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1、实验实验四探究加速度与力、四探究加速度与力、质质量的关系量的关系2021/8/11 星期三1 过程分析导引过程分析导引实验典例精析实验典例精析知能优化演练知能优化演练实实验验四四探探究究加加速速度度与与力力、质质量量的的关关系系知识要点归纳知识要点归纳2021/8/11 星期三2知识要点归纳知识要点归纳实验实验目的目的1学会用控制学会用控制变变量法研究物理量法研究物理规规律律2探究加速度与力、探究加速度与力、质质量的关系量的关系3掌握灵活运用掌握灵活运用图图像像处处理理问题问题的方法的方法2021/8/11 星期三3实验实验原理原理控控制制变变量量法法，即即在在所所研研究究的的问问题题中中，有
2、有两两个个以以上上的的参参量量在在发发生生牵牵连连变变化化时时，可可以以控控制制某某个个或或某某些些量量不不变变，只只研研究究其其中中两两个个量量之之间间的的变变化化关关系系的的方方法法，这这也是物理学中研究也是物理学中研究问题时经问题时经常采用的方法常采用的方法本本实验实验中，研究的参量中，研究的参量为为F、m和和a，可以控制参量，可以控制参量m一定，研究一定，研究F与与a的关系，也可控制参量的关系，也可控制参量F一定，一定，研究研究m与与a的关系的关系2021/8/11 星期三4实验实验器材器材打点打点计时计时器、器、纸带纸带及复写及复写纸纸、小、小车车、一端附有定、一端附有定滑滑轮轮的的
3、长长木板、小木板、小盘盘和砝和砝码码、细绳细绳、低、低压压交流交流电电源、源、导线导线、天平、刻度尺、天平、刻度尺2021/8/11 星期三5过程分析导引过程分析导引一、实验步骤一、实验步骤1用天平用天平测测量小量小盘盘的的质质量量m0和小和小车车的的质质量量M0.2把把一一端端附附有有滑滑轮轮的的长长木木板板放放在在实实验验桌桌上上，并并使使滑滑轮轮伸伸出出桌桌面面，把把打打点点计计时时器器固固定定在在长长木木板板上上远远离滑离滑轮轮的一端，的一端，连连接好接好电电路路图图3412021/8/11 星期三63平衡摩擦力：小平衡摩擦力：小车车的尾部挂上的尾部挂上纸带纸带，纸带纸带穿穿过过打点打
4、点计时计时器的限位孔，将木板无滑器的限位孔，将木板无滑轮轮的一端稍微的一端稍微垫垫高一些，使小高一些，使小车车在不挂小在不挂小盘盘和砝和砝码码的情况下，的情况下，能沿木板做匀速直能沿木板做匀速直线线运运动动这样这样小小车车所受重力沿所受重力沿木板的分力与小木板的分力与小车车所受滑所受滑动动摩擦力平衡在保摩擦力平衡在保证证小小盘盘和砝和砝码码的的质质量量远远小于小小于小车质车质量的条件下，可量的条件下，可以近似以近似认为认为小小盘盘和砝和砝码码的的总总重力大小等于小重力大小等于小车车所所受的合外力的大小受的合外力的大小4把小把小车车停在打点停在打点计时计时器器处处，挂上小，挂上小盘盘和砝和砝码码
5、，先接通先接通电电源，再源，再让让小小车车拖着拖着纸带纸带在木板上匀加速在木板上匀加速下滑，打出一条下滑，打出一条纸带纸带计计算小算小盘盘和砝和砝码码的重力，的重力，即即为为小小车车所受的合外力，由所受的合外力，由纸带计纸带计算出小算出小车车的加的加速度，并把力和速度，并把力和对应对应的加速度填入表的加速度填入表(一一)中中2021/8/11 星期三75改改变变小小盘盘内内砝砝码码的的个个数数，重重复复步步骤骤4，并并多多做做几次几次6保保持持小小盘盘内内的的砝砝码码个个数数不不变变，在在小小车车上上放放上上砝砝码码改改变变小小车车的的质质量量，让让小小车车在在木木板板上上滑滑动动打打出出纸纸
6、带带计计算算砝砝码码和和小小车车的的总总质质量量M，并并由由纸纸带带计计算算出小出小车对应车对应的加速度的加速度7改改变变小小车车上砝上砝码码的个数，重复步的个数，重复步骤骤6，并将所，并将所对应对应的的质质量和加速度填入表量和加速度填入表(二二)中中2021/8/11 星期三8表表(一一)实验实验次数次数加速度加速度a/(ms2)小小车车受力受力F/N1234表表(二二)实验实验次数次数加速度加速度a/(ms2)小小车质车质量量M/kg12342021/8/11 星期三92021/8/11 星期三102021/8/11 星期三11三、三、误误差分析差分析1质质量量的的测测量量误误差差、纸纸带
