1、 1實驗?zāi)康?探究加速度與外力、質(zhì)量三者的關(guān)系 2實驗思路 本實驗的基本思路是采用控制變量法 (1)保持物體的質(zhì)量不變，測量物體在不同外力作用下的加速度，探究加速度與外力的關(guān)系 (2)保持物體所受的外力相同，測量不同質(zhì)量的物體在該力作用下的加速度，探究加速度與力的關(guān)系 3.實驗器材 打點計時器、紙帶及復(fù)寫紙、小車、一端附有定滑輪的長木板、砝碼、細(xì)繩、低壓交流電源、導(dǎo)線、天平、刻度尺、小砂桶、砂 4實驗步驟 (1)用天平分別測出小車和小砂桶的質(zhì)量M和m. (2)按圖351所示把實驗器材安裝好，但不把懸掛小砂桶的細(xì)繩系在小車上(即不給小車加牽引力) (3)平衡摩擦力：在長木板不帶定滑輪的一端下面墊

2、上一塊薄木板，反復(fù)移動木板的位置，直到小車在斜面上運(yùn)動時能保持勻速運(yùn)動狀態(tài)；這時小車拖著紙帶運(yùn)動時受到的摩擦力恰好與小車所受的重力在斜面方向上的分力平衡 (4)把細(xì)繩系在小車上并繞過定滑輪懸掛小砂桶，讓小車緊靠打點計時器，先接通電源再放開小車，取下紙帶，在打點紙帶上標(biāo)上紙帶號碼 (5)保持小車的質(zhì)量不變，改變小砂桶內(nèi)砂的質(zhì)量，即改變小車的牽引力，再做幾次實驗 (6)在每條紙帶上都選取一段比較理想的部分，按“測定勻變速直線運(yùn)動的加速度”實驗中的方法算出每條紙帶的加速度 (7)用縱坐標(biāo)表示加速度，橫坐標(biāo)表示力，根據(jù)實驗結(jié)果在坐標(biāo)平面上畫出相應(yīng)的點，如果這些點在一條傾斜直線上，便證明了加速度與作用力

3、成正比 (8)保持砂和小砂桶的質(zhì)量不變，在小車上依次加砝碼(做好記錄)，重復(fù)上述步驟4和步驟6，用縱坐標(biāo)表示加速度，橫坐標(biāo)表示小車及砝碼總質(zhì)量的倒數(shù)，在坐標(biāo)平面上根據(jù)實驗結(jié)果畫出相應(yīng)的點，如果這些點在一條傾斜的直線上，就證明加速度與質(zhì)量成反比 5數(shù)據(jù)處理 利用圖象處理數(shù)據(jù)是一種常用的重要方法將實驗中得到的數(shù)據(jù)通過描點作出圖象，可以非常直觀地看出兩個物理量之間的關(guān)系，也可以有效地減小實驗誤差，確定并排除實驗中測得的一些錯誤數(shù)據(jù) 在探究加速度與力的關(guān)系的實驗中，以加速度a為縱坐標(biāo)，力F為橫坐標(biāo)，根據(jù)各組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點如果這些點在一條過原點的直線上，說明a與F成正比1”“”11“mmamaaaa

4、m 在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系實驗中， 加速度與質(zhì)量成反比 實際上就是 加速度 與質(zhì)量的倒數(shù)成正比 ，以加速度 為縱坐標(biāo)，以質(zhì)量的倒數(shù)為橫坐標(biāo)建立坐標(biāo)系，根據(jù) 圖象是不是過原點的直線，就能判斷 與 是否成反比一、對實驗原理與操作要求的考查一、對實驗原理與操作要求的考查 問題：本實驗中，有哪些注意事項？問題：本實驗中，有哪些注意事項？ 解答：實驗中需注意的事項： (1)平衡摩擦力時不要掛重物，整個實驗平衡了摩擦力后，不管以后是改變托盤和砝碼(小砂桶和砂)的質(zhì)量，還是改變小車及砝碼的質(zhì)量，都不需要重新平衡摩擦力 (2)平衡摩擦力后，每次實驗必須在滿足小車和所加砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于砝碼和托盤(小砂桶和砂

5、)的總質(zhì)量的條件下進(jìn)行只有如此，砝碼和托盤的總重力才可視為與小車受到的拉力相等 (3)小車應(yīng)靠近打點計時器且先接通電源再釋放小車 (4)作圖象時，要使盡可能多的點分布在所作直線上，不在直線上的點應(yīng)盡可能均勻地分布在所作直線兩側(cè)離直線較遠(yuǎn)的點是錯誤數(shù)據(jù)，可舍去不予考慮 例例1：在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中，采用如圖352所示的實驗裝置，小車及車中砝碼的質(zhì)量用M表示，盤及盤中砝碼的質(zhì)量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動的紙帶由打點計時器打上的點計算出 (1)當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足_時，才可以認(rèn)為繩對小車的拉力大小等于盤及盤中砝碼的重力 (2)一組同學(xué)在做“加速度與質(zhì)量的關(guān)系”實驗時，保

