《2019版高考物理總復(fù)習(xí) 實驗創(chuàng)新增分 專題四 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系學(xué)案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019版高考物理總復(fù)習(xí) 實驗創(chuàng)新增分 專題四 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系學(xué)案（18頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、實驗四探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系一、實驗?zāi)康?學(xué)會用控制變量法探究物理規(guī)律。2探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。3學(xué)會利用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)的方法。4學(xué)會近似代替法的思想。二、實驗原理1當(dāng)質(zhì)量一定時，研究加速度與合外力的關(guān)系aF合。2當(dāng)合外力一定時，研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系a。三、實驗器材打點計時器、紙帶、復(fù)寫紙片、小車、一端附有定滑輪的長木板、小盤、砝碼、夾子、細(xì)繩、低壓交流電源、導(dǎo)線、天平(帶有一套砝碼)、刻度尺。四、實驗步驟1稱量質(zhì)量：用天平測量小盤的質(zhì)量m0和小車的質(zhì)量M。2儀器安裝：按照如圖所示裝置把實驗器材安裝好，只是不把懸掛小盤的細(xì)線系在小車上(即不給小車牽引力)。3平衡摩擦力：在長木板

2、的不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木塊，使小車在斜面上做勻速直線運動。4數(shù)據(jù)計算和記錄(1)保持小車的質(zhì)量不變：把小車靠近打點計時器，掛上小盤和砝碼，先接通電源，再讓小車拖著紙帶在木板上勻加速下滑，打出一條紙帶。計算小盤和砝碼的重力，即為小車所受的合力，由紙帶計算出小車的加速度，并把力和對應(yīng)的加速度填入表(一)中。改變小盤內(nèi)砝碼的個數(shù)，并多做幾次。(2)保持小盤內(nèi)的砝碼個數(shù)不變：在小車上放上砝碼改變小車的質(zhì)量，讓小車在木板上滑動打出紙帶。計算砝碼和小車的總質(zhì)量M，并由紙帶計算出小車對應(yīng)的加速度，并將所對應(yīng)的質(zhì)量和加速度填入表(二)中。改變小車上砝碼的個數(shù)，并多做幾次。 表(一)實驗次數(shù)加速度a/

3、(ms2)小車受力F/N123表(二)實驗次數(shù)加速度a/(ms2)小車和砝碼的總質(zhì)量M/kg小車和砝碼的總質(zhì)量的倒數(shù)/kg1123五、數(shù)據(jù)處理1計算加速度：先在紙帶上標(biāo)明計數(shù)點，測量各計數(shù)點間的距離，根據(jù)逐差法計算各條紙帶對應(yīng)的加速度。2作圖象找關(guān)系：根據(jù)記錄的各組對應(yīng)的加速度a與小車所受牽引力F，建立直角坐標(biāo)系，描點畫aF圖象。如果圖象是一條過原點的傾斜直線，便證明加速度與作用力成正比。再根據(jù)記錄的各組對應(yīng)的加速度a與小車和小車上砝碼總質(zhì)量M，建立直角坐標(biāo)系，描點畫a圖象，如果圖象是一條過原點的傾斜直線，就證明了加速度與質(zhì)量成反比。六、誤差分析1系統(tǒng)誤差以小車、小盤和砝碼整體為研究對象得mg

4、(Mm)a以小車為研究對象得FMa，求得Fmgmg”或“”)鋼球球心通過光電門的瞬時速度。答案(1)mg(2)解析(1)鋼球通過光電門A、B時的瞬時速度分別為vA、vB，由vv2ah得，加速度a，由牛頓第二定律得mgfma，解得fmg。(2)由勻變速直線運動的規(guī)律可知，鋼球通過光電門的平均速度等于中間時刻的瞬時速度，而球心通過光電門的中間位移的速度大于中間時刻的瞬時速度，因此鋼球通過光電門的平均速度小于鋼球球心通過光電門的瞬時速度。5(2017廣東執(zhí)信中學(xué)模擬)(1)如圖甲所示為某同學(xué)所安裝的“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗裝置。在“驗證牛頓第二定律”的實驗中，為了使小車受到合外力等于砝碼

5、和砝碼盤的總重量，通常采用如下兩個措施：A平衡摩擦力：將長木板無滑輪的一端下面墊一小木塊，反復(fù)移動木塊的位置，直到小車在砝碼盤的拉動下帶動紙帶與小車一起做勻速直線運動；B在調(diào)整砝碼多少的過程中，要保證砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量M。以上哪一個措施中有何重大錯誤？(說明錯誤點)_ _。如圖是上述實驗打出的一條紙帶，已知打點計時器的打點周期是0.02 s，結(jié)合圖乙給出的數(shù)據(jù)(單位：cm)，求出小車運動加速度的大小為_m/s2，并求出紙帶中P點瞬時速度的大小為_m/s。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)(2)某實驗小組設(shè)計了如圖a所示的實驗裝置，通過改變重物的質(zhì)量，利用計算機(jī)可得滑塊運動的

6、加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象。他們在軌道水平和傾斜的兩種情況下分別做了實驗，得到了兩條aF圖線，如圖b所示。圖線_(填“甲”或“乙”)是在軌道左側(cè)抬高成為斜面情況下得到的?；瑝K和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量m_kg，滑塊和軌道間的動摩擦因數(shù)_。答案(1)A有錯誤，平衡摩擦力時不能懸掛砝碼盤4.02.6 (2)甲 0.5 0.2解析(1)A有錯誤，平衡摩擦力時不能懸掛砝碼盤。小車運動的加速度計算表達(dá)式為：a m/s24.0 m/s2，紙帶中P點瞬時速度大小為vP m/s2.6 m/s。(2)由圖象可知，當(dāng)F0時，a0。也就是說當(dāng)繩子上沒有拉力時小車就有加速度，該同學(xué)實驗操作中平衡摩擦力過大，即傾

