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1、1.学会用控制变量法研究物理规律.2.学会灵活运用图象法处理物理问题的方法.3.探究加速度与力、质量的关系，并验证牛顿第二定律 1实验原理(见实验原理图)(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aF图象和a图象，确定其关系2实验器材小车、砝码、小盘、细绳、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：按照如实验原理图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)(3)平衡摩擦力：在长木板的不带定滑
2、轮的一端下面垫上一块薄木块，使小车能匀速下滑(4)操作：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.在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测加速度a.描点作图，作aF的图象保持砝码和小盘的质量m不变，改变小车质量m，重复步骤和，作a图象【规律方法总结】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：mm.(4)一先一后一按：改变拉力和小车质
3、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3数据处理(1)利用xaT2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成反比高频考点一实验原理与实验操作例1某实验小
4、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
5、况下，研究加速度a与拉力F的关系，分别得到如图中甲、乙两条直线。设甲、乙用的木块质量分别为m甲、m乙，甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为甲、乙，由图可知，m甲_m乙，甲_乙。(选填“大于”“小于”或“等于”)解析：(1)在探究加速度与力、质量的关系的实验中，平衡摩擦力时木板不通过定滑轮挂砝码桶，而(3)对木块由牛顿第二定律得：Fmgma即aFg。由上式与题图结合可知：，甲g乙g。即：m甲乙答案：(1)AD(2)远小于(3)小于大于【变式探究】利用如图2所示装置可以做力学中的许多实验图2(1)以下说法正确的是()A用此装置“研究匀变速直线运动”时，必须设法消除小车和长木板间的摩擦阻力的影响
6、B用此装置“研究匀变速直线运动”时，应使小盘和盘内砝码的总质量远小于小车的质量C用此装置“探究加速度a与力F的关系”时，必须设法消除小车和长木板间的摩擦阻力的影响D用此装置“探究加速度a与力F的关系”时，应使小盘和盘内砝码的总质量远小于小车的质量(2)本装置中要用到打点计时器，如图3所示为实验室常用的两种计时器，其中甲装置用的电源要求是()图3A交流220 V B直流220 VC交流46 V D直流46 V(3)在利用此装置“探究加速度a与力F的关系”时，实验中按规范操作打出的一条纸带的一部分如图4所示已知打点计时器接在频率为50 Hz的交流电源上，则此次实验中打点计时器打下A点时小车的瞬时速
7、度为_m/s.(结果保留2位有效数字)图4答案(1)CD(2)A(3)0.53【举一反三】(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的思想方法是_(2)某同学的实验方案如图5所示，她想用砂桶的重力表示小车受到的合外力F，为了减小这种做法带来的实验误差，她先做了两方面的调整措施：图5a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a利用逐差法计算两种方案中，你认为选择方案_比较合理答案(1)控制变量法
8、(2)a.平衡摩擦力b砂桶的重力(3)B【变式探究】某实验小组利用图6所示的装置探究加速度与力、质量的关系图6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”)甲、乙两同学在同一实验室，各取一套图7所示的装置放在
9、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甲、乙，由图可知，m甲_m乙，甲_乙(选填“大于”、“小于”或“等于”)图7答案AD远小于小于大于解析在探究加速度与力、质量的关系的实验中，平衡摩擦力时木板不通过定滑轮挂砝码桶，而要挂纸带，并且改变质量时不需要重新平衡摩擦力；在实验时应先接通电源再放开木块，故选项A、D均正确，B、C均错误即aFg.由上式与题图结合可知：，甲g乙g.即：m甲m乙，甲乙高频考点二数据处理与误差分析例2用如图8所示装置做“探究物体
10、的加速度跟力的关系”的实验实验时保持小车的质量不变，用钩码所受的重力作为小车受到的合力，用打点计时器和小车后端拖动的纸带测出小车运动的加速度图8(1)实验时先不挂钩码，反复调整垫块的左右位置，直到小车做匀速直线运动，这样做的目的是_(2)图9为实验中打出的一条纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出了连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间都有4个点迹没有标出，测出各计数点到A点之间的距离，如图所示已知打点计时器接在频率为50 Hz的交流电源两端，则此次实验中小车运动的加速度的测量值a_ m/s2.(结果保留两位有效数字) 图9(3)实验时改变所挂钩码的质量，分别测量小车在
11、不同外力作用下的加速度根据测得的多组数据画出aF关系图象，如图10所示此图象的AB段明显偏离直线，造成此现象的主要原因可能是_(选填下列选项的序号)图10A小车与平面轨道之间存在摩擦B平面轨道倾斜角度过大C所挂钩码的总质量过大D所用小车的质量过大答案(1)平衡小车运动中所受的摩擦阻力(2)1.0(3)C实际上，细绳张力FMa，mgFma即FmgamgF所以当细绳的张力F变大时，m必定变大，必定减小当Mm时，aF图象为直线，当不满足Mm时，便有aF图象的斜率逐渐变小，选项C正确【变式探究】某次“探究加速度a跟物体所受合力F和质量m的关系”实验如下图11(1)图11甲所示为实验装置图图乙为某次实验
12、得到的一段纸带，计数点A、B、C、D、E间的时间间隔为0.1 s，根据纸带可求出小车的加速度大小为_m/s2(结果保留两位有效数字)(2)保持小车质量不变，改变砂和砂桶质量，进行多次测量根据实验数据作出了加速度a随拉力F的变化图线，如图12所示图中直线没有通过原点，其主要原因是_.图12(3)保持砂和砂桶质量不变，改变小车中砝码质量，进行多次测量，得到小车加速度a、质量m及其对应的的数据如表中所示：实验次数12345678小车加速度a/(ms2)1.901.721.491.251.000.750.500.30小车和砝码质量m/kg0.250.290.330.400.500. 711.001.6
13、7/kg14.003.453.032.502.001.411.000.60a.请在图13所示坐标纸中画出a图线；图13b根据作出的a图象可以得到的结论是：_.答案(1)0.43(2)实验前未平衡摩擦力(或平衡摩擦力不充分)(3)a.见解析图b图线为一条过原点【举一反三】某同学用图甲所示的实验装置验证牛顿第二定律：(1)通过实验得到如图乙所示的aF图象，造成这一结果的原因是：在平衡摩擦力时木板与水平桌面的夹角_(选填“偏大”或“偏小”)。(2)该同学在平衡摩擦力后进行实验，实际小车在运动过程中所受的拉力_砝码和盘的总重力(填“大于”“小于”或“等于”)，为了便于探究、减小误差，应使小车质量M与砝码和盘的总质量m满足_的条件。(3)该同学得到如图丙所示的纸带。已知打点计时器电源频率为50 Hz。A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个连续的点。xxDGxAD_cm。由此可算出小车的加速度a_m/s2。(结果保留两位有效数字)高频考点三实验拓展与创新例3(2016全国23)某物理课外小组利用图7中的装置探究物
