高考物理必修1一轮复习课时试题解析第3章试题解析15实验

实验教案15研究加快度与物体质量、物体受力的关系实验目的1．学会用控制变量法研究物理规律．2．研究加快度与物体质量、物体受力的关系．3．掌握灵巧运用图象办理问题的方法．实验原理研究加快度a与力F、质量M的关系时，应用的基本方法是__________，即先控制一个参量——小车的质量M不变，议论加快度a与力F的关系；再控制小盘和砝码的质量不变，即力

F不变，改变小车质量

M，议论加快度

a与质量

M的关系．实验器械打点计时器、复写纸片和纸带、一端有定滑轮的长木板、小车、小盘、

______电、______、砝码、

________、导线．实验步骤一、测质量1．用天平测出小车和砝码的总质量

M，小盘和砝码的总质量

m，把丈量结果记录下．二、仪器安装及均衡摩擦力2．按图1把实验器械安装好，不过不把悬挂小盘的细绳系在车上，即不给小车加牵引力．图13．均衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下边垫一块木板．频频挪动木板的地点，直至小车拖着纸带在斜面上运动时能够保持__________运动状态．这时，小车遇到的摩擦阻力恰巧与小车所受的重力

__________的分力均衡．三、保持小车的质量不变，研究

a与F的关系4．把细绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂小盘，先__________再____________，打点计时器在纸带上打下一系列的点，打完点后切断电，取下纸带，在纸带上标上纸带号码．5．保持小车和砝码的质量不变，在小盘里放入适当的砝码，把小盘和砝码的总质量m′记录下，重复步骤4.在小盘内再放入适当砝码，记录下小盘和砝码的总质量m″，再重复步骤4，重复三次，获得三条纸带．6．在每条纸带上都选用一段比较理想的部分，注明计数点，丈量计数点间的距离，算出每条纸带上的加快度的值，并记录在表格(一)内．表(一)小车受力实验次数加快度a/(m·s－2)F/N1234四、保持小盘和砝码的质量不变，研究a与M的关系7．保持小盘内的砝码个数不变，在小车上放上砝码改变小车的质量，让小车在木板上滑动打出纸带．计算砝码和小车的总质量M，并由纸带计算出小车对应的加快度．改变小车上砝码的个数，重复步骤7，并将所对应的质量和加快度填入表(二)中．表(二)小车和砝码的实验次数加快度a/(m·s－2)总质量M/g123数据办理1．需要计算各样状况下所对应的小车加快度，可使用“研究匀变速直线运动”的方法：先x在纸带上注明计数点，丈量各计数点间的距离，依据公式a＝T2计算加快度．图22．(1)依据表(一)，用纵坐标表示加快度a，横坐标表示作使劲F，作使劲的大小F等于小盘和砝码的总重力，依据实验结果在座标平面上描出相应的点，假如这些点是在一条过原点的直线上，便证了然加快度

a与作使劲

F成正比．如图

2所示．(2)依据表(二)．用纵坐标表示加快度a，横坐标表示小车和砝码的质量M，依据实验结果在座标平面上描出相应的点，发现这些点落在一条近似反比函数的曲线上．我们猜想，a与可能成反比．为了查验猜想的正确性，再用纵坐标表示加快度a，横坐标表示小车和砝码总质量的倒数，依据实验结果在座标平面上描出相应的点．假如这些点落在一条过原点的直线上，就证了然加快度与质量成反比．(如图3所示)

