高考物理一轮复习第3章牛顿运动定律实验3探究加速度与力质量的关系学案

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1、实验3　探究加速度与力、质量的关系注意事项1.实验方法：控制变量法。2.平衡摩擦力：在平衡摩擦力时，不要悬挂小盘，但小车应连着纸带且接通电源。用手给小车一个初速度，如果在纸带上打出的点的间隔是均匀的，表明小车受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡。3.不重复平衡摩擦力：平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和砝码的总质量还是改变小车和砝码的总质量，都不需要重新平衡摩擦力。4.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。5.一先一后一按住：改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠

2、近打点计时器，并应先接通电源，后放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车。6.作图：作图时两轴标度比例要适当，各量须采用国际单位，这样作图线时，坐标点间距不至于过密，误差会小些。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mg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。热点一　教材原型实验9【例1】　(2017·11月浙江选考)在做“探究加速度与力、质量的关系”实验中

3、，(1)下列仪器需要用到的是________(多选)。(2)下列说法正确的是________(多选)。A.先释放纸带再接通电源B.拉小车的细线应尽可能与长木板平行C.纸带与小车相连端的点迹较疏D.轻推小车，拖着纸带的小车能够匀速下滑说明摩擦力已被平衡(3)如图1所示是实验时打出的一条纸带，A、B、C、D…为每隔4个点取的计数点，据此纸带可知小车在D点的速度大小为________m/s(小数点后保留两位)。图1解析　(1)本实验通过打点计时器打出的纸带分布求物体的加速度，需要通过改变小车质量，用控制变量法研究

4、加速度、质量、合外力之间的关系，所以选择仪器A、D。(2)实验时应先接通电源，待打点计时器正常工作后，再释放小车，A错误；为了保证绳子拉力沿木板方向，所以绳子要与木板平行，所以B正确；小车释放前应尽量靠近打点计时器，以保证点足够多，便于分析小车加速度，开始运动时小车速度较慢，点间距较小，选项C错误；连纸带的小车匀速下滑时表示小车所受合外力为零，说明摩擦力已被平衡，选项D正确。(3)根据vD＝＝m/s＝0.21m/s。答案　(1)AD　(2)BD　(3)0.21热点二　实验拓展创新1.实验器材的改进(1)气垫

5、导轨(不用平衡摩擦力)长木板(如图2)图29(2)利用光电门测速度(如图3)图3(3)利用位移传感器测位移(如图4)图42.数据测量的改进3.实验的拓展延伸以“探究加速度与力、质量的关系”为背景测量物块与木板间的动摩擦因数。【例2】　在用DIS研究小车加速度与外力的关系时，某实验小组先用如图5a所示的实验装置，重物通过滑轮用细线拉小车，在小车和重物之间接一个不计质量的微型力传感器，位移传感器（发射器）随小车一起沿水平轨道运动，位移传感器（接收器）固定在轨道一端，实验中力传感器的拉力为F，保持小车[包括位移传

6、感器（发射器）]的质量不变，改变重物重力重复实验若干次，得到加速度与外力的关系如图b所示。9图5（1）小车与轨道间的滑动摩擦力Ff＝　　　　N。（2）从图象中分析，小车[包括位移传感器（发射器）]的质量为　　　　kg。（3）该实验小组为得到a与F成正比的关系，应将斜面的倾角θ调整到tanθ＝　　　　。解析　（1）根据图象可知，当F＝0.67N时，小车开始有加速度，则Ff＝0.67N。（2）根据牛顿第二定律a＝＝F－，则a－F图象的斜率表示小车[包括位移传感器（发射器）]质量的倒数，则M＝＝kg＝kg≈0.6

7、7kg。（3）为得到a与F成正比的关系，则应该平衡摩擦力，则有：Mgsinθ＝μMgcosθ解得tanθ＝μ，根据Ff＝μMg得μ＝＝0.1所以tanθ＝0.1。答案　（1）0.67　（2）0.67　（3）0.11.（2018·11月浙江选考）在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，两个相同的小车放在光滑水平板上，前端各系一条细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘中可放重物。小车的停和动通过用黑板擦按住小车后的细线和抬起来控制，如图6甲所示。实验要求小盘和重物所受的重力近似等于使小车做匀加速直线运动的

8、力。9图6（1）请指出图乙中错误之处：______________________________________。（2）调整好实验装置后，在某次实验中测得两小车的位移分别是x1和x2，则两车的加速度之比为　　　　　　　　　　　　　。解析　细绳拉力方向应与桌面平行，以保证小车受到恒力的作用，从而加速度恒定，如果不平行，则随着小车的运动，小车水平方向的拉力会发生变化，同时根据题意“小盘和重物所受的重力近似等于使小车