高中物理 探究加速度与力、质量的关系

1、高中物理必修1人教版第四章 牛顿运动定律4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系 3 12学会用控制变量法研究物理规律 会测量加速度、力和质量，能作出物体运动的a-F、a-1/m 图象通过实验探究加速度与力、质量的定量关系 一、实验器材交流电源 刻度尺 天平 二、实验原理1. 质量 作用力 2. 作用力 质量一. 实验方案的设计1三个物理量的测量方法近似法本实验的研究对象：放在长木板上的小车在拉力的作用下做匀加速直线运动(装置如图所示)(1)小车质量的测量利用 测出，在小车上 砝码可改变小车的质量(2)拉力的测量当小桶和砂的质量 小车的质量时，可以认为小桶和砂的重力近似等于对小车的拉力，即Fm

2、g.(3)加速度的测量：逐差法天平增减远小于2实验数据的处理方法图象法、“化曲为直”法(1)研究加速度a 和力F 的关系以加速度a 为纵坐标，以力F 为横坐标，根据测量数据描点，然后作出图象，如图所示，若图象是一条 ，就能说明a 与F 成正比通过原点的直线 (2)研究加速度a 与物体质量m 的关系 如图甲所示，因为a-m 图象是曲线，检查a-m 图象是不是双曲线，就能判断它们之间是不是反比例关系，但检查这条曲线是不是双曲线，相当困难若a 和m 成反比，则a与1/m 必成 我们采取“化曲为直”的方法，以a 为纵坐标，以1/m 为横坐标，作出a-1/m 图象，若a-1/m 图象是一条直线，如图乙所

3、示，说明a 与1/m 成，即a 与m 成正比正比反比二、实验步骤1用天平测出小车的质量M，并把数值记录下来2按图所示的装置把实验器材安装好3平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫一木块，多次移动木块位置，直到轻推小车，使小车在斜面上运动时可保持匀速直线运动为止4在小桶里放入适量的砂，在小车上加放适量的砝码，用天平测出小桶和砂的质量m，并记录下来接通电源，放开小车，待打点计时器在纸带上打好点后取下纸带次数123456小车加速度a/(ms2)砂和小桶的质量m/kg拉力F/N5保持小车的质量不变，改变砂和小桶的质量，按步骤4再做5次实验6在每条纸带上选取一段比较理想的部分，算出每条纸带对应的加速

4、度的值并记录在表格的相应位置.7.用纵坐标表示加速度，横坐标表示作用力，根据实验结果画出小车运动的a-F 图象，从而得出a-F 的关系次数123456小车加速度a/(ms2)小车质量M/kg1/M/(kg1 )8保持砂和小桶的质量不变，在小车上加放砝码，重复上面的实验，求出相应的加速度，并设计表格如下根据实验结果画出小车运动的a-1/M 图象，从而得出a-M 的关系.9.整理实验器材，结束实验三 .注意事项1实验中应先接通电源后释放小车2在平衡摩擦力时，不要悬挂小桶，但小车应连着纸带且接通电源用手轻轻地给小车一个初速度，如果在纸带上打出的点的间隔均匀，表明小车受到的阻力跟它受到的重力沿斜面向下

5、的分力平衡3改变砂的质量过程中，要始终保证砂桶(包括砂)的质量远小于小车的质量4作图时应使所作的直线通过尽可能多的点，不在直线上的点也要尽可能的分布在直线的两侧，但若遇到个别偏离较远的点可舍去某实验小组利用图所示的装置探究加速度与力、质量的关系(1)下列做法正确的是_(填字母代号)A调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行B在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上C实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源D通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度平衡摩擦力时，不能挂砝码和砝码桶先接通电源再放开木块AD(2)图是甲、乙两同学根据实

6、验数据画出的图象形成图线甲的原因是_形成图线乙的原因是_长木板倾角过大未平衡摩擦力或长木板倾角过小F= 0时，木块就有了加速度有了拉力时，加速度仍为0为了探究加速度与力的关系，使用如图所示的气垫导轨装置进行实验其中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G1、G2光电门时，光束被遮挡的时间t1、t2都可以被测量并记录滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M，挡光片宽度为D，光电门间距离为x，牵引砝码的质量为m.回答下列问题：(1)实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气垫导轨水平，在不增加其他仪器的情况下，如何判定调节是否到位？解析法一：取下牵引砝码，滑行器放在任意位置都

7、不动 法二：取下牵引砝码，轻推滑行器，数字计时器记录每一个光电门的光束被遮挡的时间t 都相等 (2)若取M0.4 kg，改变m的值，进行多次实验，以下m 的取值不合适的一个是_Am15 g Bm215 gCm340 g Dm4400 g解析为了探究加速度与力的关系，使用如图所示的气垫导轨装置进行实验其中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G1、G2光电门时，光束被遮挡的时间t1、t2都可以被测量并记录滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M，挡光片宽度为D，光电门间距离为x，牵引砝码的质量为m.回答下列问题：只有在满足m M 时，才可以用牵引砝码的重力近似等于对滑行器的拉力 = 0.4kg = MD(3)在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，其中求得的加速度a的表达式为：_.(用t1、t2、D、x 表示)解析为了探究加速度与力的关系，使用如图所示的气垫导轨装置进行实验其中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