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高考物理一轮复习教学案精品集34实验加速度与力和质量的关系doc高中物理

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第四课时实验:加速度与力和质量的关系4/4考点剖析【实验要求】1.通过实验研究加速度与力、加速度与质量的关系。2.掌握实验数据处理的方法,能根据图像写出加速度与力、质量的关系式。【实验原理】1.如以下图装置,保持小车质量M不变,改变小桶内砂的质量m,从而改变细线对小车的牵引力F(当m<<M时,F=mg近似成立),测出小车的对应加速度a,由多组a、F数据作出加速度和力的关系a-F图线,探究加速度与外力的关系。mM打点计时器纸带2.保持小桶和砂的质量不变,在小车上加减砝码,改变小车的质量M,测出小车的对应加速度a,由多组a、M数据作出加速度和质量倒数的关系a-M-1图线,探究加速度与质量的关系。【实验器材】小车,砝码,小桶,砂,细线,附有定滑轮的长木板,垫块,打点计时器,低压交流电源,导线两根,纸带,托盘天平及砝码,米尺。【实验步骤】1.用调整好的天平测出小车和小桶的质量M和m,把数据记录下来。2.按如图装置把实验器材安装好,只是不把挂小桶用的细线系在小车上,即不给小车加牵引力。3.平衡摩擦力:在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上垫块,反复移动垫块的位置,直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态(可以从纸带上打的点是否均匀来判断)。4.在小车上加放砝码,小桶里放入适量的砂,把砝码和砂的质量M'和m'记录下来。把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶,接通电源,放开小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,取下纸带,在纸带上写上编号。5.保持小车的质量不变,改变砂的质量(要用天平称量),按步骤4再做5次实验。6.算出每条纸带对应的加速度的值。7.用纵坐标表示加速度a,横坐标表示作用力F,即砂和桶的总重力(m+m')g,根据实验结果在坐标平面上描出相应的点,作图线。探究加速度与外力的关系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,并做好记录,求出相应的加速度,用纵坐标表示加速度a,横坐标表示小车和车内砝码总质量的倒数1/(M+M’),在坐标平面上根据实验结果描出相应的点并作图线。探究加速度与质量的关系。重点突破知识点一实验本卷须知1.砂和小桶的总质量不要超过小车和砝码的总质量的1/10,为什么?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。用手给小车一个初速度,如果在纸带上打出的点的间隔是均匀的,说明小车受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡。3.作图时应该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对称地分布在直线的两侧,但如遇个别特别偏离的点可舍去。【例1】(广东惠州市07届高三第二次调研考试)在探究加速度与物体所受合外力和质量间的关系时,采用如以下图的实验装置,小车及车中的砝码质量用M表示,盘及盘中的砝码质量用m表示,小车的加速度可由小车后拖动的纸带由打点计数器打上的点计算出:纸带m打点计数器M(1)当M与m的大小关系满足   时,才可以认为绳子对小车的拉力大小等于盘和砝码的重力。4/4\n(2)一组同学在探究加速度与质量的关系时,以下做法错误的选项是()A.平衡摩擦力时,应将盘及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上B.每次改变小车质量时,不需重新平衡摩擦力C.实验时,先放开小车,再接通打点计时器电源D.小车运动的加速度可用天平测出m以及小车质量M,直接用公式a=mg/M求出。(3)在保持小车及车中的砝码质量质量M一定,探究加速度与所受合外力的关系时,由于平衡摩擦力时操作不当,二位同学得到的a―F关系分别如以以下图C、D所示(a是小车的加速度,F是细线作用于小车的拉力)。其原因分别是:0FaC0FaDC图:               D图:      导示:(1)m<<M;(2)ACD(3)C图:平衡摩擦力时,长木板的倾角过大了;D图:没有平衡摩擦力或木板的倾角过小。