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1、实验三加速度与物体质量、物体受力的关系回归教材掌握基本原理和基本方法过好双基关n基本实验要求i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.1作出a F图象和a m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).I实验台纸带小车打点讣时器#(3) 平衡摩擦力：在长木板的不带定
2、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：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.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. 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a F的图象.保持小盘和砝码的质量m不变，改变小车质量 m重复步骤和，作 a讣象.H规律方法总结i .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.实验条件：
3、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(1) 利用 x= aT2及逐差法求a. 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.一 1 一(3) 以a为纵坐标，孑为横坐标，
4、描点、连线，如果该线为过原点的直线，就能判定a与m成反比抓住题眼亟审题总结解题技巧方法研透命题点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.唯位*CTn-1.6.36DE(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，后释放小车图乙为实验中打出纸
5、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50 Hz，打B点时小车的速度 v =m/s，小车的加速度 am/s(3) 改变细线下端钩码的个数，得到a F图象如图丙所示，造成图线上端弯曲的原因可能是答案 (1)AD(2)0.3160.93(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n 0 = Mgcos B ,故tan 0 =，所以无论小车的质量是否改变，小车所受的滑
6、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. 已知打点计时器电源频率为50 Hz，则纸带上相邻计数点间的时间间隔为T= 5X 0.02 s=0.1 s根据 x = aT2可得：xce xac= a(2 T)2,小车运动的加速度为m/sXCE XAC 0.163 6 0.063 2 0.063 2 a=4T2 =04=0.93 m/sB点对应的速度：xac 0.063 2vb= 2t=0 2 m/s = 0.316 m/s , 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.0题组阶梯突破1. (1)我
7、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. 个物理量之间的定量关系，需采用的思想方法是 .要研究这三F,为了减少a. 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：2xA. 利用公式a=严计算A xB. 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、(1)以下实验操作正确的是A. 将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在砝码及砝码盘的牵引下恰好做匀速运动B. 调节滑
8、轮的高度，使细线与木板平行C. 先接通电源后释放小车D. 实验中小车的加速度越大越好 在实验中，得到一条如图5所示的纸带，已知相邻计数点间的时间间隔为间距 X1、X2、X3、X4、X5、X6 已量出分别为 3.09 cm、3.43 cm 3.77 cm、4.104.77 cm，则小车的加速度 a=m/s 2.(结果保留两位有效数字)T= 0.1 s，且cm、4.44 cm、(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 这种做法带来的实验误差，她先做了两方面的调整措施：(3)有一组冋学保持小车及车中的砝码质量一定，探究加速度a与所受外力F的关系，他们在轨道水平及倾斜
9、两种情况下分别做了实验，得到了两条a F图线，如图6所示.图线是在轨道倾斜情况下得到的 (填“”或“”);小车及车中砝码的总质量m=kg.1(K4辭|图6图5答案(1)BC(2)0.34(3)0.5解析(1)将不带滑轮的木板一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动，以使小车的重力沿斜面的分力和摩擦力抵消，那么小车的合力就是细线的拉力，故选项A错误；细线的拉力为小车的合力，所以应调节定滑轮的高度使细线与木板平行，故B正确；实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放，先接通电源后释放小车，故选项C正确；实验时，为了减小实验的误差，小车的加速度应适当大一些，但不是越大越好故D错误.X6 +
10、 X5 + X4 X3 X2 Xi2根据逐差法得：a= _9T厂- = 0.34 m/s . 由图线可知，当F= 0时，a*0,也就是说当细线上没有拉力时小车就有加速度，所以1图线是轨道倾斜情况下得到的，根据F= ma得 a F图象的斜率k=-,由a F图象得图m象斜率k = 2,所以m= 0.5 kg.命题点二实验拓展创新【例- 某物理课外小组利用图7中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系图中，置于实验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮；轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码本实验中可用的钩码共有N= 5个，每个质量均为0.010 kg.实验步骤如下：反木
11、板(1) 将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物块，使小车(和钩码)可以在木板上匀速下滑.（2）将n（依次取n= 1,2,3,4,5）个钩码挂在轻绳右端， 其余N- n个钩码仍留在小车内； 用手按住小车并使轻绳与木板平行. 释放小车，同时用传感器记录小车在时刻 t相对于其起始位 置的位移s,绘制st图象，经数据处理后可得到相应的加速度a.（3）对应于不同的n的a值见下表.n= 2时的st图象如图8所示；由图求出此时小车的加 速度（保留2位有效数字），将结果填入下表n12345a/(m s 2)0.200.580.781.00图8 利用表中的数据在图 9中补齐数据点，并作出a
12、n图象从图象可以看出：当物体质量 定时，物体的加速度与其所受的合外力成正比.1XMI0.841（）,40图9（5）利用an图象求得小车（空载）的质量为 kg（保留2位有效数字，重力加速度取g2、=9.8 m s ）.若以“保持木板水平”来代替步骤（1），下列说法正确的是 （填入正确选项前的标号）A. an图线不再是直线B. an图线仍是直线，但该直线不过原点C. an图线仍是直线，但该直线的斜率变大答案 (3)0.39(4)见解析图(5)0.44B1解析(3)因为小车做初速度为零的匀加速直线运动，将图中点(2,0.78)代入s=-at2可得,a= 0.39 m/s(4) 根据描点法可得如图所示
13、图线.(5)根据牛顿第二定律可得mgnmg= (M 5n) a，贝U a=皿制，图线斜率mg 1.00k =-M+ 5m5，可得 M= 0.44 kg(6) 若保持木板水平，则小车运动中受到摩擦力的作用，n的数值相同的情况下，加速度 a变小，直线的斜率变小绳的拉力等于摩擦力时，小车才开始运动，图象不过原点，选项B正确.厂I方迭感悟Ij利用图象处理数据的方法技巧1. 利用图象处理实验数据是实验中最常用的方法，解决本题的基本对策是写出图象对应的 函数，困难便迎刃而解.2. 画a-n图象时，所画直线要符合以下要求：让尽可能多的点落在直线上；不能落在直线 上的点要均匀分布于直线的两侧；一定要利用直尺画
14、线.【例3】某同学用图10(a)所示的实验装置测量物块与斜面之间的动摩擦因数.已知打点计时器所用电源的频率为 50 Hz，物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图 (b)所示，图中标 出了五个连续点之间的距离.EDfB丸L:；2：3.7 f 3.65 3.52.3Q-： cmladiItb）图10（1）物块下滑时的加速度a=m/s2,打C点时物块的速度 v=m/s ;（2）已知重力加速度大小为g,为求出动摩擦因数，还必须测量的物理量是 （填正确答案标号）A. 物块的质量B. 斜面的高度C. 斜面的倾角答案（1）3.251.79（2）C解析（1）根据纸带数据可知，”亠、Xcd+ Xde Xab+ Xbc2加速度a=打=3.25 m/s ;、Xbd打C点时物块的速度 vc=亓 1.79 m/s.由牛顿第二定律得加速度a= gsin0
