第5章 第2节 科学探究 加速度与力、质量的关系-【导与练】2023-2024学年高中物理必修第一册同步全程学习全书word（新教材，鲁科版）

第2节　科学探究:加速度与力、质量的关系 一、数据处理 1.把小车在不同力作用下产生的加速度填在表中。 物理量 1 2 3 4 5 6 作用力F 加速度a 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.把不同质量的小车(小车和砝码)在相同力的作用下产生的加速度大小填在表中。 物理量 1 2 3 4 5 6 质量m 加速度a 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,如图甲、乙所示,分析a与m的关系。 二、误差分析 类型 产生原因 减小方法 偶然 误差 质量测量不准、计数点间距测量不准 多次测量求平均值 小车所受拉力测量不准 尽量减小阻力的影响,使细绳和纸带平行于木板 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 重物所受重力代替小车所受的拉力 重物质量远小于小车的质量 三、注意事项 1.平衡摩擦力 不要挂重物,但小车连着纸带;整个实验平衡了阻力后,不管以后是改变重物的质量还是改变小车中钩码的质量,都不需要重新平衡摩擦力。 2.实验条件 实验中要使小车和砝码的总质量远大于重物的质量。只有如此,重物受到的重力才可作为小车受到的拉力。 3.一先一后一按住 改变拉力和小车质量后,每次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,且应在小车到达滑轮前按住小车。 4.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,坐标点间距不会过密,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,离图线较远的点应舍去。 类型一　实验操作及注意事项 [例1] 某同学探究加速度与物体受力、物体质量的关系。 (1)为达到实验目的,下列说法正确的是　　　　。(多选)  A.可以用天平测物体的质量 B.必须用弹簧测力计测物体受力 C.同时研究某个物理量与另外两个物理量的关系,可采用控制变量的方法 (2)实验中用如图所示的装置,补偿打点计时器对小车的阻力和其他阻力的具体做法是将小车放在木板上,后面固定一条纸带,纸带穿过打点计时器。把木板一端垫高,调节木板的倾斜度,使小车在不受绳的拉力时能拖动纸带在木板上做　　　　(选填“匀速”或“匀加速”)直线运动。  (3)为减小实验误差,小车和车上砝码的总质量要　　　　(选填“远大于”或“远小于”)砂和砂桶的质量。  解析:(1)由于本实验是探究小车的加速度与质量、力的关系,必须改变小车的质量,所以要用天平测量小车的质量,故A正确;本实验中用砂桶的重力充当拉力,故不需要用弹簧测力计测力的大小,故B错误;同时研究某个物理量和另外两个物理量的关系,可采用控制变量的方法,故C正确。 (2)平衡摩擦力时,最终是让小车在不受绳的拉力时能拖动纸带在木板上做匀速直线运动。 (3)实验中认为绳对小车的拉力近似等于砂和砂桶的总重力,需要满足车和车上砝码的总质量远大于砂和砂桶的质量。 答案:(1)AC　(2)匀速　(3)远大于 类型二　数据处理与误差分析 [例2] 某同学探究“物体的加速度与力、质量的关系”,砂和砂桶的质量用m表示,小车和车上所加砝码的总质量用M表示,小车运动的加速度用a表示。所用器材有长木板、刻度尺、电磁打点计时器、频率为50 Hz的交流电源、纸带等,回答下列问题。 (1)实验过程中需要适当抬起长木板的一端以平衡摩擦力,该步骤中　　　(选填“要”或“不要”)将纸带和小车连接好并穿过打点计时器。  (2)图乙为实验中打出纸带的一部分,从比较清渐的点迹起,在纸带上标出连续的5个计数点A、B、C、D、E,相邻两个计数点之间都有4个点迹未标出,测出各计数点到A点的距离,打B点时小车的速度vB=　　　m/s,小车的加速度a=　　　m/s2。(结果均保留2位有效数字)  (3)通过增减小车中砝码改变小车质量M,实验测出多组a、M数据,根据数据所作的a-图线可能是图中的　　　　。  解析:(1)实验过程中需要适当抬起长木板的一端以平衡摩擦力,该步骤中要将纸带和小车连接好并穿过打点计时器,通过纸带上的点间距来分析有没有平衡摩擦力。 (2)由于相邻计数点间还有四个点未画出,则相邻计数点时间间隔为t=5×0.02 s=0.1 s,根据匀变速直线运动中间时刻的速度等于该过程中的平均速度,可知打B点时小车的速度vB=,代入数据解得vB=0.32 m/s。根据匀变速直线运动的推论公式Δx=aT2,可得加速度的大小为a=,代入数据解得a=0.93 m/s2。 (3)在研究加