M图3注意事项1．必定要做好均衡摩擦力的工作，也就是调出一个适合的斜面，使小车的重力沿着斜面方向的分力正好均衡小车遇到的摩擦阻力．在均衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细线系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，并要让小车拖着打点的纸带运动．2．实验步骤2、3不需要重复，即整个实验均衡了摩擦力后，不论此后是改变小盘和砝码的总质量仍是改变小车和砝码的总质量，都不需要从头均衡摩擦力．3．每条纸带一定在知足小车与车上所加砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下打出．只有这样，小盘和砝码的总重力才可视为小车遇到的拉力．4．改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量凑近打点计时器，并应先接通电，再松开小车，且应在小车抵达滑轮前按住小车．偏差剖析1．质量的丈量偏差，纸带上打点计时器打点间隔距离的丈量偏差，拉线或纸带不与木板平行等都会造成偏差．2．因实验原理不完美造成偏差：本实验顶用小盘和砝码的总重力取代小车遇到的拉力(实际上小车遇到的拉力要小于小盘和砝码的总重力)，存在系统偏差．小盘和砝码的总质量越凑近小车的质量，偏差就越大；反之，小盘和砝码的总质量越小于小车的质量，偏差就越小．3．均衡摩擦力不正确造成偏差：在均衡摩擦力时，除了不挂小盘外，其余的都跟正式实验同样(比方要挂好纸带、接通打点计时器)，匀速运动的标记是打点计时器打出的纸带上各点的距离相等．题型一对实验原理的理解【例1】如图4图4所示的实验装置能够研究加快度与力、质量的关系，小车上固定一个盒子，盒子内盛有沙子．沙桶的总质量(包含桶以及桶内沙子质量)记为m，小车的总质量(包含车、盒子及盒内沙子质量)记为M.(1)考证在质量不变的状况下，加快度与合外力成正比；从盒子中拿出一些沙子，装入沙桶中，称量并记录沙桶的总重力mg，将该力视为合外力F，对应的加快度a则从打下的纸带上当算得出．多次改变合外力F的大小，每次都会获得一个相应的加快度．本次实验中，桶内的沙子取自小车中，故系统的总质量不变．以合外力F为横轴，以加快度a为纵轴，画出a—F图象，图象是一条过原点的直线．a—F图象斜率的物理意义是______________________________________．②你以为把沙桶的总重力mg看作合外力F能否合理？答：________.(填“合理”或“不合理”)③本次实验中，能否应当知足M?m这样的条件？答：________(填“是”或“否”)；原由是_____________________________________．(2)考证在合外力不变的状况下，加快度与质量成反比；保持桶内沙子质量m不变，在盒子内增添或去掉一些沙子，考证加快度与质量的关系．本次实验中，桶内的沙子总质量不变，故系统所受的合外力不变．用图象法办理数据时，以加快度a为纵轴，应当以____________的倒数为横轴．题型二实验数据的办理【例2】某学习小组的同学在用打点计时器研究物体的加快度与物体的质量之间的关系实验中，不改变拉力，只改变物体的质量，获得了以下表所示的几组数据，此中第3组数据还未算出加快度，但对应当组已打出了纸带，如图5所示(长度单位：cm)，图中各点为每5个打点选出的计数点(两计数点间还有4个打点未标出)．图5实验次数123456小车质量(g)200300400500600700小车加快度2.001.330.790.670.40(m/s2)小车质量的5.003.332.502.001.671.00倒数(－1)g(1)请由纸带上的数据，计算出缺乏的加快度值并填入表中(小数点后保存两位小数)．(2)请在图6中成立适合的坐标，将表中各组数据用小黑点描在座标纸上，并作出光滑的图线．图6(3)由图象得出的结论是：_______________________________________________________________________________________________________.1．在利用打点计时器和小车做“研究加快度与力、质量的关系”的实验时，以下说法中正确的是()A．均衡摩擦力时，应将砝码盘及盘内砝码经过定滑轮系在小车上B．连结砝码盘和小车的细绳应跟长木板保持平行C．均衡摩擦力后，长木板的地点不可以挪动D．小车开释前应凑近打点计时器，且应先接电再开释小车2．用如图7甲所示的装置做“考证牛顿第二定律”实验时，甲同学依据实验数据画出的小车的加快度a和小车所受拉力F的图象为图中的直线Ⅰ，乙同学画出的a－F图象为以下图中的直线Ⅱ.直线Ⅰ、Ⅱ在纵轴或横轴上的截距较大，显然高出了偏差范围，下边给出了对于形成这类状况的四种解说，此中可能正确的选项是()图7A．实验前甲同学没有均衡摩擦力B．甲同学在均衡摩擦力时，把长木板的尾端抬得过高了C．实验前乙同学没有均衡摩擦力D．乙同学在均衡摩擦力时，把长木板的尾端抬得过高了3．“研究加快度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图8甲所示．图8(1)在均衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示．计时器打点的时间间隔为0.02s，从比较清楚的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离．该小车的加快度a＝________m/s2.(结果保存两位有效数字)(2)均衡摩擦力后，将5个同样的砝码都放在小车上．挂上砝码盘，而后每次从小车上取一个砝码增添到砝码盘中，丈量小车的加快度．小车的加快度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据以下表：砝码盘中砝码总重力F(N)加快度2.70a(m·s－2)请依据实验数据作出a－F的关系图象．(如图9所示)图9(3)依据供给的实验数据作出的a－F的图线不经过原点．请说明主要原由．4．如图10所示为某同学研究加快度与力和质量关系的实验装置，两个同样质量的小车放在圆滑水平板上，前端各系一条细绳，绳的一端越过定滑轮各挂一个小盘，盘中可放砝码．两小车后端各系一条细绳，一同被夹子夹着使小车静止．翻开夹子，两小车同时开始运动；关上夹子，两小车同时停下，用刻度尺测出两小车的位移，下表是该同学在几次实验中记录的数据．图10实验小车质小盘质车中砝码盘中砝码小车位车号移(cm)次数量(g)量(g)质量(g)质量(g)甲501000151501001030乙甲501001027.525010501014乙甲50100018350101010乙请回答下述问题：(1)在每一次实验中，甲、乙两车的位移之比等于______之比，请简要说明实验原理________________________________________________________________________；(2)第一次实验是控制了____________不变的，在实验偏差范围内可得出结论是：________________________________________________________________________；(3)第二次实验是控制了____________不变的，在实验偏差范围内可得出结论是：________________________________________________________________________；(4)第三次实验时，该同学先丈量了甲车的位移，再依据前两次实验结论，计算出乙车应当发生的位移，而后再丈量了乙车的位移，结果他快乐地发现，理论的预知与实质切合得相当好．请问，他计算出的乙车位移应当是________________．5．某实验小组利用如图11所示的实验装置研究当合外力一准时，物体运动的加快度与其质量之间的关系．图11(1)由图中刻度尺读出两个光电门中心之间的距离＝

