2019高考物理二輪練習導學案實驗四探究加速度與力質量關系

2019高考物理二輪練習導教案-實驗四研究加快度與力、質量的關系（蘇版）【一】實驗目的1、學會用控制變量法研究物理規(guī)律、2、考據牛頓第二定律、3、掌握利用圖象辦理數據的方法、【二】實驗原理研究加快度

a與力

F及質量

m的關系時，應用的基本方法是控制變量法，

即先控制一個參量——小車的質量m不變，談論加快度a與力F的關系，再控制小盤和砝碼的質量不變，即力F不變，改變小車質量m，談論加快度a與m的關系、【三】實驗器械打點計時器、紙帶、復寫紙、小車、一端附有定滑輪的長木板、小盤、夾子、細繩、低壓交流電源、導線、天平、刻度尺、砝碼、【四】實驗步驟1、用天平測出小車和盛有砝碼的小盤的質量m和m′.2、安裝實驗器械(如圖1所示)、圖13、均衡摩擦力、4、小圍繞過滑輪系于小車上，先通電源后松開小車，取下紙帶編號碼、5、保持小車的質量m不變，改變砝碼和小盤的質量m′，重復步驟4.6、在每條紙帶上采納一段比較理想的部分，測加快度a.7、作a－F的圖象，描點作圖，假設這些點在一條直線上，證了然加快度與力成正比、8、保持砝碼和小盤的質量′不變，改變小車質量，重復步驟4和6，作1－圖象，假設mmam圖象為向來線，那么證明加快度與質量成反比、【五】實驗數據的辦理方法——圖象法、化曲為直的方法1、研究加快度與力的關系以加快度a為縱坐標，以F為橫坐標，依據丈量的數據描點，而后作出圖象，看圖象是否是經過原點的直線，就能判斷a與F能否成正比、2、研究加快度與質量的關系以a為縱坐標、m為橫坐標，依據各組數據在座標系中描點，將會獲取如圖2甲所示的一條曲線、由圖線只好看出m增大時a減小，但a與m詳盡是什么關系，不可以得出、假a1設以為縱坐標，為橫坐標，將會獲取如圖乙所示的一條過原點的傾斜直線，據此可判m斷a與成反比、m圖

23、方法總結利用圖象辦理數據是物理實驗中常用的重要方法、在實驗中假如發(fā)現一個量

x與另一個1量y成反比，那么，x就應與y成正比、由于在辦理數據時，判斷正比率函數圖象比判斷一條曲線能否為反比率函數圖象要簡單和直觀得多，因此可以將反比率函數的曲線轉變?yōu)檎嚷屎瘮档闹本€進行辦理、六、本卷須知1、均衡摩擦力：必定要做好均衡摩擦力的工作，也就是調出一個適合的斜面，使小車的重力沿著斜面方向的分力正好均衡小車受的摩擦阻力、在均衡摩擦力時，不要把懸掛小盤的細線系在小車上，即不要給小車加任何牽引力，并要讓小車拖著打點的紙帶運動、2、不重復均衡摩擦力：實驗步驟2、3不需要重復，即整個實驗均衡了摩擦力后，無論此后是改變小盤和砝碼的總質量還是改變小車的質量，都不需要重新均衡摩擦力、3、實驗條件：每條紙帶一定在滿足小車的質量遠大于小盤和砝碼的總質量的條件下打出、只有這樣，小盤和砝碼的總重力才可視為小車遇到的拉力、4、一先一后：改變拉力和小車質量后，每次開始時小車應盡量湊近打點計時器，并應先接通電源，再開釋小車、記憶口訣均衡摩擦紙帶掛，小車板上勻速滑；假設要盤碼當拉力，其重與車不行比；先通電源后放車，紙帶應選易于測；曲線化直好思想，作圖比率要適合.例1某實驗小組在“研究加快度與物體受力的關系”實驗中，設計出以下的實驗方案，其實驗裝置如圖

3所示、小車質量M＝214.6g，砝碼盤質量m0＝7.8g，所使用的打點計時器交流電頻率f＝50Hz.其實驗步驟是：A、按圖中所示安裝好實驗裝置；B、調理長木板的傾角，輕推小車后，使小車能沿長木板向下做勻速運動；圖3C、取下細繩和砝碼盤，記下砝碼盤中砝碼的質量m；D、先接通電源，再松開小車，打出一條紙帶，由紙帶求得小車的加快度a；E、重新掛上細繩和砝碼盤，改變砝碼盤中砝碼的質量，重復B－D步驟，求得小車在不一樣合外力F作用下的加快度、回答以下問題：(1)按上述方案做實驗，能否要求砝碼和砝碼盤的總質量遠小于小車的質量？“是”或“否”)、(2)實驗中打出的此中一條紙帶如圖4所示，由該紙帶可求得小車的加快度

