【物理】2020届一轮复习人教版第三章实验四探究加速度与力、质量的关系学案 3页

第三章 实验四探究加速度与力、质量的关系 ‎[实验基础]‎ ‎[实验目的]‎ ‎1．学会用控制变量法研究物理规律。‎ ‎2．探究加速度与力、质量的关系。‎ ‎3．掌握利用图像处理数据的方法。‎ ‎[实验原理]‎ 采取控制变量法，即先控制一个参量——小车的质量M不变，探究加速度a与力F的关系；再控制小盘和砝码的质量不变，即力不变，探究加速度a与小车质量M的关系。‎ ‎[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，复写纸，托盘天平，米尺。‎ ‎[实验步骤]‎ ‎1．用天平测量小盘的质量m0和小车的质量M0。‎ ‎2．按实验原理图所示把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(即不给小车加牵引力)。‎ ‎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板，反复移动薄木板的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态。这时，小车拖着纸带运动时受到的摩擦阻力恰好与小车所受的重力在斜面方向上的分力平衡。‎ ‎4．把小车停在打点计时器处，并在小盘内放入适量的砝码，挂上小盘和砝码，先接通电源，再让小车拖着纸带在木板上匀加速下滑，打出一条纸带。‎ ‎5．改变小盘内砝码的个数，重复步骤(4)，并多做几次。‎ ‎6．保持小盘内的砝码个数不变，在小车上放上砝码改变小车的质量，让小车在木板上滑动打出纸带。‎ ‎7．改变小车上砝码的个数，重复步骤(6)。‎ ‎[数据处理]‎ ‎1．保持小车质量不变时，计算各次小盘和砝码的重力(作为小车的合力)及对应纸带的加速度填入表(一)中。‎ 表(一)‎ 实验次数 加速度a/(m·s－2)‎ 小车受力F/N ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎2．保持小盘内的砝码个数不变时，计算各次小车和砝码的总质量及对应纸带的加速度，填入表(二)中。‎ 表(二)‎ 实验次数 加速度a/(m·s－2)‎ 小车和砝码的总质量M/kg ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎3．需要记录各组对应的加速度a与小车所受牵引力F，然后建立直角坐标系，用纵坐标表示加速度a，横坐标表示作用力F，描点画a F图像，如果图像是一条过原点的直线，便证明加速度与作用力成正比。再记录各组对应的加速度a与小车和砝码总质量M，然后建立直角坐标系，用纵坐标表示加速度a，横坐标表示总质量的倒数，描点画a 图像，如果图像是一条过原点的直线，就证明了加速度与质量成反比。‎ ‎[误差分析]‎ ‎1．因实验原理不完善造成误差：本实验中用小盘和砝码的总重力代替小车受到的拉力(实际上小车受到的拉力要小于小盘和砝码的总重力)，存在系统误差。‎ ‎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。‎ ‎[注意事项]‎ ‎1．在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细线系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，并要让小车拖着打点的纸带运动。‎ ‎2．实验步骤2、3不需要重复，即整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和砝码的总质量还是改变小车和砝码的总质量，都不需要重新平衡摩擦力。‎ ‎3．每条纸带必须在满足小车与车上所加砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下打出。只有如此，小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力。‎ ‎4．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，再放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车。‎ ‎[演练考法]‎ ‎(2017·11月浙江学考)在做“探究加速度与力、质量的关系”实验中，‎ ‎(1)下列仪器需要用到的是________(多选)；‎ ‎(2)下列说法正确的是________(多选)；‎ A．先释放纸带再接通电源 B．拉小车的细线应尽可能与长木板平行 C．纸带与小车相连端的点迹较疏 D．轻推小车，拖着纸带的小车能够匀速下滑说明摩擦力已被平衡 ‎(3)如图所示是实验时打出的一条纸带，A、B、C、D…为每隔4个点取的计数点，据此纸带可知小车在D点的速度大小为________m/s(小数点后保留两位)。‎ 解析：(1)本实验通过纸带打点分析求解物体的加速度，利用控制变量法，通过改变小车或重物的质量，从而研究加速度与质量、合外力之间的关系，所以选择仪器A、D。‎ ‎(2)实验时应先接通打点计时器电源，后释放小车，为了保证细线拉力不用分解，所以细线要尽可能与木板平行，所以选项A错误、B正确；小车刚开始运动时速度较小，所以纸带与小车相连端的点迹较密，选项C错误；拖着纸带的小车能够匀速下滑说明恰好平衡摩擦力，选项D正确。‎ ‎(3)根据vD＝＝ m/s＝0.206 m/s，保留小数点后两位，所以答案为0.21 m/s。‎ 答案：(1)AD　(2)BD　(3)0.21‎