物理第三章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 實(shí)驗(yàn)4 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系創(chuàng)新

實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)4探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系(必考必考)考綱解讀考綱解讀(1)學(xué)會(huì)用控制變量法研究物理規(guī)律。學(xué)會(huì)用控制變量法研究物理規(guī)律。(2)學(xué)會(huì)靈學(xué)會(huì)靈活運(yùn)用圖象法處理物理問題的方法?；钸\(yùn)用圖象法處理物理問題的方法。(3)探究加速度與力、質(zhì)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，并驗(yàn)證牛頓第二定律。量的關(guān)系，并驗(yàn)證牛頓第二定律。 1.實(shí)驗(yàn)方法：實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法?？刂谱兞糠ā?.平衡摩擦力：平衡摩擦力：在平衡摩擦力時(shí)，不要懸掛小盤，但小車應(yīng)連著在平衡摩擦力時(shí)，不要懸掛小盤，但小車應(yīng)連著紙帶且接通電源。用手給小車一個(gè)初速度，如果在紙帶上打出紙帶且接通電源。用手給小車一個(gè)初速度，如果在紙帶上打出的點(diǎn)的間隔是均勻的，表明小車受到的阻力跟它的重力沿斜面的點(diǎn)的間隔是均勻的，表明小車受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡。向下的分力平衡。3.不重復(fù)平衡摩擦力：不重復(fù)平衡摩擦力：平衡了摩擦力后，不管以后是改變小盤和平衡了摩擦力后，不管以后是改變小盤和砝碼的總質(zhì)量還是改變小車和砝碼的總質(zhì)量，都不需要重新平砝碼的總質(zhì)量還是改變小車和砝碼的總質(zhì)量，都不需要重新平衡摩擦力。衡摩擦力。注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)4.實(shí)驗(yàn)條件：實(shí)驗(yàn)條件：Mm。只有如此，小盤和砝碼的總重力才可視為。只有如此，小盤和砝碼的總重力才可視為小車受到的拉力。小車受到的拉力。5.一先一后一按?。阂幌纫缓笠话醋。焊淖兝托≤囐|(zhì)量后，每次開始時(shí)小車應(yīng)改變拉力和小車質(zhì)量后，每次開始時(shí)小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并應(yīng)先接通電源，后放開小車，且應(yīng)在盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并應(yīng)先接通電源，后放開小車，且應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前按住小車。小車到達(dá)滑輪前按住小車。6.作圖：作圖：作圖時(shí)兩軸標(biāo)度比例要適當(dāng)，各量須采用國際單位，這作圖時(shí)兩軸標(biāo)度比例要適當(dāng)，各量須采用國際單位，這樣作圖線時(shí)，坐標(biāo)點(diǎn)間距不至于過密，誤差會(huì)小些。樣作圖線時(shí)，坐標(biāo)點(diǎn)間距不至于過密，誤差會(huì)小些。1.因?qū)嶒?yàn)原理不完善引起的誤差：本實(shí)驗(yàn)用小盤和砝碼的總重力因?qū)嶒?yàn)原理不完善引起的誤差：本實(shí)驗(yàn)用小盤和砝碼的總重力mg代替小車的拉力，而實(shí)際上小車所受的拉力要小于小盤和代替小車的拉力，而實(shí)際上小車所受的拉力要小于小盤和砝碼的總重力。砝碼的總重力。2.摩擦力平衡不準(zhǔn)確、質(zhì)量測量不準(zhǔn)確、計(jì)數(shù)點(diǎn)間距測量不準(zhǔn)確、摩擦力平衡不準(zhǔn)確、質(zhì)量測量不準(zhǔn)確、計(jì)數(shù)點(diǎn)間距測量不準(zhǔn)確、紙帶和細(xì)繩不嚴(yán)格與木板平行都會(huì)引起誤差。紙帶和細(xì)繩不嚴(yán)格與木板平行都會(huì)引起誤差。 誤差分析誤差分析1.在在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，需要平衡摩擦的實(shí)驗(yàn)中，需要平衡摩擦力。平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)該讓小車力。平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)該讓小車()考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理與基本操作考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理與基本操作A.掛上小盤，拖上紙帶，開動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器掛上小盤，拖上紙帶，開動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器B.