7、角過大，平衡摩擦力時木板的左端墊得過高。所以圖線甲是在軌道左側(cè)抬高成為斜面情況下得到的。根據(jù)Fma得a。所以滑塊運動的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象斜率等于滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量的倒數(shù)。由圖得加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象斜率k2，所以滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量m0.5 kg；在水平軌道上F1 N時，加速度a0，根據(jù)牛頓第二定律得Fmg0，解得0.2。6(2017江門模擬)如圖甲所示是某同學(xué)探究加速度與力的關(guān)系的實驗裝置。他在氣墊導(dǎo)軌上安裝了一個光電門B?；瑝K上固定一遮光條，滑塊用細(xì)線繞過氣墊導(dǎo)軌左端的定滑輪與力傳感器相連，傳感器下方懸掛鉤碼，每次滑塊都從A處由靜止釋放。(1)

8、該同學(xué)用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度d，如圖乙所示，則d_mm。(2)實驗時，將滑塊從A位置由靜止釋放，由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門B的時間t，若要得到滑塊的加速度，還需要測量的物理量是_。(3)下列不必要的一項實驗要求是_。(填選項前的字母)A應(yīng)使滑塊質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量B應(yīng)使A位置與光電門間的距離適當(dāng)大些C應(yīng)將氣墊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)水平D應(yīng)使細(xì)線與氣墊導(dǎo)軌平行(4)改變鉤碼質(zhì)量，測出對應(yīng)的力傳感器的示數(shù)F和遮光條通過光電門的時間t，通過描點作出線性圖象，研究滑塊的加速度與力的關(guān)系，處理數(shù)據(jù)時應(yīng)作出_填“t2F”“F”或“F”圖象。答案(1)2.30(2)遮光條到光電門的距離L(3)A(4

9、)F解析(1)由圖知第6條刻度線與主尺對齊，d2 mm60.05 mm2.30 mm。(2)實驗時，將滑塊從A位置由靜止釋放，由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門B的時間t，滑塊經(jīng)過光電門時的瞬時速度可近似認(rèn)為是滑塊經(jīng)過光電門的平均速度。根據(jù)運動學(xué)公式v22ax知若要得到滑塊的加速度，還需要測量的物理量是遮光條到光電門的距離L。(3)拉力是直接通過力傳感器測量的，故與小車質(zhì)量和鉤碼質(zhì)量大小關(guān)系無關(guān)，故A項不必要；應(yīng)使A位置與光電門間的距離適當(dāng)大些，有利于減小誤差，故B項必要；應(yīng)將氣墊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)水平，拉力才等于合力，故C項必要；要保持拉線方向與木板平面平行，拉力才等于合力，故D項必要；故選A。(4)由

10、題意可知，該實驗中保持小車質(zhì)量M不變，因此有：v22aL，v，a，2L，所以研究滑塊的加速度與力的關(guān)系，處理數(shù)據(jù)時應(yīng)作出F圖象。7(2016全國卷)某物理課外小組利用圖a中的裝置探究物體加速度與其所受合外力之間的關(guān)系。圖中，置于實驗臺上的長木板水平放置，其右端固定一輕滑輪，輕繩跨過滑輪，一端與放在木板上的小滑車相連，另一端可懸掛鉤碼。本實驗中可用的鉤碼共有N5個，每個質(zhì)量均為0.010 kg。實驗步驟如下：(1)將5個鉤碼全部放入小車中，在長木板左下方墊上適當(dāng)厚度的小物塊，使小車(和鉤碼)可以在木板上勻速下滑。(2)將n(依次取n1,2,3,4,5)個鉤碼掛在輕繩右端，其余Nn個鉤碼仍留在小車

11、內(nèi)；用手按住小車并使輕繩與木板平行。釋放小車，同時用傳感器記錄小車在時刻t相對于其起始位置的位移s，繪制st圖象，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后可得到相應(yīng)的加速度a。(3)對應(yīng)于不同的n的a值見下表。n2時的st圖象如圖b所示；由圖b求出此時小車的加速度(保留兩位有效數(shù)字)，將結(jié)果填入下表。n12345a/(ms2)0.20_0.580.781.00(4)利用表中的數(shù)據(jù)在圖c中補齊數(shù)據(jù)點，并作出an圖象。從圖象可以看出：當(dāng)物體質(zhì)量一定時，物體的加速度與其所受的合外力成正比。(5)利用an圖象求得小車(空載)的質(zhì)量為_kg(保留兩位有效數(shù)字，重力加速度取g9.8 m/s2)。(6)若以“保持木板水平”來代替步驟(

12、1)，下列說法正確的是_(填入正確選項前的標(biāo)號)。Aan圖線不再是直線Ban圖線仍是直線，但該直線不過原點Can圖線仍是直線，但該直線的斜率變大答案(3)0.40(4)如圖所示(5)0.45(6)BC解析(3)因為小車做初速度為零的勻加速直線運動，故在圖b中任選一組數(shù)據(jù)代入公式sat2，可得a0.40 m/s2。(4)將n2,3,5時的點描到圖c中，再連線。(5)當(dāng)掛n個鉤碼時，由牛頓第二定律方程可得nmg(5mM)a，故有an，則an圖象斜率k，可得M0.45 kg。(6)如果不平衡摩擦力，則有nmg(5n)mMg(5mM)a，得ang，說明圖線仍為直線，但不再過原點，并且斜率增大，B、C正確。18