xx届高考物理第一轮能力提升复习：实验-加速度与力和质量的关系

1 / 9 XX 届高考物理第一轮能力提升复习：实验 :加速度与力和质量的关系 本资料为 WoRD 文档，请点击下载地址下载全文下载地址 第四课时实验 :加速度与力和质量的关系 【实验要求】 1通过实验研究加速度与力、加速度与质量的关系。 2掌握实验数据处理的方法，能根据图像写出加速度与力、质量的关系式。 【实验原理】 1如图所示装置，保持小车质量 m 不变，改变小桶内砂的质量 m，从而改变细线对小车的牵引力 F(当 mm 时，F=mg近似成立 )，测出小车的对应加速度 a，由多组 a、 F 数据 作出加速度和力的关系 a-F 图线，探究加速度与外力的关系。 2保持小桶和砂的质量不变，在小车上加减砝码，改变小车的质量 m，测出小车的对应加速度 a，由多组 a、 m 数据作出加速度和质量倒数的关系 a-m-1 图线，探究加速度与质量的关系。 【实验器材】 2 / 9 小车，砝码，小桶，砂，细线，附有定滑轮的长木板，垫块，打点计时器，低压交流电源，导线两根，纸带，托盘天平及砝码，米尺。 【实验步骤】 1用调整好的天平测出小车和小桶的质量 m 和 m，把数据记录下来。 2按如图装置把实验器材安装好，只是不把挂小桶用的细线 系在小车上，即不给小车加牵引力。 3平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上垫块，反复移动垫块的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态（可以从纸带上打的点是否均匀来判断）。 4在小车上加放砝码，小桶里放入适量的砂，把砝码和砂的质量 m和 m记录下来。把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，取下纸带，在纸带上写上编号。 5保持小车的质量不变，改变砂的质量（要用天平称量），按步骤 4 再做 5 次实验。 6算出每条纸带对应的加速度的值。 7用纵坐标表示加速度 a，横坐标表示作用力 F，即砂和桶的总重力 (m+m)g，根据实验结果在坐标平面上描出相应的点，作图线。探究加速度与外力的关系 3 / 9 8保持砂和小桶的质量不变，在小车上加放砝码，重复上面的实验，并做好记录，求出相应的加速度，用纵坐标表示加速度 a，横坐标表示小车和车内砝码总质量的倒数 1/（ m+m ），在坐标平面上根据实验结果描出相应的点并作图线。探究加速度与质量的关系。 知识点一实验注意事项 1砂和小桶的总质量不要超过小车和砝码的总质量的 1/10，为什么？ 2在平衡 摩擦力时，不要悬挂小桶，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作图时应该使所作的直线通过尽可能多的点，不在直线上的点也要尽可能对称地分布在直线的两侧，但如遇个别特别偏离的点可舍去。 【例 1】（广东惠州市 07届高三第二次调研考试）在探究加速度与物体所受合外力和质量间的关系时，采用如图所示的实验装置，小车及车中的砝码质量用 m 表示，盘及盘中的砝码质量用 m 表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带由打点计数器打上 的点计算出： （ 1）当 m 与 m 的大小关系满足 时，才可以认为绳子4 / 9 对小车的拉力大小等于盘和砝码的重力。 （ 2）一组同学在探究加速度与质量的关系时，以下做法错误的是（） A平衡摩擦力时，应将盘及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上 B每次改变小车质量时，不需重新平衡摩擦力 c实验时，先放开小车，再接通打点计时器电源 D小车运动的加速度可用天平测出 m 以及小车质量 m，直接用公式 a m /求出。 （ 3）在保持小车及车中的砝码质量质量 m 一定，探究加速度与所受合外力的关系时，由于平衡摩擦力时操作 不当，二位同学得到的 a 关系分别如下图、所示（ a 是小车的加速度，是细线作用于小车的拉力）。