24cm，由图

12中游标卡尺测得遮光条的宽度

d＝________

cm.该实验小组在做实验时，将滑块从图

11所示地点由静止开释，由数字计时器能够读出遮光条经过光电门

1的时间

t1，遮光条经过光电门

2的时间

t2，则滑块经过光电门

1时的刹时速度的表达式

v1＝____________，滑块经过光电门

2时的刹时速度的表达式

v2＝________，则滑块的加快度的表达式

a＝________.(以上表达式均用字母表示)图12(2)在本次实验中，实验小组经过改变滑块质量总合做了

6组实验，获得如表所示的实验数据．经过剖析表中数据后，你得出的结论是

___________________________________.m(g)

a(m/s2)2502.023001.653501.334001.255001.008000.63(3)现需经过图象进一步考证你的结论，请利用表格数据，在图13坐标系中描点作出相应图象．图136．为了研究加快度与力的关系，使用如图14所示的气垫导轨装置进行实验．此中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器经过G1、G2光电门时，光束被遮挡的时间t1、

t2都能够被丈量并记录．

滑行器连同上边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，牵引砝码的质量为

m.回答以下问题：图14(1)实验开始应先调理气垫导轨下边的螺钉，负气垫导轨水平，在不增添其余仪器的状况下，怎样判断调理能否到位？(2)若取M＝0.4g，改变m的值，进行多次实验，以下m的取值不适合的一个是________．A．m1＝5gB．m2＝15gC．m3＝40gD．m4＝400g(3)在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加快度，此中求得的加快度的表达式为：________________(用t1、t2、D、表示)．实验教案15研究加快度与物体质量、物体受力的关系【基础自主落实】实验原理控制变量法实验器械沟通天平刻度尺实验步骤二、3.匀速直线在斜面方向上三、4.接通电松开小车【热门题型精析】1例1(1)①M＋m②合理③否因为实验的研究对象是整个系统，系统遇到的合外力就等于mg(2)M＋m分析(1)将车内的沙子转移到桶中，就保证了M＋m不变，即系统的总质量不变，研究对F合mg1象是整个系统，a＝M＋m＝M＋m，可见a—F图象斜率的物理意义是M＋m，系统的合外力就等于所悬挂沙桶的重力mg，不用知足M?m这样的条件．(2)向小车内增添或去掉部分沙子，是改变系统的总质量M＋m，而系统的合外力仍等于所悬挂沙桶的重力mg，保证了合外力不变．例2(1)0.99(2)看法析图(3)在拉力一准时，物体的加快度与质量成反比(与质量的倒数成正比)分析(1)a的计算利用逐差法xCD－xOAxDE－xABxEF－xBCa＝9T2＝xCD＋xDE＋xEFxOA＋xAB＋xBC92T＝xOF－2xOC9T220.98－2×6.032m/s2＝2×10－9×0.10.99m/s2(2)描点画图，以下图．1(3)由图象知a－M图象是一条直线，即在拉力一准时，物体的加快度与质量成反比．【课时成效检测】1．BCD

[此题考察实验过程中应注意的事项，选项

A中均衡摩擦力时，不可以将砝码盘及盘内砝码

(或小桶

)经过细绳系在小车上，

A错；选项

B、C、D

切合正确的操作方法．

]2．BC3．(1)0.16(2)看法析(3)忘掉加入砝码盘的重力分析(1)由题意可知计数间隔T＝5T0＝0.1s.由＝aT2和＝0.16cm＝1.6×10－3m可得a＝0.16m/s2.(2)a－F图线以下图．(3)均衡小车与桌面之间的摩擦力，a－F图象仍不经过原点，可