第2節(jié)實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系1實驗原理(1)探究方法控制變量法控制小車的質(zhì)量M不變，改變拉力F，探究加速度a與力F的關(guān)系?？刂扑鶔觳鄞a的質(zhì)量m不變，即力F不變，改變小車的質(zhì)量M，探究加速度a與質(zhì)量M的關(guān)系。(2)要測量的物理量小車與其上砝碼的總質(zhì)量M。小車受的拉力F(所掛槽碼的重力)。小車的加速度a。2實驗器材打點計時器、紙帶、復(fù)寫紙、小車、一端附有定滑輪的長鋁板、槽碼、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。典型考點一實驗原理和方法1在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中，滲透了研究問題的多種科學(xué)方法：(1)實驗環(huán)境的等效法：_。(2)實驗條件設(shè)計的科學(xué)方法：_。(3)實驗原理的簡化：_，即當(dāng)小車質(zhì)量M車m砂時，細(xì)繩對小車的拉力大小近似等于砂及桶的總重力m砂g。(4)實驗數(shù)據(jù)處理的科學(xué)方法：_。(5)由a­M車圖像轉(zhuǎn)化為a­圖像，所用的科學(xué)方法：_。(以上各題均選填“理想實驗法”“圖像法”“平衡摩擦力法”“化曲為直法”“控制變量法”或“近似法”)答案(1)平衡摩擦力法(2)控制變量法(3)近似法(4)圖像法(5)化曲為直法解析(1)由于小車運動時受到摩擦阻力，所以要平衡摩擦力，以減小實驗誤差，稱為平衡摩擦力法。(2)在探究加速度、力與質(zhì)量三者關(guān)系時，先保持其中一個量不變，來探究其他兩個量之間的關(guān)系，稱為控制變量法。(3)當(dāng)小車質(zhì)量M車m砂時，細(xì)繩對小車的拉力大小近似等于砂及桶的總重力m砂g，稱為近似法。(4)通過圖像研究實驗的結(jié)果，稱為圖像法。(5)在作圖時，由a­M車圖像轉(zhuǎn)化為a­圖像，使圖線由曲線轉(zhuǎn)化為直線，稱為化曲為直法。典型考點二實驗步驟及注意事項2在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中，某組同學(xué)用如圖所示裝置，采用控制變量的方法，來研究小車質(zhì)量不變的情況下，小車的加速度與小車受到的力的關(guān)系，下列措施中正確的是()首先要平衡摩擦力，使小車受到的合力就是細(xì)繩對小車的拉力平衡摩擦力的方法就是在砂桶中添加砝碼，使小車能勻速滑動每次改變拉小車的拉力后都需要重新平衡摩擦力實驗中通過在砂桶中增加砝碼來改變小車受到的拉力實驗中應(yīng)先放小車，然后再開打點計時器的電源實驗中繩子拉力方向跟平板平行ABC D答案D解析實驗時首先要平衡摩擦力，使小車受到的合力就是細(xì)繩對小車的拉力，故正確；平衡摩擦力的方法就是小車與紙帶相連，小車前面不掛砂桶，把小車放在墊有墊塊的平板上并給小車一個初速度，看小車能否做勻速直線運動，故錯誤；每次改變拉小車的拉力后都不需要重新平衡摩擦力，故錯誤；實驗中通過在砂桶中增加砝碼來改變小車受到的拉力，故正確；實驗中應(yīng)先接通電源，后放開小車，故錯誤；實驗中繩子拉力方向跟平板平行，故正確。故選D。典型考點三實驗數(shù)據(jù)處理及誤差分析3某同學(xué)在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中，采用如圖甲所示的裝置。(1)在平衡小車與長木板之間摩擦力的過程中，打出了一條紙帶如圖乙所示。計時器打點的時間間隔為0.02 s。從比較清晰的點起，每5個點取一個計數(shù)點，量出相鄰計數(shù)點之間的距離，根據(jù)圖中給出的數(shù)據(jù)求出該小車的加速度a_ m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。(2)如圖丙所示為該同學(xué)在探究加速度a與力F的關(guān)系時，根據(jù)測量數(shù)據(jù)作出的a­F圖像，說明實驗存在的問題是_。答案(1)0.16(2)平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力解析(1)小車的加速度a m/s20.16 m/s2。(2)由圖線可知，當(dāng)力F達到一定值時，小車才有加速度，原因是平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力。典型考點四實驗創(chuàng)新4為了探究加速度與力的關(guān)系，使用如圖所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進行實驗。其中G1、G2為兩個光電門，它們與數(shù)字計時器相連，當(dāng)滑行器通過G1、G2光電門時，光束被遮擋的時間t1、t2都可以被測量并記錄。滑行器連同上面固定的一條形擋光片的總質(zhì)量為M，擋光片寬度為D，光電門間距離為x，牽引砝碼的質(zhì)量為m?；卮鹣铝袉栴}。(1)實驗開始時應(yīng)先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺釘，使氣墊導(dǎo)軌水平，在不增加其他儀器的情況下，判定調(diào)節(jié)是否到位的方法是_。(2)若取M0.4 kg，改變m的值，進行多次實驗，以下m的取值不合適的一個是_。Am15 gBm215 gCm340 g Dm4400 g(3)在此實驗中，需要測得每一個牽引力對應(yīng)的加速度，其中求得的加速度的表達式為_(用t1、t2、D、x表示)。答案(1)取下牽引砝碼，滑行器放在任意位置都不動(或取下牽引砝碼，輕推滑行器，用數(shù)字計時器記錄的每一個光電門的光束被遮擋的時間t都相等)(2)D(3)a解析(1)取下牽引砝碼，滑行器放在任意位置都不動；或取下牽引砝碼，輕推滑行器，用數(shù)字計時器記錄的每一個光電門的光束被遮擋的時間t都相等。(2)實驗要求mM，而M0.4 kg，故當(dāng)m400 g時不符合要求。(3)滑行器通過光電門G1時的速度v1，通過光電門G2時的速度v2?；衅髯鰟蚣铀龠\動，根據(jù)運動學(xué)公式vv2ax，可得a。- 5 -