其原因分别是： 图： 图： 导示：（ 1） ；（ 2） AcD （ 3）图：平衡摩擦力时，长木板的倾角过大了； 图：没有平衡摩擦力或木板的倾角过小。 知识点二误差分析及数据处理 【例 2】在探究加速度与物体质量、物体受力的关系实验中，实验装置如图乙所示： 5 / 9 一木块放在水平光滑长木板上，左侧拴有一不可伸长的细软线，跨过固定在木 板边缘的滑轮与一重物相连，重物的质量为 m.木块右侧与穿过打点计时器的纸带相连，在重物牵引下，木块在木板上向左做匀加速运动。图甲给出了打点计时器在纸带上打出的一些连续的点，它们之间的距离分别为S1、 S2、 S3、 S4、 S5、 S6，打点计时器所用交流电周期为 T。 根据给以上数据求： （ 1）木块的加速度 a=. （ 2）细线对木块的拉力 T=. （ 3）为了减少误差，你认为应采取什么措施？ 。 导示：（ 1） （ 2） （ 3）木块的质量应远大于重物的质量，实验前将木板右端稍垫高，直至木块在细线未挂上重物时能沿木板匀速下滑。 【例 3】（ XX 年物理海南卷 14）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。 6 / 9 （）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）： 小车自斜面上方一固定点 1从静止开始下滑至斜面底端 2，记下所用的时间 用米尺测量 1 与 2 之间的距离 s，则小车的加速度_。 用米尺 1 相对于 2 的高 h。设小车所受重力为 mg，则小车所受的合外力 _。 改变 _，重复上述测量。 以 h 为横坐标，为纵坐标，根据实验数据作图。如能得到一条过原点的直线，则可以验证 “ 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 ” 这一规律。 （）在探究如何消除上述实验中摩擦阻力影响的过程中，某同学设计的方案是： 调节斜面倾角，使小车在斜面上匀速下滑。测量此时 1点相对于斜面底端 2 的高度 ho。 进行（ 1）中的各项测 量。 计算与作图时用（ h ho）代替 h。 对此方案有以下几种评论意见： .方案正确可行 .方案的理论依据正确，但利用所给的器材无法确定小车在斜面上是否做匀速运动。 7 / 9 .方案的理论依据有问题，小车所受摩擦力与斜面倾角有关。 其中合理的意见是 _。 导示：（） 斜面倾角（或填 h 的数值） （）。 知识点三实验的拓展与延伸 【例 4】（ 08 扬州三校联考）一打点计时器固定在斜面上某处，一小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下，如图所示打出的纸带的 一段如图所示 （ 1）已知打点计时器使用的交流电频率为 50HZ，利用纸带图给出的数据可求出小车下滑的加速度 a= （ 2）为了求出小车在下滑过程中所受的阻力，还需测量的物理量有。用测得的量及加速度 a 表示阻力的计算式为 f= 导示：（ 1） a=/s2。 （ 2）斜面倾角（或斜面的长和对应的高）； f=mgsin -ma。 1、在本实验中，关于器材的选择和安放，下列说法中正确的是（） A、可以用砂桶代替钩码拉动小车运动 B、必须将长木板水平放置在桌面上 8 / 9 c、打点计时器所用电源电压只要 在 4V-6V间就可以。因此，如果无学生电源，可用 4 节干电池代替 D、所挂钩码重力应大于小车的重力 2、在 “ 探究加速度与力、质量的关系 ” 的实验时： （ 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基本思路是 ； （ 2）小薇同学的实验方案如图所示， 为了用细线的拉力表示小车受到的合外力，还应该采取的措施是。在满足的条件下，可以通过测量来表示小车受到的合外力； （ 3）小薇同学采用上述实验方案，并利用公式计算加速度 ，则在实验操作中应采取的措施是：；为了使误差尽量小，你认为运用公式计算小车加速度更合理； （ 4）针对小薇同学的实验设计、实验操作、数据采集与处理，就其中的某一点，提出你有别于小薇同学设计或处理方法：。 答案： 1、 A 2、（ 1）先保持 m 不变，研究 a 与 F 的关系，再保持 F 不变，研