不掛小盤，拖上紙帶，開動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不掛小盤，拖上紙帶，開動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器C.掛上小盤，不拖紙帶掛上小盤，不拖紙帶D.不掛小盤，不拖紙帶不掛小盤，不拖紙帶 解析平衡摩擦力時(shí)解析平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)把紙帶所受的摩擦阻力一起平衡掉應(yīng)把紙帶所受的摩擦阻力一起平衡掉，所以應(yīng)讓小車拖上紙帶所以應(yīng)讓小車拖上紙帶，且讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處于工作狀態(tài)且讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處于工作狀態(tài)，B正正確。確。答案答案B 2.在保持小車質(zhì)量在保持小車質(zhì)量m不變，探究加速度不變，探究加速度a與力與力F的關(guān)系時(shí)，小車質(zhì)的關(guān)系時(shí)，小車質(zhì)量量m和小盤及盤中砝碼質(zhì)量和小盤及盤中砝碼質(zhì)量m分別選取下列四組值。若其他操分別選取下列四組值。若其他操作都正確，要使所畫出的作都正確，要使所畫出的aF圖線較準(zhǔn)確，應(yīng)選用的一組值是圖線較準(zhǔn)確，應(yīng)選用的一組值是()A.m500 g，m分別為分別為50 g、70 g、100 g、125 gB.m500 g，m分別為分別為20 g、30 g、40 g、50 gC.m200 g，m分別為分別為50 g、70 g、100 g、125 gD.m100 g，m分別為分別為30 g、40 g、50 g、60 g 解析探究解析探究a與與F的關(guān)系時(shí)的關(guān)系時(shí)，應(yīng)滿足小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤和盤應(yīng)滿足小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤和盤中砝碼的總質(zhì)量中砝碼的總質(zhì)量，即即mm，故故B正確。正確。答案答案B 3.在在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，關(guān)于平衡摩擦的實(shí)驗(yàn)中，關(guān)于平衡摩擦力的說法正確的是力的說法正確的是()A.“平衡摩擦力平衡摩擦力”的本質(zhì)就是想法讓小車受到的摩擦力為零的本質(zhì)就是想法讓小車受到的摩擦力為零B.“平衡摩擦力平衡摩擦力”的本質(zhì)就是使小車所受的細(xì)繩的拉力與所受的本質(zhì)就是使小車所受的細(xì)繩的拉力與所受到的摩擦阻力相平衡到的摩擦阻力相平衡C.“平衡摩擦力平衡摩擦力”的目的就是要使小車所受的合力等于所掛鉤的目的就是要使小車所受的合力等于所掛鉤碼通過細(xì)繩對(duì)小車施加的拉力碼通過細(xì)繩對(duì)小車施加的拉力D.“平衡摩擦力平衡摩擦力”時(shí)應(yīng)將小車在鉤碼通過細(xì)繩和滑輪而拉動(dòng)運(yùn)時(shí)應(yīng)將小車在鉤碼通過細(xì)繩和滑輪而拉動(dòng)運(yùn)動(dòng)過程中進(jìn)行調(diào)整動(dòng)過程中進(jìn)行調(diào)整答案答案C 4.用圖甲所示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量之間的關(guān)系，圖乙是用圖甲所示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量之間的關(guān)系，圖乙是其俯視圖。兩個(gè)相同的小車放在光滑水平板上，車左端各系一其俯視圖。兩個(gè)相同的小車放在光滑水平板上，車左端各系一條細(xì)繩，繩跨過定滑輪各掛一個(gè)相同的小盤，盤中可放砝碼，條細(xì)繩，繩跨過定滑輪各掛一個(gè)相同的小盤，盤中可放砝碼，兩個(gè)小車右端通過細(xì)線用夾子固定，打開夾子，小車在小盤和兩個(gè)小車右端通過細(xì)線用夾子固定，打開夾子，小車在小盤和砝碼的牽引下運(yùn)動(dòng)，合上夾子，兩小車同時(shí)停止。實(shí)驗(yàn)中可以砝碼的牽引下運(yùn)動(dòng)，合上夾子，兩小車同時(shí)停止。實(shí)驗(yàn)中可以通過在車中放砝碼改變小車的質(zhì)量。通過在車中放砝碼改變小車的質(zhì)量。(1)探究探究“加速度與質(zhì)量之間的關(guān)系加速度與質(zhì)量之間的關(guān)系”時(shí)，應(yīng)在小盤中放質(zhì)量時(shí)，應(yīng)在小盤中放質(zhì)量_(選填選填“相同相同”或或“不相同不相同”)的砝碼；的砝碼；(2)實(shí)驗(yàn)中，兩小車的加速度之比實(shí)驗(yàn)中，兩小車的加速度之比_(選填選填“大于大于”“等于等于”或或“小于小于”)小車通過的位移之比。小車通過的位移之比。 答案答案(1)相同相同(2)等于等于 1.如圖所示是某些同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出的圖象，下列說法中正如圖所示是某些同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出的圖象，下列說法中正確的是確的是()考點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與誤差分析考點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與誤差分析 A.