________(填a＝________m/s2.圖4某同學將有關丈量數據填入他所設計的表格中，以下表，次數12345砝碼盤中砝碼0.100.200.290.390.49的重力F/N小車的加快度a/(m·s－2)他依據表中的數據畫出a－F圖象(如圖5)、造成圖線但是坐標原點的一條最主要原由是________________________________________________________________________，從該圖線延長線與橫軸的交點可求出的物理量是________、

________________________，其大小為圖5例2某實驗小組利用如圖6所示的實驗裝置來研究當合外力一準時，物體運動的加快度與其質量之間的關系、圖6由圖中刻度尺讀出兩個光電門中心之間的距離x＝24cm，由圖7中游標卡尺測得遮光條的寬度d＝________cm.該實驗小組在做實驗時，將滑塊從如圖6所示地點由靜止開釋，由數字計時器可以讀出遮光條通過光電門1的時間t1，遮光條經過光電門2的時間t2，那么滑塊圖經7過光電門1時的剎時速度v的表達式v＝________，滑塊經過光電門2時的剎時速度的表達式＝12________，那么滑塊的加快度的表達式a＝________.(以上表達式均用字母表示)(2)在本次實驗中，實驗小組經過改變滑塊質量總合做了6組實驗，獲取如表所示的實驗數據、經過分析表中數據后，你得出的結論是_____________________________.(g)a(m·s－2)m2502.023001.653501.334001.255001.008000.63(3)現需經過圖象進一步考據你的結論，請利用表格數據，在如圖8所示坐標系中描點作出相應圖象、圖8近似法、控制變量法、均衡摩擦力法和化曲為直法例3某同學設計了一個“研究加快度a與物體所受合力F及質量m的關系”實驗、如圖9為實驗裝置簡圖，A為小車，B為電火花計時器，C為裝有砝碼的小盤，D為一端帶有定滑輪的長方形木板，實驗中以為細繩對小車拉力F等于砝碼和小盤的總重力，小車運動加快度a可用紙帶上的打點求得、圖10為某次實驗獲取的紙帶，依據紙帶可求出小車的加快度大小為________m/s2.(保留兩位有效數字)圖10在“研究加快度與質量的關系”時，保持砝碼和小盤質量不變，改變小車質量別獲取小車加快度a與質量m的數據以下表：實驗次數12345678小車加快度1.981.721.481.251.000.750.480.50a/(m·s－2)小車質量0.250.290.330.400.500.710.751.00m/kg

