第三章 实验四 探究加速度与力、质量的关系-（讲义）【红对勾讲与练】2024版新高考物理大一轮复习全新方案

第三章 运动和力的关系 实验四 探究加速度与力、质量的关系   1.实验目的 (1)学会应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)掌握利用图像处理数据的方法。 2.实验原理 (1)控制变量法 ①保持质量不变,探究加速度与合力的关系。 ②保持合力不变,探究加速度与质量的关系。 (2)求加速度 a= x4+x5+x6-x1-x2-x3 9T2 或a=Δx T2 。 3.实验器材 小车、砝码、小盘、细绳、一端附有定滑轮的长 木板、垫木、打点计时器、 、导线两 根、纸带、天平、米尺。 4.实验步骤 (1)质量的测量:用天平测量小盘和砝码的质 量m'和小车的质量m。 (2)安装:按照如图所示装置把实验器材安装 好,只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(即 不给小车施加 )。 (3)用阻力补偿法测合力:在长木板的不带定 滑轮的一端下面垫上一块薄木块,使小车能 下滑。 (4)操作 ①小盘通过细绳绕过定滑轮系于小车上,先 后 ,断开电源,取下纸带, 编号码。 ②保持小车的质量m 不变,改变小盘和砝码 的质量m',重复步骤①。 ③在每条纸带上选取一段比较理想的部分, 测加速度a。 ④描点作图,作a F 的图像。 ⑤保持小盘和砝码的质量m'不变,改变小车 质量m,重复步骤①和③,作a 1m 图像。 5.数据处理 (1)利用逐差法求a。 (2)以a 为纵坐标,F 为横坐标,描点、画线, 如果该线为过原点的直线,说明a与F 成正比。 (3)以a 为纵坐标,1m 为横坐标,描点、画线, 如果该线为过原点的直线,就能判定a 与m 成反比。 6.注意事项 (1)用阻力补偿法测合力:适当垫高木板不带 定滑轮的一端,使小车的重力沿斜面方向的 分力正好平衡小车和纸带受到的阻力。在用 阻力补偿法测合力时,不要把悬挂小盘的细 绳系在小车上,让小车拉着穿过打点计时器 的纸带 运动。 (2)不用重复用阻力补偿法测合力。 (3)实验条件: 。 (4)一先一后一按:改变拉力或小车质量后, 每次开始时小车应尽量靠近 ,并应 先接通电源,后释放小车,且应在小车到达滑 轮前按住小车。 7.误差分析 (1)实验原理不完善:本实验用小盘和砝码的 总重力m'g 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。 (2)用阻力补偿法测合力不准确、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。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 071 hh   考点一 教材原型实验 考向1 实验基本操作 【例1】 做“探究加速度与力、质量的关系”实验 时,图甲是教材中的实验方案;图乙是拓展 方案,其实验操作步骤如下: (ⅰ)挂上托盘和砝码,改变木板的倾角,使 质量为 M 的 小 车 拖 着 纸 带 沿 木 板 匀 速 下滑; (ⅱ)取下托盘和砝码,测出其总质量为m, 让小车沿木板下滑,测出加速度a; (ⅲ)改变砝码质量和木板倾角,多次测量, 通过作图可得到a F 的关系。 (1)实验获得如图所示的纸带,计数点a、b、 c、d、e、f 间均有四个点未画出,则在打d 点 时小车的速度大小vd= m/s(保留 两位有效数字)。 (2)需要满足条件M≫m 的方案是 (选填“甲”“乙”或“甲和乙”,下同);在作a F 图像时,把mg 作为F 值的是 。 考向2 数据处理和误差分析 【例2】 (2022·北京房山区一模)“探究加速度 与力、质量的关系”的实验中,某同学在正确 操作下打出了一条纸带,从比较清晰的点迹 起,在纸带上标出了连续的5个计数点0、1、 2、3、4,相邻两个计数点之间都有4个点迹没 有标出,测出各计数点到0点之间的距离,如 图所示。已知打点计时器接在频率为50 Hz 的交流电源两端。 (1)打点计时器打下计数点2时小车的速度 大小v2= m/s(结果保留两位有效 数字)。 (2)另一名同学利用力的传感器改进实验, 如图甲所示。将力传感器固定在小车上,然 后把绳的一端固定在传感器挂钩上,用