形成圖甲的原因是平衡摩擦力時(shí)長木板傾角過大形成圖甲的原因是平衡摩擦力時(shí)長木板傾角過大B.形成圖乙的原因是平衡摩擦力時(shí)長木板傾角過小形成圖乙的原因是平衡摩擦力時(shí)長木板傾角過小C.形成圖丙的原因是平衡摩擦力時(shí)長木板傾角過大形成圖丙的原因是平衡摩擦力時(shí)長木板傾角過大D.形成圖丁的原因是平衡摩擦力時(shí)長木板傾角過大形成圖丁的原因是平衡摩擦力時(shí)長木板傾角過大 答案答案A2.如圖所示，為某同學(xué)安裝的如圖所示，為某同學(xué)安裝的“驗(yàn)證牛頓第二定律驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)裝的實(shí)驗(yàn)裝置，在小車的前端固定一個(gè)傳感器，和砂桶連接的細(xì)線接在置，在小車的前端固定一個(gè)傳感器，和砂桶連接的細(xì)線接在傳感器上，通過傳感器可顯示出細(xì)線的拉力。在圖示狀態(tài)下傳感器上，通過傳感器可顯示出細(xì)線的拉力。在圖示狀態(tài)下開始做實(shí)驗(yàn)。開始做實(shí)驗(yàn)。 (1)從圖上可以看出，該同學(xué)在裝置和操作中的主要錯(cuò)誤是從圖上可以看出，該同學(xué)在裝置和操作中的主要錯(cuò)誤是_。(2)若砂和砂桶的質(zhì)量為若砂和砂桶的質(zhì)量為m，小車和傳感器的總重量為，小車和傳感器的總重量為M，做好，做好此實(shí)驗(yàn)此實(shí)驗(yàn)_(填填“需要需要”或或“不需要不需要”)Mm的條件。的條件。 解析解析(2)不加傳感器時(shí)將砂和砂桶的重力作為細(xì)線的拉力不加傳感器時(shí)將砂和砂桶的重力作為細(xì)線的拉力，而接而接了傳感器后細(xì)線的拉力可以直接讀出。了傳感器后細(xì)線的拉力可以直接讀出。答案答案(1)未平衡摩擦力；細(xì)線與木板不平行；開始實(shí)驗(yàn)時(shí)，小車未平衡摩擦力；細(xì)線與木板不平行；開始實(shí)驗(yàn)時(shí)，小車離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太遠(yuǎn)離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太遠(yuǎn)(2)不需要不需要3.在在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，下圖給出的是的實(shí)驗(yàn)中，下圖給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶的一部分：實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶的一部分：0、1、2、3、4、5、6是計(jì)是計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)個(gè)點(diǎn)(圖中未標(biāo)出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器圖中未標(biāo)出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器頻率為頻率為50 Hz)，計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示。，計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示。(1)根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計(jì)算的加速度根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計(jì)算的加速度a_ m/s2；(保留三位有保留三位有效數(shù)字效數(shù)字)(2)為減小誤差，該實(shí)驗(yàn)要求小車的質(zhì)量為減小誤差，該實(shí)驗(yàn)要求小車的質(zhì)量M跟砝碼和小盤的總質(zhì)跟砝碼和小盤的總質(zhì)量量m的關(guān)系是的關(guān)系是M_m。 答案答案(1)0.496(2)4.在探究加速度與力的關(guān)系時(shí)，小車的質(zhì)量一定，某同學(xué)根據(jù)精在探究加速度與力的關(guān)系時(shí)，小車的質(zhì)量一定，某同學(xué)根據(jù)精確的測量，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示。確的測量，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示。小車的質(zhì)量小車的質(zhì)量m/kg小車受的拉力小車受的拉力F/N小車的加速度小車的加速度a/(ms2)1.000.100.080.300.220.500.420.700.59(1)在下圖坐標(biāo)中，作出在下圖坐標(biāo)中，作出aF圖象；圖象； (2)分析圖象得到的結(jié)論是分析圖象得到的結(jié)論是_；(3)圖象斜率的物理意義是圖象斜率的物理意義是_；(4)在你所作出的在你所作出的aF圖象中，圖象中，F(xiàn)等于小盤及盤中砝碼所受重力，等于小盤及盤中砝碼所受重力，實(shí)際上比系小盤的細(xì)線的真實(shí)拉力實(shí)際上比系小盤的細(xì)線的真實(shí)拉力_(填填“大大”或或“小小”)。解析解析(1)圖象如圖所示。圖象如圖所示。答案見解析答案見解析