高考物理必考实验精细精讲 实验四 探究加速度与力、质量的关系学案.doc
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1、- 1 - / 11【2019【2019 最新最新】精选高考物理必考实验精细精讲精选高考物理必考实验精细精讲 实验四实验四 探究加探究加速度与力、质量的关系学案速度与力、质量的关系学案目录目录课前预习课前预习基础落实基础落实课堂互动课堂互动考点突破考点突破课前预习课前预习基础落实基础落实【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掌握利用图象处理数据的方法。【实验原理】探究加速度 a 与力 F 及质量 M 的关系时,应用的基本方法是控制变量法,即先控制一个参量小车的质量 M 不变,讨论加速度 a 与力 F 的关系,再控制小盘和砝码的质量不变,即力 F 不变,改变
2、小车质量 M,讨论加速度 a 与 M 的关系。【实验器材】打点计时器;纸带及复写纸;小车;一端附有定滑轮的长木板;小盘和砝码;细绳;低压交流电源;导线;天平;刻度尺。【实验步骤】1用天平测量小盘的质量 m0 和小车的质量 M0。- 2 - / 112按图实1 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
3、,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。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。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 aF 图
4、象,如果图象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- 3 - / 11纵坐标表示加速度 a,横坐标表示总质量的倒数,描点画 a图象,如果图象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
5、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。课堂互动课堂互动考点突破考点突破考点一考点一 实验原理及操作实验原理及操作例 1 某实验小组利用图实2 所示的装置探究加速度与力、质量- 4 - /
6、11的关系。(1)(多选)下列做法正确的是_(填字母代号)。A调节滑轮的高度,使牵引木块的细绳与长木板保持平行B在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时,将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上C实验时,先放开木块再接通打点计时器的电源D通过增减木块上的砝码改变质量时,不需要重新调节木板倾斜度(2)为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力,应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量_木块和木块上砝码的总质量。(选填“远大于” , “远小于”或“近似等于”)(3)甲、乙两同学在同一实验室,各取一套图实2 所示的装置放在水平桌面上,木块上均不放砝码,在没有平衡摩擦力的情况下,研
7、究加速度 a 与拉力 F 的关系,分别得到图实3 中甲、乙两条直线。设甲、乙用的木块质量分别为 m 甲、m 乙,甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为 甲、 乙,由图可知,m 甲 _m 乙 , 甲_ 乙。(选填“大于” “小于”或“等于”) 解析解析 (1)木块下滑时,受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力,要使拉力等于合力,应该使细绳与长木板平行且使重力的下滑分量 mgsin 等于摩擦力 mgcos ,即 mgsin mgcos (其中 为木板的倾角),故平衡摩擦力时,不能悬挂砝码桶,A 正确、B 错误;由平衡摩擦力的公式可知两边的质量 m 可以消去,故改变木块上的- 5 - / 11砝码的
8、质量时,木块及其上砝码的总重力的下滑力仍能和总的摩擦力抵消,不需要重新调节木板倾斜度,故 D 正确;通过纸带求木块加速度,要求打点计时器在纸带上打出足够多的点,这就要求将木块放在靠近打点计时器的位置,并且先接通打点计时器,待打点稳定后再释放小车,故选项 C 错误。(2)实验中平衡好摩擦力后,绳的拉力提供木块的合外力即 Fma;砝码桶及桶内砝码与木块运动的速度相等,由牛顿第二定律得mgFma,两式联立得 mg(mm)a,当 mm 时,mmm,mgma 即当 mm 时,砝码桶及桶内砝码的总重力近似等于木块运动时受到的拉力,故应选填“远小于” 。(3)实验中如果没有平衡摩擦,对木块进行受力分析,根据
9、牛顿第二定律 Fmgma,得 aFg,即 aF 图象中,斜率表示质量的倒数,a 轴上的截距的绝对值表示 g,结合图可得 m 甲乙。 答案答案 (1)AD(1)AD (2)(2)远小于远小于 (3)(3)小于小于 大于大于规律总结规律总结1在平衡摩擦力时,要取下细线和砝码盘(含砝码),但小车应连着纸带且接通电源。用手给小车一个初速度,如果纸带上打出的点的间隔是均匀的,表明小车受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡。平衡摩擦力后,不管以后是改变砝码盘和砝码的总质量还是改变小车和钩码的总质量还是改变小车和钩码的总质量,都不需要重新平衡摩擦力。- 6 - / 112在满足小车与车上所加钩码的总质量远
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