（高中物理）知識(shí)全解65探究加速與力質(zhì)量的關(guān)系

1、高中物理知識(shí)全解 6.5 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)會(huì)用控制變量法研究物理規(guī)律。2、驗(yàn)證牛頓第二定律。3、掌握利用圖象處理數(shù)據(jù)的方法。實(shí)驗(yàn)原理控制變量法：1、保持小車(chē)質(zhì)量一定時(shí)，改變小車(chē)受力測(cè)出加速度，用圖象法研究與的關(guān)系。2、保持一定時(shí)，改變小車(chē)質(zhì)量測(cè)出加速度，用圖象法研究與的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)器材一端附有滑輪的長(zhǎng)木板、小車(chē)、細(xì)線和小盤(pán)、天平、砝碼、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、學(xué)生電源、紙帶、刻度尺實(shí)驗(yàn)步驟1、探究與的關(guān)系。用天平測(cè)出小車(chē)和小盤(pán)的質(zhì)量和把數(shù)值記錄下來(lái)。按以下圖實(shí)驗(yàn)裝置把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，使長(zhǎng)木板有滑輪的一端伸出桌面。在長(zhǎng)木板不帶定滑輪的一端下面墊一小木塊，通過(guò)前后移動(dòng)，來(lái)平衡小車(chē)的摩擦力

2、。把細(xì)線系在小車(chē)上并跨過(guò)定滑輪，此時(shí)要調(diào)節(jié)定滑輪的高度使細(xì)線與木板平行。將小車(chē)放于靠近打點(diǎn)記時(shí)器處，在小盤(pán)內(nèi)放上砝碼(5g)，接通電源，放開(kāi)小車(chē)得到一打好點(diǎn)的紙帶注意不要讓小車(chē)撞到定滑輪，打好的紙帶要標(biāo)明條件即小車(chē)的質(zhì)量，小盤(pán)的質(zhì)量及砝碼的質(zhì)量。保持小車(chē)的質(zhì)量不變，改變小盤(pán)內(nèi)砝碼的質(zhì)量(10g、15g、20g、25g)，再做幾次實(shí)驗(yàn)。在每條紙帶上都要選取一段比較理想的局部，算出每條紙帶的加速度。把各次實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)填入表一內(nèi)，作用力的大小認(rèn)為等于小盤(pán)和砝碼的重力，作出的圖象。表一： = kg 次數(shù)f與f的關(guān)系12345實(shí)驗(yàn)結(jié)論：如果圖象中的點(diǎn)在一條過(guò)原點(diǎn)的直線上，那么說(shuō)明與成正比，如果不是這樣，

3、那么需進(jìn)一步分析?！驹趯?shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)：】2、探究與的關(guān)系。在上述實(shí)驗(yàn)裝置的根底上保持小盤(pán)內(nèi)砝碼質(zhì)量不變，在小車(chē)上放砝碼改變小車(chē)的質(zhì)量分別加50g、100g、150g、200g，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)。把各次實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)填入表二內(nèi)，作出圖象。注意：不要作圖象，因?yàn)楦鶕?jù)圖象很難確定其圖線函數(shù)關(guān)系，從圖象上看可能“與成反比，但也可能是“以與成反比，甚至是更復(fù)雜的關(guān)系。因此我們可以作圖象，如果圖象中的點(diǎn)在一條過(guò)原點(diǎn)的直線上，那么說(shuō)明與成正比即與成反比。拓展：這里我們已經(jīng)假設(shè)加速度與質(zhì)量成反比，如果當(dāng)初假設(shè)的是加速度與質(zhì)量的二次方成反比，那么要作圖象而后進(jìn)行分析得出關(guān)系。表二： = n次數(shù)12345本卷須

4、知1、平衡摩擦力時(shí)不要掛小盤(pán)，小車(chē)應(yīng)連著紙帶且通過(guò)打點(diǎn)記時(shí)器的限位孔。2、調(diào)節(jié)木板上的滑輪使拉小車(chē)的細(xì)線要與長(zhǎng)木板平行。3、不要讓小車(chē)撞到定滑輪。4、起始小車(chē)應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，且先接通電源待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后再釋放小車(chē)。5、要使砝碼和小盤(pán)的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)和車(chē)上砝碼的總質(zhì)量，這樣才可以認(rèn)為繩子對(duì)小車(chē)的拉力大小等于小盤(pán)與砝碼的重力大小。設(shè)砝碼和小盤(pán)的總質(zhì)量為，小車(chē)和車(chē)上砝碼的總質(zhì)量為，由實(shí)驗(yàn)原理：，而實(shí)際，因此要使，那么需<<。如果過(guò)大或過(guò)小，造成不遠(yuǎn)小于，那么作出來(lái)的圖象和圖象將不呈線性關(guān)系。例：在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，假設(shè)不遠(yuǎn)小于，保持不變，那么小車(chē)的圖象大致如

