实验四探究加速度与力、质量的关系 MYKONGLONG
实验四 探究加速度与力、质量的关系
基础回放·要点整合 基本实验要求 细绳 纸带 1.实验原理(见实验原理图) 端有 小车打点计时器 定滑轮 (1)保持质量不变,探究加速度跟合外力的关系 砝码的长木 木板 实验台 (2)保持合外力不变,探究加速度与质量的关系 实验原理图 (3)作出a-F图象和a-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 MYKONGLONG
基础回放·要点整合 基本实验要求 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 a－F 图象和 a－ 1 m 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． 实验原理图
基础回放·要点整合 3.实验步骤 (1)用天平测出小车和盛有砝码的小盘的质量m和m′,把数据记录在表格中 2)把实验器材安装好,平衡摩擦力. (3)在小盘里放入适量的砝码,把砝码和小盘的质量m记录在表格中 (4)保持小车的质量不变,改变砝码的质量,按上面步骤再做5次实验 (5)算出每条纸带对应的加速度的值并记录在表格中 (6)用纵坐标表示加速度a,横坐标表示合外力,即砝码和小盘的总重力m′g,根 据实验数据在坐标平面上描出相应的点,作图线 (7)用纵坐标表示加速度a,横坐标表示小车质量的倒数,在坐标系中根据实验数据 描出相应的点并作图线 MYKONGLONG
3．实验步骤 (1)用天平测出小车和盛有砝码的小盘的质量 m 和 m′，把数据记录在表格中． (2)把实验器材安装好，平衡摩擦力． (3)在小盘里放入适量的砝码，把砝码和小盘的质量 m′记录在表格中． (4)保持小车的质量不变，改变砝码的质量，按上面步骤再做 5 次实验． (5)算出每条纸带对应的加速度的值并记录在表格中． (6)用纵坐标表示加速度 a，横坐标表示合外力，即砝码和小盘的总重力 m′g，根 据实验数据在坐标平面上描出相应的点，作图线． (7)用纵坐标表示加速度 a，横坐标表示小车质量的倒数，在坐标系中根据实验数据 描出相应的点并作图线． 基础回放·要点整合
基础回放·要点整合 数据处理与分析 加速度与力步骤 加速度与力数据 保箭位力不变 研小车加度与质青象系 数据处理与分析 加速度与质量步骤 加速度与质量数据 MYKONGLONG
加速度与力步骤 加速度与力数据 加速度与质量步骤 加速度与质量数据 基础回放·要点整合
基础回放·要点整合 规律方法总结) 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 小车拉着打点的纸带匀速运动 (2)不重复平衡摩擦力 (3)实验条件:m》m (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,再释放小车,且应在小车到达滑轮前按住小车 MYKONGLONG
1．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 小车拉着打点的纸带匀速运动． (2)不重复平衡摩擦力． (3)实验条件：m≫m′. (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，再释放小车，且应在小车到达滑轮前按住小车． 基础回放·要点整合 规律方法总结
基础回放·要点整合 2.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m′g 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Ax=P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F成正比 (3)以a为纵坐标,为横坐标,描点、连线,如果该线过原点,就能 判定a与m成反比 MYKONGLONG
2．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 m′g 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 Δx＝aT2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 F 成正比． (3)以 a 为纵坐标，1 m为横坐标，描点、连线，如果该线过原点，就能 判定 a 与 m 成反比. 基础回放·要点整合
课堂探究·考点突破 考点一对实验原理和误差分析的考查 【例1】用如图1所示装置做“探究物体的加速度跟力的关系”的实 验.实验时保持小车的质量不变,用钩码所受的重力作为小车受到的合 力,用打点计时器和小车后端拖动的纸带测出小车运动的加速度 (1)实验时先不挂钩码,反复调整垫木的左右位置,直到小车做匀速直线 运动,这样做的目的是 平衡小车运动中所受的摩擦阻力 小车纸带电火花计时器 平面轨 图1 解析(1)使平面轨道的右端垫起,让小车重力沿斜面方向的分力与它受的摩擦阻 力平衡,才能认为在实验中小车受的合外力就是钩码的拉力,所以这样做的目的是 平衡小车运动中所受的摩擦阻力 MYKONGLONG