m，分90.301.67依據上表數據，為直觀反響F不變時a與m的關系，請在圖11的方格坐標紙中選擇適合物理量建立坐標系，并作出圖線、(若有需要，可利用上表中的空格數據)圖11在“研究加快度與力的關系”時，保持小車的質量不變，改變小盤中砝碼的質量，該同學依據實驗數據作出了加快度a與合力F的關系圖線如圖12所示，該圖線不經過坐標原點，試分析圖線不經過坐標原點的原由、圖12答：________________________________________________________________________.例4為了研究加快度與力的關系，使用如圖13所示的氣墊導軌裝置進行實驗、此中G1、G2為兩個光電門，它們與數字計時器相連，當滑行器經過G1、G2光電門時，光束被遮擋的時間t1、t2都可以被丈量并記錄、滑行器連同上邊固定的一條形擋光片的總質量為M，擋光片寬度為D，光電門間距離為s，牽引砝碼的質量為m.回答以下問題：圖13實驗開始應先調理氣墊導軌下邊的螺釘，負氣墊導軌水平，在不增添其余儀器的狀況下，如何判斷調理能否到位？答：________________________________________________________________________.(2)假設取M＝0.4kg，改變m的值進行多次實驗，以下m的取值不適合的一個是________、A、m＝5gB、m＝15gC、m＝40gD、m＝400g在此實驗中，需要測得每一個牽引力對應的加快度，此中求得的加快度的表達式為：____________.(用t1、t2、D、s表示)方法提煉在考據牛頓第二定律實驗中，近似法是指繩對小車的拉力近似等于繩另一端連接的小盤和砝碼的總重力，近似法要在小盤和砝碼的總重力遠小于小車的重力的狀況下才能用、控制變量法是指分別研究加快度與力、加快度與質量關系時用到的方法，在實驗中的詳盡表達是：研究加快度與力的關系時，保持小車質量不變；研究加快度與質量的關系時，保持小盤和砝碼的總重力不變、均衡摩擦力法是指經過調整斜面傾角，讓小車重力沿斜面的分力與摩擦力抵消，使小車遇到的合外力等于繩對小車的拉力，表達在實驗中是讓小車1不掛小盤時能在斜面上勻速運動、化曲為直法是指辦理數據時，不作a－m圖象而作a－m圖象，反響在圖象中就是把本來的曲線變?yōu)閮A斜的直線、追蹤訓練在研究加快度與力、質量的關系活動中，某小組設計了如圖14所示的實驗裝置、圖中上下兩層水平軌道表面圓滑，兩小車前端系上細線，細線越過滑輪并掛上砝碼盤，兩小車尾部細線連到控制裝置上，實驗時經過控制裝置使兩小車同時開始運動，而后同時停止、圖14(1)在安裝實驗裝置時，應調整滑輪的高度，使____________________；同時軌道應適合__________，使小車在不掛砝碼盤時恰幸好軌道上做________，以均衡摩擦力、在實驗時，為減小系統(tǒng)偏差，應使砝碼盤和砝碼的總質量__________小車的質量(選填“遠大于”、“遠小于”或“等于”)、本實驗經過比較兩小車的位移來比較小車加快度的大小，能這樣比較，是由于________________________________________________________________________________________________________________________________________________.要考據加快度與力成正比時，應使__________同樣且不變，而改變__________、要考據加快度與質量成反比時，應使__________同樣且不變，而改變__________.1、在利用打點計時器和小車來做“研究加快度與力、質量的關系”的實驗時，以下說法中正確的選項是( )A、均衡摩擦力時，應將砝碼盤及盤內砝碼經過定滑輪拴在小車上B、連接砝碼盤和小車的細繩應跟長木板保持平行C、均衡摩擦力后，長木板的地點不可以挪動D、小車開釋前應湊近打點計時器，且應先接通電源再開釋小車2、“研究加快度與力、質量的關系”的實驗，主要的步驟有：A、將一端附有定滑輪的長木板放在水平桌面上，取兩個質量相等的小車，放在圓滑的水平長木板上B、打開夾子，讓兩個小車同時從靜止開始運動，小車運動一段距離后，夾上夾子，讓它們同時停下來，用刻度尺分別測出兩個小車在這一段時間內經過的位移大小C、分析所獲取的兩個小車在同樣時間內經過的位移大小與小車所受的水平拉力的大小關系，從而獲取質量相等的物體運動的加快度與物體所受作用力大小的關系D、在小車的后端也分別系上細繩，用一只夾子夾住這兩根細繩E、在小車的前端分別系上細繩，繩的另一端越過定滑輪各掛一個小盤，盤內分別放著數量不等的砝碼，使砝碼盤和盤內砝碼的總質量遠小于小車的質量、分別用天平測出兩個砝碼盤和盤內砝碼的總質量上述實驗步驟，正確的擺列序次是________、3、(2017·山東理綜·23(1))圖15某同學設計了如圖15所示的裝置來研究加快度與力的關系、彈簧秤固定在一適合的木板上，桌面的右側沿固定一支表面圓滑的鉛筆以取代定滑輪，細繩的兩端分別與彈簧秤的掛鉤和礦泉水瓶連接、在桌面上畫出兩條平行線MN、PQ，并測出間距d.開始時將木板置于MN處，現緩慢向瓶中加水，直到木板方才開始運動為止，記下彈簧秤的示數F0，以此表示滑動摩擦力的大小、再將木板放回原處并按住，連續(xù)向瓶中加水后，記下彈簧秤的示數F1，而后開釋木板，并用秒表記下木板運動到PQ處的時間t.①木板的加快度可以用、表示為a＝________；為了減小丈量加快度的有時偏差可以dt采納的方法是(一種即可)______________________________________________________.②改變瓶中水的質量重復實驗，確立加快度a與彈簧秤示數F1的關系、以以下圖象能表示該同學實驗結果的是( )③用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法對比，它的長處是________、A、可以改變滑動摩擦力的大小B、可以更方便地獲取多組實驗數據C、可以比較精確地測出摩擦力的大小D、可以獲取更大的加快度以提升實驗精度4、(2017·江蘇·11)圖16為了研究遇到空氣阻力時，物體運動速度隨時間的變化規(guī)律，某同學采納了“加快度與物體質量、物體受力關系”的實驗裝置(如圖16所示)、實驗時，均衡小車與木板之間的摩擦力后，在小車上安裝一薄板，以增大空氣對小車運動的阻力、往砝碼盤中加入一小砝碼，在開釋小車________(選填“以前”或“以后”)接通打點計時器的電源，在紙帶上打出一系列的點、從紙帶上采納假設干計數點進行丈量，得出各計數點的時間t與速度v的數據以下表：時間t/s00.501.001.502.002.50速度v/(m·s－1)0.120.190.230.260.280.29請依據實驗數據在圖17中作出小車的v－t圖象、圖17經過對實驗結果的分析，該同學以為：跟著運動速度的增添，小車所受的空氣阻力將變大，你能否贊同他的看法？請依據v－t圖象簡要論述原由、答案課堂研究例1(1)否(2)0.88(3)在計算小車所受的合外力時未計入砝碼盤的重力(只要涉及“未