5、右圖一所示。因?yàn)殚_(kāi)始時(shí)，較小，根本滿足<<，故實(shí)驗(yàn)誤差小，所以前面一段圖線幾乎是直線；但是隨著的增大，就不再滿足<<，實(shí)驗(yàn)誤差大，同一下產(chǎn)生的實(shí)際加速度小于，故后面的圖線為向下彎曲的曲線?！纠}】如以下圖一為“用dis位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)研究加速度和力的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置。1在該實(shí)驗(yàn)中必須采用控制變量法，應(yīng)保持_不變，用鉤碼所受的重力作為_(kāi)，用dis測(cè)小車(chē)的加速度。2改變所掛鉤碼的數(shù)量，屢次重復(fù)測(cè)量。在某次實(shí)驗(yàn)中根據(jù)測(cè)得的多組數(shù)據(jù)可畫(huà)出a-f關(guān)系圖線如右圖二所示分析此圖線的oa段可得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是_。單項(xiàng)選擇題此圖線的ab段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是 a

6、小車(chē)與軌道之間存在摩擦 b導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)c所掛鉤碼的總質(zhì)量太大 d所用小車(chē)的質(zhì)量太大解：1小車(chē)的總質(zhì)量，小車(chē)所受外力2在質(zhì)量不變的條件下，加速度與外力成正比；由實(shí)驗(yàn)原理：得，而實(shí)際上，可見(jiàn)ab段明顯偏離直線是由于沒(méi)有滿足<<造成的。答案：c拓展：在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，保持不變，假設(shè)小車(chē)的圖象為不過(guò)原點(diǎn)的直線，如以下圖所示，那么可能原因是：例：在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，假設(shè)不遠(yuǎn)小于，保持拉力不變，那么小車(chē)的圖象大致如右圖一所示。因?yàn)殚_(kāi)始時(shí)，較小，根本滿足<<，故實(shí)驗(yàn)誤差小，所以前面一段圖線幾乎是直線；在圖象中某點(diǎn)與原點(diǎn)連線的直線的斜率表示所

7、受到的合外力，隨著的增大，減小，不再滿足<<，實(shí)驗(yàn)誤差大，所受到的合外力小于，所以后面的圖線隨著的增大各點(diǎn)與原點(diǎn)連線的直線的斜率逐漸變小，故后面的圖線為向下彎曲的曲線。注意：小車(chē)的加速度不可以通過(guò)來(lái)計(jì)算，必須由小車(chē)后面拉過(guò)的紙帶的信息來(lái)求出。拓展：其實(shí)，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中也可以不測(cè)加速度的具體數(shù)值，這是因?yàn)槲覀兲骄康氖羌铀俣扰c其它量之間的比例關(guān)系。假設(shè)，由得：，在時(shí)間相同的情況下，那么：。所以不測(cè)量加速度的具體數(shù)值，在初速度為零的條件下，等時(shí)間內(nèi)位移和加速度成正比，只要探究位移和力、質(zhì)量的比例關(guān)系就可以知道加速度和力、質(zhì)量的比例關(guān)系?！纠}】在“探究加速度與力質(zhì)量的關(guān)系時(shí),某小組設(shè)計(jì)雙車(chē)

8、位移比較法來(lái)探究加速度與力的關(guān)系.實(shí)驗(yàn)裝置如以下圖所示,將軌道分上下雙層排列,兩小車(chē)后的剎車(chē)線穿過(guò)尾端固定板,由安裝在后面的剎車(chē)系統(tǒng)同時(shí)進(jìn)行控制(未畫(huà)出剎車(chē)系統(tǒng)).通過(guò)改變砝碼盤(pán)中的砝碼來(lái)改變拉力大小，數(shù)據(jù)如表中所示：(1)通過(guò)比較兩小車(chē)的位移來(lái)比較兩小車(chē)的加速度大小,是因?yàn)槲灰婆c加速度的關(guān)系式為_(kāi)。(2)該裝置中的剎車(chē)系統(tǒng)的作用是_。(3)分析表中數(shù)據(jù)可得到結(jié)論:_。(4)為了減小實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差,你認(rèn)為還可以進(jìn)行哪些方面的改進(jìn)?(只需提出一個(gè)建議即可)1、質(zhì)量的測(cè)量誤差，紙帶上打點(diǎn)間隔距離的測(cè)量誤差，拉線或紙帶不與木板平行等都會(huì)造成誤差2、因?qū)嶒?yàn)原理不完善造成誤差：本實(shí)驗(yàn)中用小盤(pán)和砝碼的總重力代替小車(chē)受到的拉力(實(shí)際上小車(chē)受到的拉力要小于小盤(pán)和砝碼的總重力)，存在系統(tǒng)誤差小盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量