7、带上上打打点点计计时时器器打打点点间间隔隔距距离离的的测测量量误误差差、拉拉线线或或纸纸带带不不与与木木板板平平行行等等都都会造成会造成误误差差2因因实验实验原理不完善造成原理不完善造成误误差：本差：本实验实验中用小中用小盘盘和砝和砝码码的的总总重力代替小重力代替小车车受到的拉力受到的拉力(实际实际上小上小车车受到的拉力要小于小受到的拉力要小于小盘盘和砝和砝码码的的总总重力重力)，存在系，存在系统误统误差小差小盘盘和砝和砝码码的的总质总质量越接近小量越接近小车车的的质质量，量，误误差就越大；反之，小差就越大；反之，小盘盘和砝和砝码码的的总质总质量越小于量越小于小小车车的的质质量，量，误误差就越
8、小差就越小2021/8/11 星期三123平平衡衡摩摩擦擦力力不不准准造造成成误误差差：在在平平衡衡摩摩擦擦力力时时，除除了了不不挂挂小小盘盘外外，其其他他的的都都跟跟正正式式实实验验一一样样(比比如如要要挂挂好好纸纸带带、接接通通打打点点计计时时器器)，匀匀速速运运动动的的标标志志是打点是打点计时计时器打出的器打出的纸带纸带上各点的距离相等上各点的距离相等四、注意事四、注意事项项1在平衡摩擦力在平衡摩擦力时时，不要把，不要把悬悬挂小挂小盘盘的的细线细线系在系在小小车车上，即不要上，即不要给给小小车车加任何加任何牵牵引力，并要引力，并要让让小小车车拖着打点的拖着打点的纸带纸带运运动动2021/
9、8/11 星期三132实实验验步步骤骤2、3不不需需要要重重复复，即即整整个个实实验验平平衡衡了了摩摩擦擦力力后后，不不管管以以后后是是改改变变小小盘盘和和砝砝码码的的总总质质量量还还是是改改变变小小车车和和砝砝码码的的总总质质量量，都都不不需需要要重重新新平平衡摩擦力衡摩擦力3每每条条纸纸带带必必须须在在满满足足小小车车与与车车上上所所加加砝砝码码的的总总质质量量远远大大于于小小盘盘和和砝砝码码的的总总质质量量的的条条件件下下打打出出只只有有如如此此，小小盘盘和和砝砝码码的的总总重重力力才才可可视视为为小小车车受受到的拉力到的拉力4改改变变拉力和小拉力和小车质车质量后，每次开始量后，每次开始
10、时时小小车应车应尽尽量靠近打点量靠近打点计时计时器，并器，并应应先接通先接通电电源，再放开小源，再放开小车车，且，且应应在小在小车车到达滑到达滑轮轮前按住小前按住小车车2021/8/11 星期三145作作图图像像时时，要要使使尽尽可可能能多多的的点点在在所所作作直直线线上上，不不在在直直线线上上的的点点应应尽尽可可能能对对称称分分布布在在所所作作直直线线两两侧侧6作作图图时时两两轴轴标标度度比比例例要要选选择择适适当当各各量量须须采采用用国国际际单单位位这这样样作作图图线线时时，坐坐标标点点间间距距不不至至于于过过密，密，误误差会小些差会小些7为为提高提高测测量精度，量精度，应应舍掉舍掉纸带纸
11、带上开上开头头比比较较密密集的点，在后集的点，在后边边便于便于测测量的地方找一个起点可量的地方找一个起点可以把每打五次点的以把每打五次点的时间时间作作为时间单为时间单位，即从开始位，即从开始点起，每五个点点起，每五个点标标出一个出一个计计数点，而相数点，而相邻计邻计数点数点间间的的时间间时间间隔隔为为T0.1 s.2021/8/11 星期三15实验典例精析实验典例精析题型一题型一实验实验数据数据处处理理例例例例1 1 (2009年年高高考考江江苏苏卷卷)“探探究究加加速速度度与与物物体体质质量量、物体受力的关系物体受力的关系”的的实验实验装置如装置如图图342甲所示甲所示(1)在平衡小在平衡小
12、车车与桌面之与桌面之间间摩擦力的摩擦力的过过程中，打出了程中，打出了一条一条纸带纸带如如图图乙所示乙所示计时计时器打点的器打点的时间间时间间隔隔为为0.02 s从比从比较较清晰的点起，每清晰的点起，每5个点取一个个点取一个计计数点，数点，量出相量出相邻计邻计数点之数点之间间的距离的距离该该小小车车的加速度的加速度a_m/s2.(结结果保留两位有效数字果保留两位有效数字)2021/8/11 星期三16图图3422021/8/11 星期三17(2)平衡摩擦力后，将平衡摩擦力后，将5个相同的砝个相同的砝码码都放在小都放在小车车上上挂上砝挂上砝码盘码盘，然后每次从小，然后每次从小车车上取一个砝上取一个
