【与名师对话】2014年高考物理总复习第5讲实验：研究加速度与力、质量的关系课件新人教版必修1

1、FMa 控制变量法控制变量法 质量质量M 力力F 天平天平 托盘和砝码托盘和砝码 saT 2 打点计时器打点计时器 低压交流电源低压交流电源 刻度尺刻度尺 四、实验步骤及数据处理四、实验步骤及数据处理1用天平测出小车和砝码的总质量用天平测出小车和砝码的总质量M，小盘和砝码的总，小盘和砝码的总质量质量m，把数值记录下来，把数值记录下来2按如图所示把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的按如图所示把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在车上，即不给小车加牵引力细绳系在车上，即不给小车加牵引力摩擦摩擦 阻力阻力 接通电源接通电源 放开小车放开小车 切断电源切断电源 5保持小车和砝码的质量不变，在小盘

2、里放入适量的砝保持小车和砝码的质量不变，在小盘里放入适量的砝码，把小盘和砝码的总质量码，把小盘和砝码的总质量m记录下来，重复步骤记录下来，重复步骤4.在小桶在小桶内再放入适量砝码，记录下小盘和砝码的总质量内再放入适量砝码，记录下小盘和砝码的总质量m，再重复，再重复步骤步骤4.6重复步骤重复步骤5两次，得到三条纸带两次，得到三条纸带7在每条纸带上都选取一段比较理想的部分，标明计数在每条纸带上都选取一段比较理想的部分，标明计数点，测量计数点间的距离，算出每条纸带上的加速度的值点，测量计数点间的距离，算出每条纸带上的加速度的值正比正比 反比反比 五、注意事项五、注意事项1一定要做好平衡摩擦力的工作，

3、也就是调出一个合适一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是调出一个合适的斜面，使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小车受的斜面，使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小车受的摩擦阻力在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细线系在的摩擦阻力在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细线系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，并要让小车拖着打点小车上，即不要给小车加任何牵引力，并要让小车拖着打点的纸带运动的纸带运动2实验步骤实验步骤2、3不需要重复，即整个实验平衡了摩擦力不需要重复，即整个实验平衡了摩擦力后，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，

4、都不需要重新平衡摩擦力码的总质量，都不需要重新平衡摩擦力3每条纸带必须在满足小车与车上所加砝码的总质量远每条纸带必须在满足小车与车上所加砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下打出只有如此，小盘和大于小盘和砝码的总质量的条件下打出只有如此，小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力砝码的总重力才可视为小车受到的拉力4改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近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，再放开小车，且应在小车到打点计时器，并应先接通电源，再放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车达滑轮前按住小车5作图象时，要使尽可能多的点分布在所作直线上，不作图

5、象时，要使尽可能多的点分布在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧6作图时两轴标度比例要选择适当，各量须采用国际单作图时两轴标度比例要选择适当，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，误差会小些位这样作图线时，坐标点间距不至于过密，误差会小些7为提高测量精度为提高测量精度(1)应舍掉纸带上开头比较密集的点，在后边便于测量的应舍掉纸带上开头比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个起点地方找一个起点(2)可以把每打五次点的时间作为时间单位，即从开始点可以把每打五次点的时间作为时间单位，即从开始点起，每五个点标出一个计数点，而

6、相邻计数点间的时间间隔起，每五个点标出一个计数点，而相邻计数点间的时间间隔为为T0.1 s.六、实验改进六、实验改进本实验中可以用气垫导轨来代替长木板，这样就省去了本实验中可以用气垫导轨来代替长木板，这样就省去了平衡小车摩擦力的麻烦，小车的加速度也可以利用传感器，平衡小车摩擦力的麻烦，小车的加速度也可以利用传感器，借助于计算机来处理借助于计算机来处理(3)另两组同学保持小车及车中的砝码质量另两组同学保持小车及车中的砝码质量M一定，探究一定，探究加速度加速度a与所受外力与所受外力F的关系，由于他们操作不当，这两组同的关系，由于他们操作不当，这两组同学得到的学得到的aF关系图象分别如下图甲、乙所示

