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1、 实验三 探究加速度与物体质量、物体受力的关系 考纲解读 1.学会用控制变量法研究物理规律.2.学会灵活运用图象法处理物理问题的方法.3.探究加速度与物体质量、物体受力的关系，并验证牛顿第二定律【知识要点】1实验原理(见实验原理图)(1)保持质量不变，探究加速度跟合外力的关系(2)保持合外力不变，探究加速度与质量的关系(3)作出 aF 图象和 a1m图象，确定其关系 2实验器材 小车、砝码、小盘、细绳、附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、导线两根、纸带、天平、米尺 3实验步骤(1)测量：用天平测量小盘和砝码的质量 m和小车的质量 m.(2)安装：按照如实验原理图所示装置把实验器
2、材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(即不给小车牵引力)(3)平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，使小车能匀速下滑(4)操作：小盘通过细绳绕过滑轮系于小车上，先接通电源后放开小车，取下纸带编号码 保持小车的质量 m 不变，改变砝码和小盘的质量 m，重复步骤.在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测加速度 a.描点作图，作 aF 的图象 保持砝码和小盘的质量 m不变，改变小车质量 m，重复步骤和，作 a1m图象 4注意事项(1)平衡摩擦力：适当垫高木板的右端，使小车的重力沿斜面方向的分力正好平衡小车和纸带受到的阻力在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上，让小车拉
3、着穿过打点计时器的纸带匀速运动(2)不重复平衡摩擦力(3)实验条件：mm.(4)一先一后一按：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，后释放小车，且应在小车到达滑轮前按住小车 5误差分析(1)因实验原理不完善引起的误差：本实验用小盘和砝码的总重力 mg 代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力(2)摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计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 3数据处理(1)利用 xaT2及逐差法求 a.(2)以 a 为纵坐标，F 为横坐标，根据各组数据描点，如果这些点在一条过原点的直线上，说明 a 与
4、F 成正比(3)以 a 为纵坐标，1m为横坐标，描点、连线，如果该线为过原点的直线，就能判定 a 与 m成反比【典型例题】(2013天津9(2)某实验小组利用图 1 所示的装置探究加速度与力、质量的关系 图 1 下列做法正确的是_(填字母代号)A调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行 B在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上 C实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源 D通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度 为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量_木块和木
5、块上砝码的总质量(选填“远大于”、“远小于”或“近似等于”)甲、乙两同学在同一实验室，各取一套图 1 所示的装置放在水平桌面上，木块上均不放砝码，在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度 a 与拉力 F 的关系，分别得到右图中甲、乙两条直线设甲、乙用的木块质量分别为 m甲、m乙，甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数为 甲、乙，由图 2 可知，m甲_m乙，甲_乙(选填“大于”、“小于”或“等于”)【拓展训练】1(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思想方法是_(2)某同学的实验方案如图 3 所示，她想用砂桶的重力表示小车受到的
6、合外力 F，为了减小这种做法带来的实验误差，她先做了两方面的调整措施：图 3 a用小木块将长木板无滑轮的一端垫高，目的是_ b使砂桶的质量远小于小车的质量，目的是使拉小车的力近似等于_(3)该同学利用实验中打出的纸带求加速度时，处理方案有两种：A利用公式 a2xt2计算；B根据 axT2利用逐差法计算 两种方案中，你认为选择方案_比较合理 2如图 4 为“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实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大小 图 4(1)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轮
7、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()A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m 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 B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，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，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观察判断小车是做匀速运动(2)实验中要进行质量 m 和 M 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 g BM20
8、0 g，m20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g CM400 g，m10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g DM400 g，m20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g(3)图 5 是实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G 为 7 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：xAB4.22 cm、xBC4.65 cm、xCD5.08 cm、xDE5.49 cm、xEF5.91 cm、xFG6.34 cm.已知打点计时器的工作频率为 50 Hz，则小车的加速度 a_m/s2.(结果
9、保留两位有效数字)图 5 3某实验小组在实验室探究加速度与力、质量的关系(1)甲同学在小车所受合外力不变时，改变小车的质量，得到数据如下表所示：实验 次数 小车质 量 m/kg 小车加速度 a(m/s2)小车质量的倒数1m/kg1 1 0.20 0.78 5.00 2 0.40 0.38 2.50 3 0.60 0.25 1.67 4 0.80 0.20 1.25 5 1.00 0.16 1.00 图 8 a根据表中数据，在图甲所示的坐标系中描出相应的实验数据点，并作出 a1m图象 b由 a1m图象，可得出的结论为_ _.c小车受到的合外力大约为_(结果保留两位有效数字)(2)乙同学在保持小车质量不变的情况下，通过多次改变对小车的拉力，由实验数据作出 aF 图象如图乙所示，图线不过原点的原因是_，小车的质量为_kg.