第2节 实验-探究加速度与力、质量的关系 高中物理必修第一册人教版

第四章运动和力的关系高中物理必修第一册人教版第2节实验_探究加速度与力、质量的关系知识点1

探究加速度与力、质量的关系实验一、实验目的1．学会用控制变量法探究物理规律．2．探究加速度与力、质量的关系．3．掌握利用图像处理数据的方法．二、实验思路采用控制变量法，在探究加速度与力、质量三者关系时，先让其中一个量保持不变来探究其他两个量之间的关系.控制小车的质量M不变分析加速度a与力F的关系控制砝码和小盘的质量不变，即力F不变，改变小车的质量M分析加速度a与M的关系三、实验器材打点计时器、纸带、复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘、重物、夹子、细绳、交流电源、导线、天平(带有一套砝码)、刻度尺．四、实验步骤1．测质量：用天平测量小盘的质量m0和小车的质量M0．2．安装器材：按如图所示将实验器材安装好(小车上不系绳)．3．平衡摩擦力：把木板无滑轮的一端下面垫一薄木板，反复移动其位置，使小车在不挂小盘和砝码的情况下，能沿木板做匀速直线运动(纸带上相邻点的间距相等)．4．测a，F(1)把小车停在打点计时器处，挂上小盘和砝码，先接通电源，再让小车拖着纸带在木板上匀加速下滑，打出一条纸带，纸带记录了小车的运动情况，取下纸带并在纸带上标上号码及此时所挂小盘和砝码的总重力m1g．(2)保持小车的质量不变，改变小盘中砝码的质量，重复步骤(1)，多做几次实验，并记录好相应纸带的编号及所挂小盘和砝码的总重力m2g，m3g，…以a为纵坐标、F为横坐标，根据数据作a－F图像，用曲线拟合测量点，找出规律，分析a与F的关系．3．实验结论(1)保持物体质量不变时，物体的加速度a与所受力F成正比．(2)在力F不变时，物体的加速度a与质量M成反比．六、误差分析1．系统误差：本实验用小盘和砝码的总重力mg代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力．小盘和砝码的总质量越接近于小车的质量，误差越大；反之，小盘和砝码的总质量越小于小车的质量，由此引起的误差就越小．因此，要求小盘和砝码的总质量远小于小车的质量，是为了减小因实验原理不完善而引起的误差．2．偶然误差：摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差．七、注意事项1．平衡摩擦力时不要挂重物．整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和砝码的质量还是改变小车和砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力．2．实验中必须使小车和砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量．3．改变拉力或小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，再放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车．4．作图像时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧．知识点2

实验创新与改进的常见方法物理实验的研究方法实验是自然科学研究的重要方法，也是自然学科教学的重要手段，实验能力是高考考查的重要能力之一．新教材对实验能力的培养提出了更高的要求．搞清楚实验的研究方法很重要，高中物理教学中常见的八条实验研究方法分别为理想化法、平衡法、放大法、累积法、转换法、控制变量法、留迹法和模拟法．其中有些方法我们已经了解，有些还没有用过，在以后的学习中我们会一一了解的．题型1

探究加速度与力、质量关系的实验过程

图4-2-1A.用天平分别称出小车（含槽码）和小桶及桶内所装砂子的质量；B.按图示安装好实验器材；

（1）该同学漏掉的重要实验步骤是____________，该步骤应排在步骤___后。平衡摩擦力B【解析】实验中把小桶及其中砂子所受的总重力视为小车所受的拉力，没有考虑摩擦力，必须在安装好实验器材后平衡摩擦力。（2）在上述步骤中，有错误的是___，应把___________________改为______________________。D

（3）在上述步骤中，不恰当的是___，应把___________改为___________。

【学会了吗│变式题】1.在“探究加速度和力、质量的关系”实验中，采用如图4-2-2所示的装置进行实验：图4-2-2（1）实验中，需要在木板的右端垫上一个小木块，其目的是____________。平衡摩擦力【解析】实验中，需要在木板的右端垫上一个小木块，其目的是平衡摩擦力。（2）在实验操作中，下列说法正确的是___。A

图4-2-3题型2

实验数据的处理和误差分析图4-2-4

3.2【解析】在连续相等的时间间隔内，从纸带上可得到四段位移，因此可以选用逐差法计算加速度。

序号123456781.901.721.491.251.000.750.500.300.250.290.330.400.500.711.001.674.003.453.032.502.001.411.000.60

图4-2-5【答案】如图4-2-7所示图4-2-7

实验前没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不充分图4-2-6

【学会了吗│变式题】2.用如图4-2-8所示的实验装置研究小车加速度与力、质量之间的关系。实验中用砂和砂桶的总重力代替小车受到的细线的拉力。图4-2-8（1）下列实验操作中，哪些是正确的_____（填字母代号）；ADA.调节滑轮的高度，使牵引小车的细线与长木板保持平行B.在实验中，小车的加速度可用砂和砂桶的总重力除以小车总质量得到C.平衡摩擦力时，应将细线系在小车上并悬挂砂桶D.实验中需要保证小车质量远大于砂和砂桶的总质量【解析】实验时，应调节滑轮的高度，使牵引小车的细线与长木板保持平行，A正确；在实验中，小车的加速度是通过纸带求解的，B错误；平衡摩擦力时，不挂砂桶，只让小车拖着纸带在木板上运动，C错误；实验中要用砂和砂桶的总重力代替小车受到的细线的拉力，因此需要保证小车质量远大于砂和砂桶的总质量，选项D正确。（2）平衡摩擦力时，将长木板的右端适当垫高，轻推小车后放手，若放手后打点计时器在纸带上打出的点越来越密集，则应将长木板下的小垫块向____（选填“左”或“右”）移些；重复调整小垫块的位置，直到打点计时器在纸带上打出的点间距相等。左【解析】平衡摩擦力时，将长木板的右端适当垫高，轻推小车后放手，若放手后打点计时器在纸带上打出的点越来越密集，则小车的速度越来越小