7、，其原因分别关系图象分别如下图甲、乙所示，其原因分别是：是：甲图：甲图：_；乙图：乙图：_。(1)由甲图中刻度尺读出两个光电门中心之间的距离由甲图中刻度尺读出两个光电门中心之间的距离s24 cm，由乙图中游标卡尺测得遮光条的宽度，由乙图中游标卡尺测得遮光条的宽度d_ cm.该该实验小组在做实验时，将滑块从甲图所示位置由静止释放，实验小组在做实验时，将滑块从甲图所示位置由静止释放，由数字计时器可以读出遮光条通过光电门由数字计时器可以读出遮光条通过光电门1的时间的时间t1，遮光条，遮光条通过光电门通过光电门2的时间的时间t2，则滑块经过光电门，则滑块经过光电门1时的瞬时速度的时的瞬时速度的表达式表

8、达式v1_，滑块经过光电门，滑块经过光电门2时的瞬时速度的表达时的瞬时速度的表达式式v2_，则滑块的加速度的表达式，则滑块的加速度的表达式a_.(以上以上表达式均用字母表示表达式均用字母表示)(2)在本次实验中，实验小组通过改变滑块质量总共做了在本次实验中，实验小组通过改变滑块质量总共做了6组实验，得到如下表所示的实验数据通过分析表中数据组实验，得到如下表所示的实验数据通过分析表中数据后，你得出的结论是后，你得出的结论是_.m/ga/(ms2)2502.023001.653501.334001.255001.008000.63(3)现需通过图象进一步验证你的结论，请利用表格数现需通过图象进一步

9、验证你的结论，请利用表格数据，在丙图的坐标系中描点作出相应图象据，在丙图的坐标系中描点作出相应图象(2)小车质量增加时，加速度却在减小，但两者的乘积不小车质量增加时，加速度却在减小，但两者的乘积不变，在合外力不变的情况下，物体运动的加速度跟物体的质变，在合外力不变的情况下，物体运动的加速度跟物体的质量成反比量成反比(3)描点连线如图所示描点连线如图所示(对应学生用书对应学生用书P60)实验数据的处理方法实验数据的处理方法图象中的化曲为直法图象中的化曲为直法在用图象法处理实验数据时，把原本是曲线的函数关系在用图象法处理实验数据时，把原本是曲线的函数关系通过控制条件或改变函数关系变成直线通过控制条

10、件或改变函数关系变成直线(3)实验得到实验得到a与与m的关系如图乙所示，由此可知的关系如图乙所示，由此可知_(取取两位有效数字两位有效数字)(对应学生用书对应学生用书P60)1(2012高考安徽卷高考安徽卷)图甲为图甲为“验证牛顿第二定律验证牛顿第二定律”的实的实验装置示意图砂和砂桶的总质量为验装置示意图砂和砂桶的总质量为m，小车和砝码的总质量，小车和砝码的总质量为为M.实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小大小(1)实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一端滑

11、轮的高度，使细线与长木板平外力，先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行接下来还需要进行的一项操作是行接下来还需要进行的一项操作是()A将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节的纸带，给打点计时器通电，调节m的大小，使小车在砂和砂的大小，使小车在砂和砂桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动B将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，过打点计时器的

12、纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动C将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动砂桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动(2)实验中要进行质量实验中要进行质量m和和M的选取，以下最合理的一组是的选取，以下最合理的一组是()AM200 g，m10 g,15 g,20 g,25 g,30 g,40 gBM200 g，m20 g,40 g,60 g,80 g,100 g,120 gCM400 g，m10 g,15 g,

13、20 g,25 g,30 g,40 gDM400 g，m20 g,40 g,60 g,80 g,100 g,120 g(3)图乙是实验中得到的一条纸带，图乙是实验中得到的一条纸带，A，B，C，D，E，F，G为为7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出量出相邻的计数点之间的距离分别为未画出量出相邻的计数点之间的距离分别为sAB4.22 cm，sBC4.65 cm，sCD5.08 cm，sDE5.49 cm，sEF5.91 cm，sFG6.34 cm.已知打点计时器的工作频率为已知打点计时器的工作频率为50 Hz，则小车的，则小车的加速度