13、砝码码添添加到砝加到砝码盘码盘中，中，测测量小量小车车的加速度小的加速度小车车的加速的加速度度a与砝与砝码盘码盘中砝中砝码总码总重力重力F的的实验实验数据如下表：数据如下表：砝砝码盘码盘中砝中砝码总码总重力重力F(N)0.196 0.392 0.5880.784 0.980加速度加速度a(ms2)0.691.181.662.182.702021/8/11 星期三18请请根据根据实验实验数据作出数据作出aF的关系的关系图图像像图图343(3)根根据据提提供供的的实实验验数数据据作作出出的的aF图图线线不不通通过过原原点，点，请说请说明主要原因明主要原因2021/8/11 星期三192021/8/
14、11 星期三20【答答案案】(1)0.16(0.15也也可可)(2)如如图图344所示所示(3)见见解析解析图图3442021/8/11 星期三21【思思维维升升华华】能能够够灵活求解物体的加速灵活求解物体的加速度，因度，因题题中只有三个数中只有三个数值则值则由由saT2求求解，而不能用逐差法求解解，而不能用逐差法求解2021/8/11 星期三22 (2010年高考山年高考山东东卷卷)某同学某同学设计设计了如了如图图345所示的装置来探究加速度与力的关系所示的装置来探究加速度与力的关系弹弹簧秤簧秤固定在一合适的木板上，桌面的右固定在一合适的木板上，桌面的右边缘边缘固定一支固定一支表面光滑的表面
15、光滑的铅铅笔以代替定滑笔以代替定滑轮轮，细绳细绳的两端分的两端分别别与与弹弹簧秤的挂簧秤的挂钩钩和和矿矿泉水瓶泉水瓶连连接接题型二题型二创创新新实验实验例例例例2 2图图3452021/8/11 星期三23在桌面上画出两条平行在桌面上画出两条平行线线MN、PQ，并，并测测出出间间距距d.开始开始时时将木板置于将木板置于MN处处，现缓现缓慢向瓶中加水，慢向瓶中加水，直到木板直到木板刚刚刚刚开始运开始运动为动为止，止，记记下下弹弹簧秤的示数簧秤的示数F0，以此表示滑，以此表示滑动动摩擦力的大小再将木板放回摩擦力的大小再将木板放回原原处处并按住，并按住，继续继续向瓶中加水后，向瓶中加水后，记记下下弹
16、弹簧秤的簧秤的示数示数F1，然后，然后释释放木板，并用秒表放木板，并用秒表记记下木板运下木板运动动到到PQ处处的的时间时间t.2021/8/11 星期三24(1)木板的加速度可以用木板的加速度可以用d、t表示表示为为a_；为为了减小了减小测测量加速度的偶然量加速度的偶然误误差可以采用的方法差可以采用的方法是是(一种即可一种即可)_.(2)改改变变瓶中水的瓶中水的质质量重复量重复实验实验，确定加速度，确定加速度a与与弹弹簧秤示数簧秤示数F1的关系下列的关系下列图图像能表示像能表示该该同学同学实实验结验结果的是果的是_图图3462021/8/11 星期三25(3)用用加加水水的的方方法法改改变变拉
17、拉力力的的大大小小与与挂挂钩钩码码的的方方法法相比，它的相比，它的优优点是点是_A可以改可以改变变滑滑动动摩擦力的大小摩擦力的大小B可以更方便地可以更方便地获获取多取多组实验组实验数据数据C可以比可以比较较精确地精确地测测出摩擦力的大小出摩擦力的大小D可以可以获获得更大的加速度以提高得更大的加速度以提高实验实验精度精度2021/8/11 星期三262021/8/11 星期三27(3)不不论论用什么方法改用什么方法改变变拉力的大小，都不能改拉力的大小，都不能改变变滑滑动动摩擦力的大小，摩擦力的大小，A项错项错；由于用加水的方法；由于用加水的方法每次增加的拉力可大可小，故每次增加的拉力可大可小，故
18、B、C项对项对；用两种；用两种方法都可以方法都可以获获得得较较大加速度，故大加速度，故D项错项错2021/8/11 星期三28【方法方法总结总结】实际实际考考查查了了质质量不量不变时变时，加速，加速度与合外力的关系本度与合外力的关系本实验实验的条件是前面重物的条件是前面重物的重力的重力远远小于后面的木板的重力在分析小于后面的木板的重力在分析实验实验图图像像时时可用极限法本可用极限法本实验实验从生活取材，原理从生活取材，原理在教材中，控制在教材中，控制变变量法和极限的思想在量法和极限的思想在实验实验中中的渗透，的渗透，应该应该好好体会好好体会2021/8/11 星期三292021/8/11 星期三30