3.4实验　探究加速度与力、质量的关系-【桂冠物理】2024高三物理一轮复习题型归纳技巧点拨（新高考专用）

第三章 牛顿运动定律 3.4实验　探究加速度与力、质量的关系 【考点预测】 1. 验证加速度与力成正比的实验步骤、数据处理与误差分析 2. 验证加速度与质量成反比的实验步骤、数据处理与误差分析 3. 验证牛顿第二定律实验图像的解读 4. 验证牛顿第二定律实验方法的改进 【方法技巧与总结】 数据处理 1.分析加速度a与拉力F的定量关系 由表1中记录的数据，以加速度a为纵坐标，以拉力F为横坐标，根据测量数据描点，然后作出a－F图像，如图所示，若图像是一条过原点的倾斜直线，就能说明a与F成正比． 2．分析加速度a与质量m的定量关系 由表2中记录的数据，以a为纵坐标，以为横坐标，根据测量数据描点，然后作出a－图像，如图所示．若a－图像是一条过原点的倾斜直线，说明a与成正比，即a与m成反比． 3．实验结论 (1)保持物体质量不变时，物体的加速度a与所受拉力F成正比． (2)保持拉力F不变时，物体的加速度a与质量m成反比． 【题型归纳目录】 题型一：验证加速度与力成正比的实验步骤、数据处理与误差分析 题型二：验证加速度与质量成反比的实验步骤、数据处理与误差分析 题型三：验证牛顿第二定律实验图像的解读 题型四：牛顿第二定律与曲线运动 【题型一】验证加速度与力成正比的实验步骤、数据处理与误差分析 【典型例题】 例1．（1）在“探究加速度与力、质量的关系”实验时，已提供了小车、一端附有定滑轮的长木板、纸带、带小盘的细线、刻度尺、天平、导线。当地重力加速度已知。为了完成实验，还要选取实验器材，其名称是 （漏选或选错得0分）。 A．弹簧测力计         B．学生电源 C．电磁打点计时器     D．质量已知的砝码（多个） （2）某同学实验后作出的图像如图甲所示，则    ①图中的直线不过原点的原因是 ． ②图中的直线发生弯曲的原因是 ． ③该同学要探究小车的加速度大小和质量的关系，应该保持拉力不变，得到多组数据后他应描绘的是 （填“”或“”）图像。 （3）在得到的一条纸带上，取连续的七个计时点，如图乙所示，相邻两计时点间的距离分别为，则打点时小车的速度大小为 ，小车的加速度大小为 。    【方法技巧与总结】 误差分析 1．系统误差：本实验用小盘和砝码的总重力mg代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力．小盘和砝码的总质量越接近于小车的质量，误差越大；反之，小盘和砝码的总质量越小于小车的质量，由此引起的误差就越小．因此，要求小盘和砝码的总质量远小于小车的质量是为了减小因实验原理不完善而引起的误差． 2．偶然误差：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． 练1．“探究加速度与力、质量的关系”的实验如图1      （1）实验中应该满足：钩码及砝码盘的总的质量和小车质量的关系为 。 （2）如图1为“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置，实验器材安装完后，从实验装置图可以看出实验遗漏掉的步骤是 此过程中要使小车在 （选填“挂”或“不挂”）钩码时恰好做 ； （3）打点计时器是一种计时仪器，其电源频率为50Hz，常用的电磁式打点计时器和电火花计时器，使用的都是 电（填“直流”或“交流”），它们是每隔 s打一个点。 （4）如图2为一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，，，，，相邻计数点的时间间隔为T=0.1s。 ①如果小车做匀加速运动，则纸带的 （填“左”或“右”）端和小车相连； ②D点的瞬时速度大小为 m/s，AD段平均速度大小为 m/s； ③运动小车的加速度大小为 m/s2.（结果保留两位有效数字） 【题型二】验证加速度与质量成反比的实验步骤、数据处理与误差分析 【典型例题】 例2．某兴趣小组在探究小车加速度a与质量m的关系实验中，平衡摩擦力后，得到的部分纸带数据如图所示，所用交变电流的频率为50Hz，相邻两计数点间有四个点未画出，根据图中的数据，回答下列问题： （1）打下点2时，小车的速度大小为 m/s，求出小车的加速度大小为 m/s2。（结果均保留两位有效数字）    （2）保持小车所受的拉力不变，改变小车质量m，分别测出不同质量时小车加速度a的数据如下表： 次数 1 2 3 4 5 质量m/kg 0.25 0.29 0.33 0.40 0.50 加速度 0.618 0.557 0.482 0.403 0.317 质量倒数 4.00 3.45 3.03 2.5