课堂探究·考点突破 (1) 实验时先不挂钩码，反复调整垫木的左右位置，直到小车做匀速直线 运动，这样做的目的是 . 考点一 对实验原理和误差分析的考查 【例 1】 用如图 1 所示装置做“探究物体的加速度跟力的关系”的 实 验．实验时保持小车的质量不变，用钩码所受的重力作为小车受到的合 力，用打点计时器和小车后端拖动的纸带测出小车运动的加速度． 图1 平衡小车运动中所受的摩擦阻力 解析 (1)使平面轨道的右端垫起，让小车重力沿斜面方向的分力与它受的摩擦阻 力平衡，才能认为在实验中小车受的合外力就是钩码的拉力，所以这样做的目的是 平衡小车运动中所受的摩擦阻力．
课堂探究·考点突破 (2)图2为实验中打出的一条纸带的一部分,从比较清晰的点迹起,在纸 带上标出了连续的5个计数点A、B、C、D、E,相邻两个计数点之间都 有4个点迹没有标出,测出各计数点到A点之间的距离,如图所示.已 知打点计时器接在频率为50Hz的交流电源两端,则此次实验中小车运动 的加速度的测量值a=10m32(结果保留两位有效数字) 解析(2)由Ax=a72和逐差法可知 14.70 单位:cm 21.60 xpe TxCD-xAB-xBC xcETXAC 图2 4T 472 (21.60-8.79-879)×102 4×(0.1)2 m/s2=10m/32 MYKONGLONG
课堂探究·考点突破 (2)图 2 为实验中打出的一条纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸 带上标出了连续的 5 个计数点 A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间都 有 4 个点迹没有标出，测出各计数点到 A 点之间的距离，如图所示．已 知打点计时器接在频率为 50 Hz 的交流电源两端，则此次实验中小车运动 的加速度的测量值 a＝________ m/s2 .(结果保留两位有效数字) 图2 1.0 解析 (2)由 Δx＝aT2和逐差法可知 a＝ xDE＋xCD－xAB－xBC 4T 2 ＝ xCE－xAC 4T 2 ＝ (21.60－8.79－8.79)×10－2 4×(0.1) 2 m/s2＝1.0 m/s2
课堂探究·考点突破 (3)实验时改变所挂钩码的质量,分别测量小车在不同外力作用下的加速度,根据测 得的多组数据画出a-F关系图线,如图3所示.此图线的AB段明显偏离直线,造 成此现象的主要原因可能是C.(选填下列选项的序号)a(ms 小车与平面轨道之间存在摩擦 B.平面轨道倾斜角度过大 C.所挂钩码的总质量过大 D.所用小车的质量过大 图3 解析(3)在实验中认为细绳的张力F就是钩码的重力mg 实际上,细绳张力F=Ma,mg-F=ma 即 M+m mg = M+ M+m 所以当拉力F变大时,m必定变大,,必定减小,当MC>m时,a-F图象为直线, 当不满足M>》m时,便有a-F图象的斜率逐渐变小,选项C正确. MYKONGLONG
课堂探究·考点突破 (3)实验时改变所挂钩码的质量，分别测量小车在不同外力作用下的加速度．根据测 得的多组数据画出 a－F 关系图线，如图 3 所示．此图线的 AB 段明显偏离直线，造 成此现象的主要原因可能是________．(选填下列选项的序号) A．小车与平面轨道之间存在摩擦 B．平面轨道倾斜角度过大 C．所挂钩码的总质量过大 D．所用小车的质量过大 图3 C 解 析 (3)在实验中认为细绳的张力 F 就是钩码的重力 mg 实际上，细绳张力 F′＝Ma，mg－F′＝ma 即 F′＝ M M＋m ·mg a＝ 1 M＋m ·mg＝ 1 M＋m F 所以当拉力 F 变大时，m 必定变大， 1 M＋m 必定减小．当 M≫m 时，a－F 图象为直线， 当不满足 M≫m 时，便有 a－F 图象的斜率逐渐变小，选项 C 正确．
课堂探究·考点突破 考点二对实验步骤和数据处理的考查 【例2】(2012全国23改编)图4为探究加速度与力、质量的关系的 实验装置示意图.图中打点计时器的电源为50Hz的交流电源,打 点的时间间隔用Mt表示.在小车质量未知的情况下,某同学设计了 种方法用来探究“在外力一定的条件下,物体的加速度与其质量 间的关系” 小车电源打点 计时器 A纸带 木板复写纸 小吊盘 图4 MYKONGLONG
考点二 对实验步骤和数据处理的考查 【例 2】 (2012·全国·23 改编)图 4 为探究加速度与力、质量的关系的 实验装置示意图．图中打点计时器的电源为 50 Hz 的交流电源，打 点的时间间隔用 Δt 表示．在小车质量未知的情况下，某同学设计了 一种方法用来探究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量 间的关系”． 课堂探究·考点突破 图4