6、持盤及盤中砝碼的質(zhì)量一定，改變小車及車中砝碼的質(zhì)量，測出相應(yīng)的加速度，采用圖象法處理數(shù)據(jù)為了比較容易地確定出加速度a與質(zhì)量M的關(guān)系，應(yīng)該作a與_的圖象 (3)如圖353(a)為甲同學(xué)根據(jù)測量數(shù)據(jù)作出的aF圖線，說明實驗存在的問題是_ (4)乙、丙同學(xué)用同一裝置做實驗，畫出了各自得到的aF圖線如圖(b)所示，兩個同學(xué)做實驗時的哪一個物理量取值不同？_. 解析：(1)當(dāng)Mm時，才可以認(rèn)為繩對小車的拉力大小等于盤及盤中砝碼的重力 (2)因由實驗畫的aM圖象是一條曲線，難以判定它所對應(yīng)的函數(shù)式，從而難以確定a與M的定量關(guān)系，所以在實驗中應(yīng)作a 圖象而不是aM圖象來分析實驗結(jié)果 (3)圖(a)甲同學(xué)根據(jù)

7、測量數(shù)據(jù)作出的aF圖線沒有過原點，圖象交于F軸上一點，說明沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠1M (4)乙、丙同學(xué)用同一裝置做實驗，畫出了各自得到的aF圖線，兩圖象的斜率不同，說明兩個同學(xué)做實驗時的小車及車上砝碼的總質(zhì)量不同 點評：在實驗中要平衡摩擦力，如果摩擦力平衡不好會對實驗結(jié)果產(chǎn)生影響，會使aF圖線不過原點：摩擦力平衡不足，圖線與F軸相交；摩擦力平衡過大，圖線與a軸相交在實驗中要求所掛砝碼的質(zhì)量要遠(yuǎn)小于車的質(zhì)量，如果這一條件不滿足將會出現(xiàn)圖線彎曲 二、實驗數(shù)據(jù)處理和誤差分析二、實驗數(shù)據(jù)處理和誤差分析 問題問題 ：該實驗中可能存在哪些誤差，怎：該實驗中可能存在哪些誤差，怎樣改進(jìn)？樣改進(jìn)？ 解答

8、: (1)質(zhì)量的測量誤差、紙帶上打點計時器打點間隔距離的測量誤差，拉線或紙帶不與木板平行等都會造成誤差 (2)因?qū)嶒炘聿煌晟圃斐烧`差：本實驗中用小盤及砝碼(小砂桶和砂)的總重力代替小車受到的拉力實際上小車受到的拉力要小于小盤及砝碼(小砂桶和砂)的總重力，存在系統(tǒng)誤差小盤及砝碼(小砂桶和砂)的總質(zhì)量越接近小車的質(zhì)量，誤差就越大；反之，小盤及砝碼(小砂桶和砂)的總質(zhì)量越小于小車的質(zhì)量，誤差就越小 (3)平衡摩擦力不準(zhǔn)造成誤差：在平衡摩擦力時，除了不掛小盤外，其他的都跟正式實驗一樣(比如要掛好紙帶、接通打點計時器)，勻速運(yùn)動的標(biāo)志是打點計時器打出的紙帶上點的距離相等 例例2：測定木塊與長木板之間的

9、動摩擦因數(shù)時，采用如圖354所示的裝置，圖中長木板水平固定 ( 1 ) 實 驗 過 程 中 ， 電 火 花 計 時 器 應(yīng) 接 在_選填“直流”或“交流(50Hz)”電源上調(diào)整定滑輪高度，使_ (2)已知重力加速度為g，測得木塊的質(zhì)量為M，砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量為m，木塊的加速度為a，則木塊與長木板間動摩擦因數(shù)_. (3)如圖355為木塊在水平木板上帶動紙帶運(yùn)動打出的一條紙帶的一部分，0、1、2、3、4、5、6為計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點間還有4個打點未畫出從紙帶上測出x13.20cm，x24.52cm，x58.42cm，x69.70cm.則木塊加速度大小a_m/s2(保留兩位有效數(shù)字) 2 150H