知识点二误差分析及数据处理【例2】在探究加速度与物体质量、物体受力的关系实验中,实验装置如图乙所示:打点计时器木块纸带重物电源插头乙一木块放在水平光滑长木板上,左侧拴有一不可伸长的细软线,跨过固定在木板边缘的滑轮与一重物相连,重物的质量为m.木块右侧与穿过打点计时器的纸带相连,在重物牵引下,木块在木板上向左做匀加速运动。图甲给出了打点计时器在纸带上打出的一些连续的点,它们之间的距离分别为S1、S2、S3、S4、S5、S6,打点计时器所用交流电周期为T。根据给以上数据求:(1)木块的加速度a=.(2)细线对木块的拉力T=.(3)为了减少误差,你认为应采取什么措施?。导示:(1)(2)(3)木块的质量应远大于重物的质量,实验前将木板右端稍垫高,直至木块在细线未挂上重物时能沿木板匀速下滑。【例3】(2022年物理海南卷.14)现要验证“当质量一定时,物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一物理规律。给定的器材如下:一倾角可以调节的长斜面(如图)、小车、计时器一个、米尺。A1A2(1)填入适当的公式或文字,完善以下实验步骤(不考虑摩擦力的影响):①小车自斜面上方一固定点A1从静止开场下滑至斜面底端A2,记下所用的时间②用米尺测量A1与A2之间的距离s,那么小车的加速度____________。③用米尺A1相对于A2的高h。设小车所受重力为mg,那么小车所受的合外力F=________。④改变_________________,重复上述测量。⑤以h为横坐标,为纵坐标,根据实验数据作图。如能得到一条过原点的直线,那么可以验证“4/4\n当质量一定时,物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一规律。(2)在探究如何消除上述实验中摩擦阻力影响的过程中,某同学设计的方案是:①调节斜面倾角,使小车在斜面上匀速下滑。测量此时A1点相对于斜面底端A2的高度ho。②进展(1)中的各项测量。③计算与作图时用(h-ho)代替h。 对此方案有以下几种评论意见:A.方案正确可行B.方案的理论依据正确,但利用所给的器材无法确定小车在斜面上是否做匀速运动。C.方案的理论依据有问题,小车所受摩擦力与斜面倾角有关。其中合理的意见是________。导示:(1) ②  ③  ④斜面倾角(或填h的数值)(2)C。知识点三实验的拓展与延伸【例4】(08’扬州三校联考)一打点计时器固定在斜面上某处,一小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下,如以下图.打出的纸带的一段如以下图.(1)已知打点计时器使用的交流电频率为50HZ,利用纸带图给出的数据可求出小车下滑的加速度a=.(2)为了求出小车在下滑过程中所受的阻力,还需测量的物理量有。用测得的量及加速度a表示阻力的计算式为f=.导示:(1)a=4.0m/s2。(2)斜面倾角(或斜面的长和对应的高);f=mgsinα-ma。成功体验1、在本实验中,关于器材的选择和安放,以下说法中正确的选项是()A、可以用砂桶代替钩码拉动小车运动B、必须将长木板水平放置在桌面上C、打点计时器所用电源电压只要在4V-6V间就可以。因此,如果无学生电源,可用4节干电池代替D、所挂钩码重力应大于小车的重力2、在“探究加速度与力、质量的关系”的实验时:(1)我们已经知道,物体的加速度(a)同时跟合外力(F)和质量(m)两个因素有关。要研究这三个物理量之间的定量关系的根本思路是;(2)小薇同学的实验方案如以下图,为了用细线的拉力表示小车受到的合外力,还应该采取的措施是。在满足的条件下,可以通过测量来表示小车受到的合外力;(3)小薇同学采用上述实验方案,并利用公式计算加速度,那么在实验操作中应采取的措施是:;为了使误差尽量小,你认为运用公式计算小车加速度更合理;(4)针对小薇同学的实验设计、实验操作、数据采集与处理,就其中的某一点,提出你有别于小薇同学设计或处理方法:。答案:1、A2、(1)先保持m不变,研究a与F的关系,再保持F不变,研究a与m的关系;(2)把木板的末端垫起适当高度以平衡摩擦力。砂和桶的质量远小于小车质量,砂和桶的重力;(3)先翻开电源,再释放小车;△S=aT2(44/4\n)采用气垫导轨以减小摩擦力;利用"光电门"和计算机连接直接得到加速度,利用v-t图像计算加速度;用弹簧秤测量砂和桶的重力;用力和加速度的比值是否不变来处理数据,等等。4/4

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发布时间:2022-08-25 16:59:59 页数:4
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文章作者:U-336598

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