14、加速度a_m/s2(结果保留两位有效数字结果保留两位有效数字)2(2012舟山模拟舟山模拟)在探究在探究“加速度与力、质量的关系加速度与力、质量的关系”的实验中：的实验中：(1)某同学将实验器材组装成如图所示在接通电源进行某同学将实验器材组装成如图所示在接通电源进行实验之前，请你指出该装置中的错误或不妥之处：实验之前，请你指出该装置中的错误或不妥之处：_.(2)改正实验装置后，该同学顺利地完成了实验如图是改正实验装置后，该同学顺利地完成了实验如图是他在实验中得到的一条纸带，图中相邻两计数点之间的时间他在实验中得到的一条纸带，图中相邻两计数点之间的时间间隔为间隔为0.1 s，由图中的数据可算得小

15、车的加速度，由图中的数据可算得小车的加速度a为为_m/s2.(结结果取两位有效数字果取两位有效数字)解析解析(1)打点计时器应使用交流电源，而实验中使用的打点计时器应使用交流电源，而实验中使用的是干电池是干电池(直流电源直流电源)；实验时利用沙桶及沙的重力作为小车所；实验时利用沙桶及沙的重力作为小车所受的合外力，而小车会受到长木板的摩擦力作用，故应该将受的合外力，而小车会受到长木板的摩擦力作用，故应该将小车的摩擦力平衡，实验中没有平衡小车的摩擦力；实验时小车的摩擦力平衡，实验中没有平衡小车的摩擦力；实验时小车应该靠近打点计时器，而实验中小车初始位置离打点计小车应该靠近打点计时器，而实验中小车初

16、始位置离打点计时器太远时器太远3(2012德州模拟德州模拟)某组同学设计了某组同学设计了“探究加速度探究加速度a与物与物体所受合力体所受合力F及质量及质量m的关系的关系”实验图实验图(a)为实验装置简图，为实验装置简图，A为小车，为小车，B为电火花计时为电火花计时器，器，C为装有细砂的小桶，为装有细砂的小桶，D为一端带有定滑轮的长方形木为一端带有定滑轮的长方形木板，实验中认为细绳对小车的拉力板，实验中认为细绳对小车的拉力F等于细砂和小桶的总重等于细砂和小桶的总重量，小车运动的加速度量，小车运动的加速度a可用纸带上打出的点求得可用纸带上打出的点求得(1)图图(b)为某次实验得到的纸带，已知实验所

17、用电源的频为某次实验得到的纸带，已知实验所用电源的频率为率为50 Hz.根据纸带可求出电火花计时器打根据纸带可求出电火花计时器打B点时的速度为点时的速度为_m/s，小车的加速度大小为，小车的加速度大小为_m/s2.(结果均结果均保留两位有效数字保留两位有效数字)(2)在在“探究加速度探究加速度a与质量与质量m的关系的关系”时，某同学按照自时，某同学按照自己的方案将实验数据在坐标系中进行了标注，但尚未完成图己的方案将实验数据在坐标系中进行了标注，但尚未完成图象象(如图所示如图所示)请继续帮助该同学作出坐标系中的图象请继续帮助该同学作出坐标系中的图象(3)在在“探究加速度探究加速度a与合力与合力F

18、的关系的关系”时，该同学根据实时，该同学根据实验数据作出了加速度验数据作出了加速度a与合力与合力F的图线如图的图线如图(c)，该图线不通过，该图线不通过坐标原点，试分析图线不通过坐标原点的原因坐标原点，试分析图线不通过坐标原点的原因答：答：_(2)将坐标系中各点连成一条直线，连接时应使直线过尽将坐标系中各点连成一条直线，连接时应使直线过尽可能多的点，不在直线上的点应大致对称地分布在直线的两可能多的点，不在直线上的点应大致对称地分布在直线的两侧，离直线较远的点应视为错误数据，不予考虑，连线如图侧，离直线较远的点应视为错误数据，不予考虑，连线如图所示所示(3)图线与横轴有截距，说明实验前没有平衡摩

