湖南人教新课标高中总复习第1轮物理第3章第7讲实验探究加速度与力质量的关系

1、第7讲,实验：探究加速度与力、质量的关系,1实验目的：探究加速度与外力、质量三者的关系 2实验思路：本实验的基本思路是采用控制变量法 (1)保持物体的质量不变，测量物体在不同外力作用下的加速度，探究加速度与外力的关系 (2)保持物体所受的外力相同，测量不同质量的物体在该力作用下的加速度，探究加速度与力的关系,3实验方案：本实验要测量的物理量有质量、加速度和外力测量质量用天平，需要研究的是怎样测量加速度和外力 (1)测量加速度的方案：采用较多的方案是使用打点计时器，根据连续相等的时间T内的位移之差xaT2求出加速度条件许可也可以采用气垫导轨和光电门 (2)提供并且测量物体所受的外力的方案：由于我

2、们上述测量加速度的方案只能适用于匀变速直线运动，所以我们必须给物体提供一个恒定的外力，并且要测量这个外力,例1：(2009江苏)“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图371甲所示,(1)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图371乙所示计时器打点的时间间隔为0.02s.从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离该小车的加速度a_m/s2.(结果保留两位有效数字),(2)平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表：,请根据

3、实验数据作出aF的关系图象,(3)根据提供的实验数据作出的aF图线不通过原点，请说明主要原因. 答案：(1)0.16(或0.15)(2)如下图(3)未计入砝码盘的重力,方法点拨：对于这类实验设计要注意： 1小车所受合力来源：等于砝码盘和砝码(也有砂和砂桶)的总重力；前提是：小车质量远大于砝码盘和砝码(也有砂和砂桶)的总质量 2平衡摩擦力：实验中将长木板的一端稍微抬起，调整到小车能够在斜面上保持匀速直线运动则小车拖纸带运动时所受的摩擦阻力等于小车所受重力在斜面方向上的分力,3数据处理及结果分析 利用图象处理数据是一种常用的重要方法将实验中得到的数据通过描点作出图象，可以非常直观地看出两个物理量之

4、间的关系，也可以有效地减小实验误差，确定并排除实验中测得的一些错误数据 在探究加速度与力的关系的实验中，以加速度a为纵坐标，力F为横坐标，根据各组数据在坐标系中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,4实验误差来源与分析 (1)因实验原理不完善引起的误差本实验中用砝码盘和砝码的重力代替小车所受的拉力，存在系统误差 (2)摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、记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,例2：某学生用改正后的图372所示的装置做实验时，保持小车的质量不变，测得小车的加速度a和拉力F的数据如下表所示：,根据表中的数据在图373中作出aF图线 (1)把图线

5、延长，看看图线是否通过原点？如果不通过原点，试分析在操作过程中可能遗漏了哪个步骤？ (2)这条图线在F轴上截距有何物理意义？,解析：根据表中数据描出的点和作出的图象(见图)，图象并没有通过原点由图象可以看出，当F0.1N时a0，说明小车受到的摩擦力为0.1N.操作过程中可能遗漏了平衡摩擦力这一步骤,例2：(2009全国)某同学为了探究物体在斜面上运动时摩擦力与斜面倾角的关系，设计实验装置如图374.长直平板一端放在水平桌面上，另一端架在一物块上在平板上标出A、B两点，B点处放置一光电门，用光电计时器记录滑块通过光电门时挡光的时间,多次改变斜面的倾角，重复实验步骤，作出fcos 关系曲线 (1)用测量的物理量完成下列各式(重力加速度为g)： 斜面倾角的余弦cos _； 滑块通过光电门时的速度v_； 滑块运动时的加速度a_； 滑块运动时所受到的摩擦阻力f_.,(2)测量滑块挡光长度的游标卡尺读数如图375所示，读得d_.,方法点拨：在研究加速度与力的关系时，其中力是指物体所受的合外力，因此找到物体