10、z(“”)2-()“”+31.3m / smgMgMmg m M aMgaam 以木塊和砝碼盤、砝碼為研究對象，受力分析得，整理得到 解析： 交流細(xì)線與長木板平行 或 細(xì)線水平點 為了減少誤差，處理紙帶時應(yīng)該用 逐：差法評處理1.圖356是某同學(xué)利用教材提供的方案進(jìn)行實驗時，正要打開夾子時的情況指出該同學(xué)的幾個錯誤 解析：未平衡摩擦力應(yīng)用交流電源拉小車的細(xì)線應(yīng)與木板平行小車應(yīng)靠近打點計時器打點計時器應(yīng)置于木板右端 2.某兩個同學(xué)用圖357所示的裝置(圖中A為小車，B為帶滑輪的長木板，C為水平桌面)，分別在“探究加速度與外力間的關(guān)系”實驗中，各自得到的圖象如圖358中甲和乙所示，則出現(xiàn)此種現(xiàn)象的

11、原因甲是平衡摩擦力時，木板傾角過大，乙是平衡摩擦力時，木板傾角太小. 答案：平衡摩擦力時，木板傾角過大 平衡摩擦力時，木板傾角太小 3.(2010鹽城調(diào)研鹽城調(diào)研)探究小車加速度與外力、質(zhì)量關(guān)系的實驗裝置如圖351所示 (1)把帶有滑輪的長木板右端墊高，在沒有牽引力的情況下讓小車拖著紙帶以一定的初速度沿木板運(yùn)動，打點計時器在紙帶打出一行小點，如果點跡分布均勻，就說明摩擦力和小車重力沿木板向下的分力平衡 (2)某同學(xué)平衡摩擦力后，控制砂和砂桶質(zhì)量不變，研究小車加速度與其質(zhì)量的關(guān)系，得到了如圖359所示的a1/m圖象，圖象末端不是直線的原因是小車的質(zhì)量不是遠(yuǎn)大于砂和砂桶的總質(zhì)量. 點跡分布均勻小車

12、的質(zhì)量不是遠(yuǎn)大于砂和砂桶的總質(zhì)量 (4)把細(xì)繩系在小車上并繞過定滑輪懸掛小砂桶，讓小車緊靠打點計時器，先接通電源再放開小車，取下紙帶，在打點紙帶上標(biāo)上紙帶號碼 (5)保持小車的質(zhì)量不變，改變小砂桶內(nèi)砂的質(zhì)量，即改變小車的牽引力，再做幾次實驗 (6)在每條紙帶上都選取一段比較理想的部分，按“測定勻變速直線運(yùn)動的加速度”實驗中的方法算出每條紙帶的加速度 5數(shù)據(jù)處理 利用圖象處理數(shù)據(jù)是一種常用的重要方法將實驗中得到的數(shù)據(jù)通過描點作出圖象，可以非常直觀地看出兩個物理量之間的關(guān)系，也可以有效地減小實驗誤差，確定并排除實驗中測得的一些錯誤數(shù)據(jù) 在探究加速度與力的關(guān)系的實驗中，以加速度a為縱坐標(biāo)，力F為橫坐

13、標(biāo)，根據(jù)各組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點如果這些點在一條過原點的直線上，說明a與F成正比 (1)當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足_時，才可以認(rèn)為繩對小車的拉力大小等于盤及盤中砝碼的重力 (2)一組同學(xué)在做“加速度與質(zhì)量的關(guān)系”實驗時，保持盤及盤中砝碼的質(zhì)量一定，改變小車及車中砝碼的質(zhì)量，測出相應(yīng)的加速度，采用圖象法處理數(shù)據(jù)為了比較容易地確定出加速度a與質(zhì)量M的關(guān)系，應(yīng)該作a與_的圖象 (4)乙、丙同學(xué)用同一裝置做實驗，畫出了各自得到的aF圖線，兩圖象的斜率不同，說明兩個同學(xué)做實驗時的小車及車上砝碼的總質(zhì)量不同 點評：在實驗中要平衡摩擦力，如果摩擦力平衡不好會對實驗結(jié)果產(chǎn)生影響，會使aF圖線不過原點：摩擦力平衡不足，圖線與F軸相交；摩擦力平衡過大，圖線與a軸相交在實驗中要求所掛砝碼的質(zhì)量要遠(yuǎn)小于車的質(zhì)量，如果這一條件不滿足將會出現(xiàn)圖線彎曲 二、實驗數(shù)據(jù)處理和誤差分析二、實驗數(shù)據(jù)處理和誤差分析 問題問題 ：該實驗中可能存在哪些誤差，怎：該實驗中可能存在哪些誤差，怎樣改進(jìn)？樣改進(jìn)？ 解答: (1)質(zhì)量的測量誤差、紙帶上打點計時器打點間隔距離的測量誤差，拉線或紙帶不與木板平行