19、擦力或平图线与横轴有截距，说明实验前没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够衡摩擦力不够答案答案 (1)1.63.2(2)见解析见解析(3)实验前没有平衡摩擦力实验前没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够或平衡摩擦力不够4(2013银川一中月考银川一中月考)下图为研究加速度和力的关系的下图为研究加速度和力的关系的实验装置实验装置(1)在本实验中，用钩码所受的重力大小当做小车所受的在本实验中，用钩码所受的重力大小当做小车所受的_，用，用DIS系统系统(数字化实验系统数字化实验系统)测小车的加速度在测小车的加速度在改变所挂钩码的数量，多次重复测量中，改变所挂钩码的数量，多次重复测量中，_(选填选填“需需要要”“”“

20、不需要不需要”)同时在小车上加减砝码同时在小车上加减砝码(2)根据在某次实验中测得的多组数据可画出根据在某次实验中测得的多组数据可画出aF关系图关系图线线(如右图所示如右图所示)分析此图线的分析此图线的OA段可得出的实验结论是段可得出的实验结论是_，此图线的此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是_(选选填填A、B、C、D其中一项其中一项)A小车与轨道之间存在摩擦小车与轨道之间存在摩擦 B导轨保持了水平状态导轨保持了水平状态C所挂钩码的总质量太大所挂钩码的总质量太大 D所用小车的质量太大所用小车的质量太大(3)控制变量法是一种实验研究的方法，某同

21、学为了探究控制变量法是一种实验研究的方法，某同学为了探究影响平抛运动水平射程的因素，通过改变抛出点的高度及初影响平抛运动水平射程的因素，通过改变抛出点的高度及初速度的方法做了速度的方法做了6次实验，实验数据记录如表以下探究方案次实验，实验数据记录如表以下探究方案符合控制变量法的是符合控制变量法的是_.序号序号抛出点的高度抛出点的高度(m)水平初速度水平初速度(m/s)水平射程水平射程(m)10.202.00.4020.203.00.6030.452.00.6040.454.01.2050.802.00.8060.806.02.40A.若探究水平射程与初速度的关系，可用表中序号为若探究水平射程与

22、初速度的关系，可用表中序号为1、3、5的实验数据的实验数据B若探究水平射程与高度的关系，可用表中序号为若探究水平射程与高度的关系，可用表中序号为1、3、5的实验数据的实验数据C若探究水平射程与高度的关系，可用表中序号为若探究水平射程与高度的关系，可用表中序号为2、4、6的实验数据的实验数据D若探究水平射程与初速度的关系，可用表中序号为若探究水平射程与初速度的关系，可用表中序号为2、4、6的实验数据的实验数据答案答案 (1)合外力不需要合外力不需要(2)在质量不变的条件下，加速度与外力成正比在质量不变的条件下，加速度与外力成正比C(3)B5某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关某同学设计

23、了如图所示的装置来探究加速度与力的关系弹簧秤固定在一合适的木板上，桌面的右边缘固定一支系弹簧秤固定在一合适的木板上，桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮，细绳的两端分别与弹簧秤的表面光滑的铅笔以代替定滑轮，细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接在桌面上画出两条平行线挂钩和矿泉水瓶连接在桌面上画出两条平行线MN、PQ，并，并测出间距测出间距d.开始时将木板置于开始时将木板置于MN处，现缓慢向瓶中加水，直处，现缓慢向瓶中加水，直到木板刚刚开始运动为止，记下弹簧秤的示数到木板刚刚开始运动为止，记下弹簧秤的示数F0，以此表示，以此表示滑动摩擦力的大小再将木板放回原处并按住，继续向瓶中滑动

24、摩擦力的大小再将木板放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧秤的示数加水后，记下弹簧秤的示数F1，然后释放木板，并用秒表记，然后释放木板，并用秒表记下木板运动到下木板运动到PQ处的时间处的时间t.木板的加速度可以用木板的加速度可以用d、t表示为表示为a_；为了；为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是(一种即一种即可可)_改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度a与弹簧秤示与弹簧秤示数数F1的关系下列图象能表示该同学实验结果的是的关系下列图象能表示该同学实验结果的是_用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，用加水的