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1、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。mM打点计时器纸带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】小车，砝码，小桶，砂，细线，
2、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
3、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
4、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：纸带m打点计数器M（1）当M与m的大小关系满足时，才可以认为绳子对小车的拉力大小等于盘和砝码的重力。 （2）一组同学在探
5、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am/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：0FaC0FaD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
6、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：打点计时器木块纸带重物电源插头乙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
7、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】（2007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。A1A2（）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
8、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（hho）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。. 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
9、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=4.0m/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C、打点计时器所用电源电压只要在4V-6 V间就可以。因此
10、，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，研究a与m的关系； （2）把木板的末端垫起适当高度以平衡摩擦力。砂和桶的质量远小于小车质量，砂和桶的重力； （3）先打开电源，再释放小车； S=aT2 （4）采用气垫导轨以减小摩擦力；利用光电门和计算机连接直接得到加速度，利用v-t图像计算加速度；用弹簧秤测量砂和桶的重力；用力和加速度的比值是否不变来处理数据，等等。