M关系的资料列在表2中.表1表2(1)根据表中所列数据，分别画II!a-F图象和a图象.M(2)从图象可以判左：当M一定时，a与F的关系为；当F—定时,3与M的关系为.(1)由°F图象可知，M二.1图象可知，F=.M1答案：(1)a-F图象和a图象分别如图4-2-5甲、乙所示(2)正比关系反比关系(3)M(4)由a0.50kg(4)4.02N图4-2-5重点归纳：通过本

4、题可以看出，物体的加速度跟合外力成正比，跟物体的质量成反比.【例4】如图(甲)所示，质量为M的滑块A放在气犁导轨B上，C为位移传感器，它能将滑块A到传感器C的距离数据实时传送到计算机上，经计算机处理后在屏幕上显示滑块A的位移一时间(x-t)图象和速率一时间(v-t)图象.整个装置置于高度可调节的斜面上，斜面的长度为1、高度为h.（取重力加2速度萨9.8m/s,结果可保留一位有效数字）.（1）现给滑块A—沿气垫导轨向上的初速度，A的v-t图线如图（乙）所示.从图线对得2滑块A下滑时的加速度a二m/s,摩擦力对滑块A运动的影响.（填“明显，不可忽略”或“不明显，可忽略”）（2）此装置述町用來验

5、证牛顿第二定律.实验时通过改变，可验证质量一定时，加速度与力成止比的关系；实验时通过改变,可验证力一定时，加速度与质量成反比的关系.（3）将气垫导轨换成滑板，滑块A换成滑块"，给滑块A—沿滑板向上的初速度，£的x-t图线如图（丙）•图线不对称是由于造成的，通过图线可求得滑板的倾角9=（用反三角函数表示），滑块与滑板间的动摩擦因数卩=.解析：（1）因v—t图线的斜率表示加速度，由图可知滑块A卜•滑时的加速度a上滑时的加速度『2.93m/s26m/s2.0.4952.932m/s26m/s2，可见摩擦力对运动的影响不明显，可忽略.0.495（2）当摩擦力Ff二0时,滑块A所受合外力F=Mgsi

6、n0=Mgh，所以可通过改变h,验证质量一1定时，加速度与力的关系；通过改变质量M和高度h,冃使冊不变，验证力一定时，加速度与质量成反比的关系.（3）图线不対称表明上滑与下滑过程中A，的加速度不相等，是曲于滑动摩擦力造成的.由图象可知，上滑与下滑的位移均为x=0.64m,上滑时间tl=0.4s,下滑时间t2=0.6s.由x12at可得，上滑加速度2al二8.0m/s2,下滑加速度a2=3.6m/s2.由牛顿第二定律列得方程组al=gsin+geos,a2=gsin+geos,联立得=arcsinO.58,=0.3.答案：（1）6不明显，可忽略（2）斜面高度h滑块A的质量M及斜面的高度h,且

7、使Mh不变（3）滑动摩擦力arcsin0.6（arcsin0.57"arcsin0.64都算对）0.3（0・2~0・4都算对）【例5】现要验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一物理规律.给定的器材如下：一倾角可以调节的长斜面（如图）、小车、计时器一个、米尺.（1）填入适当的公式或文字，完善以下实验步骤（不考虑摩擦力的影响）：%1让小车自斜而上方一固定点A1从静止开始下滑至斜而底端A2,记卜•所用