教科版物理必修1 第三章 第2节 探究加速度与力、质量的关系——实验误差分析（讲义）

1、.高中物理探究加速度与力、质量的关系变形实验透析一、考点打破考点课程目的备注探究加速度与力、质量的关系变形实验透析纯熟掌握实验的误差来源及减小误差的方法，并以此为出发点，进展实验的改进力学实验的重点，从实验原理和误差来源角度命题，高频考点二、重难点提示重点：理解实验原理及减小误差的方法。难点：理解变形实验的原理。实验拓展的总体思路：一、由于本实验中拉力小于砝码和砝码盘的重力，而实验中记录的砝码和砝码盘的重力，用来替代小车所受合外力，导致原理上出现误差，所以从出现误差的原因角度，改进实验详细思路如下：1. 在小车前端安装拉力传感器，直接得到拉力。2. 改进实验装置，用弹簧测力计直接读出拉力。如以

2、下图，拉力即为小车所受合外力，所以不需要m<<M。3. 改进装置及原理消除系统误差如以下图调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下做匀速运动。取下细绳和砝码盘，记下砝码盘中砝码的质量m，那么mg即为小车所受合外力，不需要m<<M。4. 转换研究对象法：保证小车、砂和砂桶的总质量不变如以下图从固定在小车上的盒子中取出一些砂子，装入砂桶中，称量并记录砂桶的总重力mg，小车及砂子的总重力M，此实验可保证Mm为定值，即可认为系统所受合外力为mg。注意：实验原理的改进需要理解误差产生的原因，利用所学规律去拓展、研究。例题1 用如下图的实验装置可以探究加速度与力、质量的关

3、系，小车上固定一个盒子图中未画出，盒子内盛有砂子，小车的总质量包括车、盒子及盒内砂子记为M，砂桶的总质量包括桶以及桶内砂子记为m。1验证“在质量不变的情况下，加速度与合外力成正比。从盒子中取出一些砂子，装入砂桶中，称量并记录砂桶的总重力mg，将该力视为合外力F，对应的加速度a，那么从打点纸带中计算得到。屡次改变合外力F的大小，每次都会得到一个相应的加速度。以合外力F为横轴、加速度a为纵轴画出a-F图象，图象是一条过原点的直线。a-F图象斜率的物理意义是_。你认为把砂桶的总重力mg当作合外力F是否合理？答：_填“合理或“不合理。2验证“在合外力不变的情况下，加速度与质量成反比。在本次实验中，保持

4、桶内的砂子质量不变，故系统所受的合外力不变。用图象法处理数据时，以加速度a为纵轴，以_为横轴，才能保证图象是一条过原点的直线。此空不得填F或mg思路分析：1本题是对课本中已有的“验证牛顿第二定律实验方案的创新。此题中“从盒子中取出一些砂子，装入砂桶中说明小车的质量是变化的，而此项操作是要求验证“在质量不变的情况下，加速度与合外力成正比，显然研究对象不再是小车，仔细审题后不难发现，研究对象应该是小车与砂桶所组成的系统，是系统的总质量mM保持不变。a-F图象的斜率表示，故把砂桶的总重力mg当作系统所受的合外力F是合理的。2此项操作中明确说明了“系统所受的合外力不变，因此，应以系统总质量的倒数即为横

5、轴，以加速度a为纵轴，画出a图象，图象才是一条过原点的直线答案：1合理2例题2 高考全国卷利用如图所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度。一斜面上安装有两个光电门，其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处，光电门甲的位置可挪动。当一带有遮光片的滑块自斜面上滑下时，与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲滑至乙所用的时间t，改变光电门甲的位置进展屡次测量，每次都使滑块从同一点由静止开场下滑，并用米尺测量甲、乙之间的间隔 s，记下相应的t值；所得数据如下表所示。sm0.5000.6000.7000.8000.9000.950tms292.9371.5452.3552.8673.8776.4

6、s/tm·s11.711.621.551.451.341.22完成以下填空和作图：1假设滑块所受摩擦力为一常量，滑块加速度的大小a、滑块经过光电门乙时的瞬时速度vt、测量值s和t四个物理量之间所满足的关系式是_；2根据表中给出的数据，在下图给出的坐标纸上画出t图线；3由所画出的t图线，得出滑块加速度的大小为a_m/s2。保存2位有效数字。思路分析：可认为滑块从乙到甲做匀减速直线运动，根据运动学公式有svttat2，得vtat，根据所给数据描点并连线如下图所示，图线的斜率为a，根据图象得a1.0，那么a2.0 m/s2注意保存2位有效数字。答案：1svttat2或vtat2见解析图 32.0【方法提炼】物理实验思想方法之近似法、控制变量法、平衡摩擦力法和化曲为直法1. 近似法：在探究加速度与力、质量的关系实验中，近似法是指绳对小车的拉力近似等于绳另一端连接的小盘和砝码的总重力，近似法要在小盘和砝码的总重力远小于小车的重力的情况下才能用。2. 控制变量法：控制变量法是指分别研究加速度与力、加速度与质量关系时用到的方法，在实验中的详细表达是：研究加速度与力的关系时，保持小车质量不变；研究加速度与质量的关系时，保持小盘和砝码的总重力不变。3. 平衡摩擦力法：平衡摩擦力法是指通过调整斜面倾角，让小车重力沿斜面的分力