第四章 2 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，教科版）

2　探究加速度与力、质量的关系 一、数据处理 1.把小车在不同力的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图线,通过拟合测量点,作出图线找出规律,分析a与F的关系。 2.把不同质量的小车(小车和钩码)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图线和a 图线,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 (1)平衡摩擦力。 (2)使细线和纸带平行于木板 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 托盘及砝码的重力代替小车所受拉力 托盘及砝码质量远小于小车的质量 三、注意事项 1.平衡摩擦力 不要挂托盘,小车连着纸带做匀速直线运动。整个实验平衡了摩擦力后,不管以后是改变托盘内砝码的个数还是改变小车及钩码的质量,都不需要重新平衡摩擦力。 2.实验条件 实验中要使小车和钩码的总质量远大于托盘(包括砝码)的质量。只有如此,托盘(包括砝码)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,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,离图线较远的点应舍去。 类型一　实验原理与探究过程 [例1] 在研究作用力F一定时,小车的加速度a与小车(含砝码)质量M的关系时,某同学设计的实验步骤如下: A.用天平称出小车和所挂槽码的质量 B.安装好实验器材 C.把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂槽码 D.将电磁打点计时器接在6 V电压的蓄电池上,接通电源,释放小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,并在纸带上标明小车质量 E.保持所挂槽码的质量不变,增加小车上的砝码个数,并记录每次增加后的M值,重复上述实验 F.分析每条纸带,测量并计算出加速度的值 G.作a-M关系图像,并由图像确定a与M的关系 (1)该同学漏掉的重要实验步骤是　　　　,该步骤应排在步骤　　　　之后。  (2)在上述步骤中,有错误的是步骤　　　　,应把　　　　　　改为　　　　　　。  (3)在上述步骤中,处理不恰当的是步骤　　　,应把　　　　改为　　　　。  (4)仔细观察该同学安装的实验装置图,请改正以下三个实验器材的位置错误。 ①电磁打点计时器的位置　 ;  ②小车位置　 ;  ③滑轮位置　 。  解析:(1)实验中把所挂槽码的重力看成与小车所受拉力大小相等,没有考虑摩擦力,故必须平衡摩擦力且应排在步骤B之后。 (2)电磁打点计时器接在6 V电压的蓄电池上将无法工作,必须接在6 V的交流电源上。 (3)作a-M关系图像,得到的是曲线,很难进行正确的判断,必须“化曲为直”,改作a- 关系图像。 (4)①电磁打点计时器应靠右端安装,留出小车的运动空间;②释放小车时,小车应靠近打点计时器;③连接小车的轻绳应平行于木板,故应调节滑轮位置使轻绳平行于木板。 答案:(1)平衡摩擦力　B　(2)D　6 V电压的蓄电池　6 V的交流电源　(3)G　a-M图像 a- 图像　(4)①应靠右端　②应靠近打点计时器　③使轻绳平行于木板 类型二　数据处理与误差分析 [例2] 某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m的关系的实验,如图所示,图甲为实验装置简图(交流电源的频率为 50 Hz)。 (1)图乙为某次实验得到的纸带,根据纸带可求出小车的加速度大小为　　　　m/s2。(结果保留2位有效数字)  (2)保持沙和沙桶质量不变,改变小车质量m,分别得到小车加速度a与质量m及对应的,数据如下表: 物理量 小车加速度 a/(m·s-2) 小车质量 m/kg /kg-1 实验 次数 1 1.90 0.25 4.00 2 1.72 0.29 3.45 3 1.49 0.33 3.03 4 1.25 0.40 2.50 5 1.00 0.50 2.00 6 0.75 0.71 1.41 7 0.50 1.00 1.00 8