第三章 实验4 探究加速度与物体受力、物体质量的关系-【导与练】2024高考物理一轮复习高中总复习第1轮教师用书word（新教材，粤教版）

实验4　探究加速度与物体受力、物体质量的关系 一、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.掌握运用图像处理问题的方法。 二、实验原理与设计 1.保持滑块的质量不变,改变小桶中的橡皮泥质量,即改变外力,探究加速度与力的定量关系。 2.保持滑块的外力不变,改变滑块的质量,探究加速度与质量的定量关系。 三、实验器材及装置图 数字计时器、光电门、气垫导轨、滑块、遮光条、气源、刻度尺、细绳、小桶、橡皮泥、砝码、电源、导线、天平。 四、实验步骤 1.用天平测量滑块(包括上面的遮光条和砝码)的质量为M,记录在表格中。 2.按图示将实验器材安装好,将气垫导轨调节水平,用导轨旁边的刻度尺测出两光电门之间的距离s,用刻度尺测出固定在滑块上遮光条的宽度Δs。 3.将装有橡皮泥的小桶通过细绳系在滑块上,滑块在绳的拉力F作用下加速运动,记下滑块上遮光条通过两个光电门所经历的时间Δt1、Δt2。 4.保持滑块的质量不变,通过增减橡皮泥的数量来改变拉力F的大小。重复多次实验,把实验数据记录在表格中。 5.保持橡皮泥及小桶的质量不变,以维持滑块受到的拉力不变,通过在滑块上增加或减少砝码来改变滑块的质量。仿照上面的步骤进行实验,把实验数据记录在表格中。 五、数据处理 1.把滑块质量不变时的数据填入表中。 说明:滑块加速度的计算方法: 根据v1=和v2=,可计算出滑块经过两光电门时的瞬时速度,再由-=2as,可计算出滑块的加速度。 橡皮泥 及小桶 的质量 m/kg 滑块所 受拉力 大小的 近似值 F/N 滑块通 过光电 门1的 速度v1/ (m·s-1) 滑块通 过光电 门2的 速度v2/ (m·s-1) 两光电 门间的 距离 s/m 滑块加 速度的 计算值 a/ (m·s-2) 以a为纵坐标,F为横坐标,根据数据作a-F图像,通过拟合测量点,作出图像找出规律,分析a与F的关系。 2.把滑块拉力不变时的实验数据填入表中。 滑块(含 遮光条 和砝码) 的质量 M/kg 滑块通过 光电门1的 速度v1/ (m·s-1) 滑块通过 光电门2的 速度v2/ (m·s-1) 两光电门 间的距离 s/m 滑块加速 度的计算 值a/ (m·s-2) 分别以a为纵坐标,M和为横坐标,根据数据作a-M图像和a-图像,分析a与M的关系。 六、误差分析 类型 产生原因 减小方法 偶然 误差 质量测量不准,遮光条宽度和光电门间距测量不准 多次测量求平均值 滑块所受拉力测量不准 使细绳和气垫导轨平行 作图不准 使尽可能多的点落在直线上或均匀分布在直线两侧,误差较大的点舍去 系统 误差 小桶和橡皮泥受到的重力代替滑块所受的拉力 小桶和橡皮泥的总质量远小于滑块(包含遮光条和砝码)的质量 七、注意事项 1.实验条件:实验中滑块(含遮光条和砝码)的质量远大于小桶及橡皮泥的总质量。只有如此,小桶及橡皮泥受到的重力才可作为滑块受到的拉力。 2.作图像:作图时两坐标轴标度比例要适当,各量须采用国际单位,这样作图线时,坐标点间距不至于过密,误差会小些。要通过尽可能多的点作图线,不在图线上的点应尽可能均匀分布在图线两侧,偏离图线较远的点应舍去。 考点一　基础性实验 [例1] [实验原理分析和数据处理] (2020·北京卷,15)在“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验中,做如下探究: (1)为猜想加速度与质量的关系,可利用图1所示装置进行对比实验。两小车放在水平板上,前端通过钩码牵引,后端各系一条细线,用板擦把两条细线按在桌上,使小车静止。抬起板擦,小车同时运动,一段时间后按下板擦,小车同时停下。对比两小车的位移,可知加速度与质量大致成反比。关于实验条件,下列正确的是　　　　(填选项前的字母)。  A.小车质量相同,钩码质量不同 B.小车质量不同,钩码质量相同 C.小车质量不同,钩码质量不同 (2)某同学为了定量验证(1)中得到的初步关系,设计实验并得到小车加速度a与质量M的7组实验数据,如表所示。在图2所示的坐标纸上已经描好了6组数据点,请将余下的一组数据描在坐标纸上,并作出a-图像。 次数 1 2 3 4 5 6 7 a/(m· s-2) 0.62 0.56 0.48 0.40 0.32 0.24 0.15 M/kg 0.25 0.29 0.33 0.40 0.50 0.71 1.00 (3)在探究加速度与力的关系实验之前,需要思考如何测“力”。请在图3中画出小车受力的示意图。为了简化“力”的测量,下列说法正确的是