第21讲 实验:探究加速度与力质量的关系 试卷及答案1.docx
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1、第21讲实验:探究加速度与力、质量的关系新知挑板(高中一、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、实验原理1 .实验方法控制变后法保持物体的质量不变.测量物体在不同的力作用卜的加速度.分析加速度与力的关系保持物体的受Jj不变,测:不同质状时物体的加速度分析加速度与质量的关系2 .实验思路本实验有三个需要测量的量:物体的质量m、物体所受的作用力尸和物体的加速度或测出它们的值,分析数据,得出结论。(1)质量M:用天平测量。(2)测量物体的加速度a方案:利用打点计时器打出的纸带测量小车的加速度4槽码细绳纸带垫木$一端有定匚匕
2、滑轮的长铝板小车打点计时器实验台“逐差法”求解加速度:x=T2,X,-Xn=mn)aT2(mn)当题目中给出的数据有偶数个时,把全部数据分为两大组计算,例如。(先+后+右)(4+也+即)972纸带中每个数据都得到利用,实验误差较小。让两个小车做初速度为O的匀加速直线运动,在相等的时间内,由x=%户知之=言,把测量加速度转换成测量位移。(3)测物体受到的拉力F方案一用阻力补偿法补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力,小车所受的拉力近似等于槽码的总重力。阻力补偿后,绳的拉力尸为小车所受合外力,绳的拉力尸=Wg须满足的条件,其中m为槽码质量,M为小车质量。三、实验器材电磁打点计时器、纸带、欠写纸片、小
3、车、一端附有定滑轮的长木板、槽码、祛码、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平(带有一套破码)、刻度尺。四、实验步骤1 .用天平测出小车和重物的质量分别为M、如,并把数值记录下来。2 .按图将实验器材安装好(小车上不系绳)。细绳”带a7f1/1HI一端有定小车打点计时器滑轮的长木板、实脸台3 .阻力补偿,把木板无滑轮的一端下面垫一薄木板,反纪移动其位置,直到打点计时器正常工作后不挂槽码的小车拖动纸带在斜面上做匀速直线运动为止(纸带上相邻点间距相等)。4 .将槽码通过细绳系在小车上,接通电源放开小车,用纸带记录小车的运动情况;取下纸带并在纸带上标上号码及此时所挂槽码的重力m0go5 .保持小车的质
4、量不变,改变所挂槽码的重力,重复步骤4,多做几次实验,每次小车从同一位置释放,并记录好槽码的重力“g、切2g、以及计算出相应纸带的加速度填入表格1。表格1(物体的质量一定,加速度与受力的关系)实验次数加速度(ms-2)小车受力F/N1236 .保持槽码的质量不变,在小车上加放祛码,并测出小车与所放祛码的总质量接通电源,放开小车,用纸带记录小车的运动情况,取下纸带并在纸带上标上号码。7 .继续在小车上加放祛码,重复步骤6,多做几次实验,在每次得到的纸带上标上号码。8 .计算出每次实验所得纸带的加速度值及小车与祛码的总质量填入表格2。表格2(物体受到的外力一定,加速度与质量的关系)实验次数加速度0
5、(ms2)小车与硅码总质量MZkg小车与祛码总质量的倒数力kg1123五、数据处理1分析加速度和力的关系依据表格1,以加速度。为纵坐标,以外力尸为横坐标,作出。一尸关系图像,如图所示,由此得出结论。2 .分析加速度和质量的关系依据表格2,以加速度。为纵坐标,以小车及破码的总质量M或为横坐标作出aM或。一古关系图像,3 如图所示,据图像可以得出结论。4 .实验结论(1)保持物体质量不变时,物体的加速度与所受合外力F成正比。(2)在力尸不变时,物体的加速度a与质量M成反比。六、误差分析1 .在实验中,我们认为槽码的重力就等于小车所受的合力。但这是有误差的,只有在小车质量比较大,槽码质量比较小且长木
6、板合理倾斜的情况下,实验结果才比较理想。2 .质量测量、长度测量中也存在偶然误差,可通过多次测量取平均值的方法来减小误差。3 .阻力补偿不准而造成误差。4 .描点作图时存在误差。【例】小明同学在探究小车加速度与质量的关系时,采用了如图甲所示方案。(1)保持祛码盘中祛码质量不变,通过增减小车中的祛码个数改变小车中祛码和小车的总质量M,与此相对应,利用纸带上打出的点来测量小车的加速度。对此实验方案,下列做法中合理的是;A.在平衡阻力时,需要把木板的一侧垫高,并将祛码盘及盘中祛码用细线通过定滑轮系在小车上B.实验前,先接通打点计时器电源,待打点计时器工作稳定后再释放小车C.调节滑轮,使细线与木板平行
7、(2)实验中打出的一条纸带的部分实验数据如图乙所示,相邻两个计数点间还有四个点未画出。所用交变电源的频率为50Hz,由该纸带可求出小车的加速度=ms2(结果保留两位有效数字);M带运动力网工7.(3)小明记录的6组实验数据如下表所示,其中5组数据的对应点已经标在图丙的坐标纸上,请用“X标出余下的一组数据的对应点,并作出图像。由图像可得出的实验结论为MMF/NM/kga/(ms2)0.291.160.250.290.860.340.290.610.480.290.410.710.290.360.811.在研究作用力产一定时,小车的加速度。与小车(含祛码)质量M的关系时,某同学设计的实验步骤如下:
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