内容正文:
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一轮· 物理
实验技能 自主学习
实验要点 互动探究
随堂检测 巩固提升
实验四 探究加速度与物体受力、物体质量的关系
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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。
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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
利用光电门求瞬时速度v1和v2,然后由v22-v12=2as求加速度。
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3.实验器材
数字计时器、光电门、气垫导轨、滑块(带遮光条)、天平、橡皮泥、砝码、小桶、刻度尺。
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4.实验步骤
(1)实验装置如图所示,让滑块在砝码拉力的作用下做加速运动,记录下滑块通过光电门的速度、砝码的质量、两光电门之间的距离。
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(2)保持滑块质量不变,通过增加(或减少)砝码的数量来改变拉力的大小。重复实验多次。
(3)将实验结果填入表格,并计算每一次滑块的加速度a。
砝码的质量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)
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(4)用纵坐标表示加速度,横坐标表示作用力,根据实验结果画出滑块运动的a-F图像,从而得出a与F的关系。
(5)保持砝码的质量不变,即滑块所受的拉力不变,记下滑块通过光电门的速度v1、v2。
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在滑块上增加(或减少)橡皮泥来改变滑块的质量,重复进行几次实验,记下实验数据,将实验结果填入表格。
滑块(含橡皮泥) 的质量M/kg
滑块(含橡皮泥)质量的倒数/(kg-1)
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)
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(6)用纵坐标表示加速度,横坐标表示,画出滑块运动的a-图像,得出a与的关系,从而得出a与M的关系。
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1.数据处理
(1)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。
(2)以a为纵坐标,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。
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2.注意事项
(1)气垫导轨的气源不能长时间供气(不要超过3分钟),做完一组实验应立即关闭气垫导轨气源。
(2)实验之前应调节地脚螺丝,使不挂小桶时滑块通过两个光电门的时间相同,说明气垫导轨已被调平。
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(3)为了保证滑块所受的拉力近似地等于小桶的重力,实验过程中应使小桶的总质量远小于滑块的质量。
(4)作图时应使直线通过尽量多的点,不在线上的点均匀分布在线的两侧,偏离太远的点应舍去。
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命题点一 教材原型实验
角度1 实验原理与操作
典例1 (2023·广东江门质检)一气垫导轨如图所示,导轨上安装有一个光电门B,滑块上固定一遮光条,滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连,力传感器可测出绳子上的拉力大小。力传感器下方悬挂钩码,每次滑块都从A处由静止释放。
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随堂检测 巩固提升
(1)该同学测量出遮光条的宽度Δs=2.25 mm。
(2)实验时,由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t=1.0×10-2 s,则滑块经过光电门B时的瞬时速度为________m/s。
0.225
[解析] (2)实验时,将滑块从A位置由静止释放,由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t,滑块经过光电门时的瞬时速