第三章 实验4 探究加速度与物体受力、物体质量的关系-【金版教程】2023高考物理一轮复习创新方案课件PPT（新教材）

牛顿运动定律 第三章 实验四　探究加速度与物体受力、物体质量的关系 科学探究梳理 实验方案1　用阻力补偿法探究加速度与力、质量的关系 探究加速度与力、质量的关系。 1．保持小车质量不变，通过改变槽码的个数改变小车所受的拉力，探究加速度与拉力的定量关系。 2．保持小车所受的拉力不变，通过在小车上增加重物改变小车的质量，探究加速度与质量的定量关系。 打点计时器、纸带、复写纸片、小车、一端附有定滑轮的长木板、槽码(若干个)、夹子、细绳、垫木、低压交流电源、导线、天平(带有一套砝码)、刻度尺。 1．称量质量——用天平测量小车的质量M0。 2．安装器材——按照如图所示装置把实验器材安装好，只是不把悬挂槽码的细绳系在小车上(即不给小车牵引力)。 3．补偿阻力——在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，反复移动薄木块的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态。 4．让小车靠近打点计时器，挂上槽码，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。计算槽码的重力，即为小车所受的合力，由纸带计算出小车的加速度，并把力和对应的加速度填入表1中。 5．改变槽码的质量，重复步骤4，并多做几次。 6．保持槽码的质量不变，在小车上放上砝码改变小车的质量，让小车在木板上运动打出纸带。计算小车上砝码和小车的总质量M，并由纸带计算出小车对应的加速度，并将所对应的质量和加速度填入表2中。 7．改变小车上砝码的个数，重复步骤6，并多做几次。 表1　小车质量一定 表2　小车所受的拉力一定 拉力F 加速度a 质量M 加速度a 2．阻力补偿不准确造成误差。在补偿阻力时，除了不挂槽码之外，其他均应该与实验测量时的操作一致(比如要挂好纸带、接通打点计时器等)，小车匀速运动的标志是打点计时器打出的纸带上各相邻两点间的距离相等。阻力补偿不足或过度都会引起误差。 3．质量的测量、纸带上打点计时器打点间隔距离的测量、细绳或纸带不与木板平行等都会引起误差。 4.“验证牛顿第二定律”实验得到的理想a­F图像应是一条过原点的直线，但由于实验误差影响，常出现如图所示的三种情况(说明见下表)。 图线 特征 产生原因 ① 图线的上部弯曲 当小车受力F较大时，不满足“槽码的总质量远小于小车和小车上砝码的总质量”的条件 ② 图线在a轴的截距大于0 补偿阻力时长木板的倾角过大，F＝0(即不挂槽码)时小车就具有了加速度 ③ 图线在F轴的截距大于0 补偿阻力时长木板的倾角过小，或未补偿阻力，只有当F增加到一定值时，小车才获得加速度 1．补偿阻力：在补偿阻力时，不要把悬挂槽码的细绳系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，且要让小车拖着纸带匀速运动。 2．不重复补偿阻力：补偿了阻力后，不管以后是改变槽码的质量还是改变小车和小车上砝码的总质量，都不需要重新补偿阻力。 3．实验条件：每条纸带都必须在满足小车和小车上砝码的总质量远大于槽码的质量的条件下打出。只有如此，槽码的重力才可视为小车受到的拉力。 4．一先一后一按住：改变拉力或小车质量后，每次实验开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，后放开小车，且应在小车到达定滑轮前按住小车。 5．作图：作图时，两坐标轴单位长度的比例要适当，要使尽可能多的点落在所作直线上，不在直线上的点应尽可能均匀地分布在所作直线两侧。 实验方案2　通过位移之比测量加速度之比 将两辆相同的小车放在水平木板上，前端各系一条细线，线的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘中可以放不同的重物。把木板一端垫高，参考方案1的方法补偿阻力的影响。 两小车后端各系一条细线，用一个物体，例如黑板擦，把两条细线同时按压在木板上(如图所示)。抬起黑板擦，两小车同时开始运动，按下黑板擦，两小车同时停下来。用刻度尺测出两小车移动的位移x1、x2。由于两小车运动时间t相同，从它们的位移之比就可以得出加速度之比。 在盘中重物相同的情况下，通过增减小车中的重物改变小车的质量。 科学探究精研 考点1　教材原型实验 例1　“探究加速度与物体受力的关系”的实验装置如图甲所示。 (1)实验的五个步骤如下： a．将纸带穿过打点计时器并将一端固定在小车上； b．把细线的一端固定在小车上，另一端通过定滑轮与小桶相连； c．补偿阻力，让小车做匀速直线运动； d．接通电源后释放小车，小车在细线拉动下运动，测出小桶(和沙)的重力mg，作为细线对小车的拉力F，利用纸带测量出小车的加速度a； e．更换纸带，改变小桶内沙的质量，重复步骤d的操作。 按照实验原理，这五个步骤的先后顺序应该为：________(将序号排序)。 acbde (2)实验中打出的某一条纸带如图乙所示。相邻计数点间的时间间隔是0.1 s，由此可以算出小车运动的加速度是________ m/s2。 1.46 (3