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匀变速运动试验.doc

发布:2017-01-22约6.13千字共11页下载文档
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实验四 探究加速度与力、质量的关系 考纲解读 1.学会用控制变量法研究物理规律.2.学会灵活运用图象法处理物理问题的方法.3.探究加速度与力、质量的关系,并验证牛顿第二定律. 基本实验要求 规律方法总结 1.实验原理(见实验原理图) (1)保持质量不变,探究加速度跟合外力的关系. (2)保持合外力不变,探究加速度与质量的关系. (3)作出a-F图象和a-图象,确定其关系. 2.实验器材 小车、砝码、小盘、细绳、附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、导线两根、纸带、天平、米尺. 3.实验步骤 (1)测量:用天平测量小盘和砝码的质量m′和小车的质量m. (2)安装:按照如实验原理图所示装置把实验器材安装好,只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(即不给小车牵引力) (3)平衡摩擦力:在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块,使小车能匀速下滑. (4)操作:①小盘通过细绳绕过滑轮系于小车上,先通电源后放开小车,取下纸带编号码. ②保持小车的质量m不变,改变砝码和小盘的质量m′,重复步骤①. ③在每条纸带上选取一段比较理想的部分,测加速度a. ④描点作图,作a-F的图象. ⑤保持砝码和小盘的质量m′不变,改变小车质量m,重复步骤①和③,作a-图象. 1.注意事项 (1)平衡摩擦力:适当垫高木板的右端,使小车的重力沿斜面方向的分力正好平衡小车和纸带受到的阻力.在平衡摩擦力时,不要把悬挂小盘的细绳系在小车上,让小车拉着打点的纸带匀速运动. (2)不重复平衡摩擦力. (3)实验条件:mm′. (4)一先一后一按:改变拉力和小车质量后,每次开始时小车应尽量靠近打点计时器,并应先接通电源,后释放小车,且应在小车到达滑轮前按住小车. 2.误差分析 (1)因实验原理不完善引起的误差:本实验用小盘和砝码的总重力m′g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. (2)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. 3.数据处理 (1)利用Δx=aT2及逐差法求a. (2)以a为纵坐标,F为横坐标,根据各组数据描点,如果这些点在一条过原点的直线上,说明a与F成正比.(3)以a为纵坐标,为横坐标,描点、连线,如果该线过原点,就能判定a与m成反比. 考点一 对实验原理与注意事项的考查 例1 (2013·天津·9(2))某实验小组利用图1所示的装置探究加速度与力、质量的关系. 图1 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 ②为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力,应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量________木块和木块上砝码的总质量.(选填“远大于”、“远小于”或“近似等于”) ③甲、乙两同学在同一实验室,各取一套图2所示的装置放在水平桌面上,木块上均不放砝码,在没有平衡摩擦力的情况下,研究加速度a与拉力F的关系,分别得到图9中甲、乙两条直线.设甲、乙用的木块质量分别为m甲、m乙,甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为μ甲、μ乙,由图可知,m甲________m乙,μ甲________μ乙.(选填“大于”、“小于”或“等于”) 图2 考点二 对实验步骤和数据处理的考查 例2 为了探究加速度与力的关系,使用如图3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Δt1、Δt2都可以被测量并记录,滑行器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,两光电门间距离为x,牵引砝码的质量为m.回答下列问题: 图3 (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? 答:___________________________________________________________________. (2)若取M=0.4 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________. A.m=5 g        B.m=15 g C.m=40 g D.m=400 g (3)在此实验中,需要测得每一个牵引力对应的加速度,写出该加速度的表达式:________________.(用Δt1、Δt2、D、x表示) 创新实验设计 例3 某实验小组在“探究加速度与物体受力的关系”实验中,设计出如下的实验方案,其实验装置如图4所
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