（高中物理）知識全解65探究加速與力質(zhì)量的關(guān)系

1、高中物理知識全解 6.5 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗?zāi)康?、學(xué)會用控制變量法研究物理規(guī)律。2、驗證牛頓第二定律。3、掌握利用圖象處理數(shù)據(jù)的方法。實驗原理控制變量法：1、保持小車質(zhì)量一定時，改變小車受力測出加速度，用圖象法研究與的關(guān)系。2、保持一定時，改變小車質(zhì)量測出加速度，用圖象法研究與的關(guān)系。實驗器材一端附有滑輪的長木板、小車、細線和小盤、天平、砝碼、打點計時器、學(xué)生電源、紙帶、刻度尺實驗步驟1、探究與的關(guān)系。用天平測出小車和小盤的質(zhì)量和把數(shù)值記錄下來。按以下圖實驗裝置把實驗器材安裝好，使長木板有滑輪的一端伸出桌面。在長木板不帶定滑輪的一端下面墊一小木塊，通過前后移動，來平衡小車的摩擦力

2、。把細線系在小車上并跨過定滑輪，此時要調(diào)節(jié)定滑輪的高度使細線與木板平行。將小車放于靠近打點記時器處，在小盤內(nèi)放上砝碼(5g)，接通電源，放開小車得到一打好點的紙帶注意不要讓小車撞到定滑輪，打好的紙帶要標明條件即小車的質(zhì)量，小盤的質(zhì)量及砝碼的質(zhì)量。保持小車的質(zhì)量不變，改變小盤內(nèi)砝碼的質(zhì)量(10g、15g、20g、25g)，再做幾次實驗。在每條紙帶上都要選取一段比較理想的局部，算出每條紙帶的加速度。把各次實驗中的數(shù)據(jù)填入表一內(nèi)，作用力的大小認為等于小盤和砝碼的重力，作出的圖象。表一： = kg 次數(shù)f與f的關(guān)系12345實驗結(jié)論：如果圖象中的點在一條過原點的直線上，那么說明與成正比，如果不是這樣，

3、那么需進一步分析?！驹趯嶒炚`差允許的范圍內(nèi)：】2、探究與的關(guān)系。在上述實驗裝置的根底上保持小盤內(nèi)砝碼質(zhì)量不變，在小車上放砝碼改變小車的質(zhì)量分別加50g、100g、150g、200g，重復(fù)上面的實驗。把各次實驗中的數(shù)據(jù)填入表二內(nèi)，作出圖象。注意：不要作圖象，因為根據(jù)圖象很難確定其圖線函數(shù)關(guān)系，從圖象上看可能“與成反比，但也可能是“以與成反比，甚至是更復(fù)雜的關(guān)系。因此我們可以作圖象，如果圖象中的點在一條過原點的直線上，那么說明與成正比即與成反比。拓展：這里我們已經(jīng)假設(shè)加速度與質(zhì)量成反比，如果當(dāng)初假設(shè)的是加速度與質(zhì)量的二次方成反比，那么要作圖象而后進行分析得出關(guān)系。表二： = n次數(shù)12345本卷須

4、知1、平衡摩擦力時不要掛小盤，小車應(yīng)連著紙帶且通過打點記時器的限位孔。2、調(diào)節(jié)木板上的滑輪使拉小車的細線要與長木板平行。3、不要讓小車撞到定滑輪。4、起始小車應(yīng)靠近打點計時器處，且先接通電源待打點計時器工作穩(wěn)定后再釋放小車。5、要使砝碼和小盤的總質(zhì)量遠小于小車和車上砝碼的總質(zhì)量，這樣才可以認為繩子對小車的拉力大小等于小盤與砝碼的重力大小。設(shè)砝碼和小盤的總質(zhì)量為，小車和車上砝碼的總質(zhì)量為，由實驗原理：，而實際，因此要使，那么需<<。如果過大或過小，造成不遠小于，那么作出來的圖象和圖象將不呈線性關(guān)系。例：在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗中，假設(shè)不遠小于，保持不變，那么小車的圖象大致如

5、右圖一所示。因為開始時，較小，根本滿足<<，故實驗誤差小，所以前面一段圖線幾乎是直線；但是隨著的增大，就不再滿足<<，實驗誤差大，同一下產(chǎn)生的實際加速度小于，故后面的圖線為向下彎曲的曲線。【例題】如以下圖一為“用dis位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機研究加速度和力的關(guān)系的實驗裝置。1在該實驗中必須采用控制變量法，應(yīng)保持_不變，用鉤碼所受的重力作為_，用dis測小車的加速度。2改變所掛鉤碼的數(shù)量，屢次重復(fù)測量。在某次實驗中根據(jù)測得的多組數(shù)據(jù)可畫出a-f關(guān)系圖線如右圖二所示分析此圖線的oa段可得出的實驗結(jié)論是_。單項選擇題此圖線的ab段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是 a

6、小車與軌道之間存在摩擦 b導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)c所掛鉤碼的總質(zhì)量太大 d所用小車的質(zhì)量太大解：1小車的總質(zhì)量，小車所受外力2在質(zhì)量不變的條件下，加速度與外力成正比；由實驗原理：得，而實際上，可見ab段明顯偏離直線是由于沒有滿足<<造成的。答案：c拓展：在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗中，保持不變，假設(shè)小車的圖象為不過原點的直線，如以下圖所示，那么可能原因是：例：在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗中，假設(shè)不遠小于，保持拉力不變，那么小車的圖象大致如右圖一所示。因為開始時，較小，根本滿足<<，故實驗誤差小，所以前面一段圖線幾乎是直線；在圖象中某點與原點連線的直線的斜率表示所

7、受到的合外力，隨著的增大，減小，不再滿足<<，實驗誤差大，所受到的合外力小于，所以后面的圖線隨著的增大各點與原點連線的直線的斜率逐漸變小，故后面的圖線為向下彎曲的曲線。注意：小車的加速度不可以通過來計算，必須由小車后面拉過的紙帶的信息來求出。拓展：其實，在這個實驗中也可以不測加速度的具體數(shù)值，這是因為我們探究的是加速度與其它量之間的比例關(guān)系。假設(shè)，由得：，在時間相同的情況下，那么：。所以不測量加速度的具體數(shù)值，在初速度為零的條件下，等時間內(nèi)位移和加速度成正比，只要探究位移和力、質(zhì)量的比例關(guān)系就可以知道加速度和力、質(zhì)量的比例關(guān)系?！纠}】在“探究加速度與力質(zhì)量的關(guān)系時,某小組設(shè)計雙車

8、位移比較法來探究加速度與力的關(guān)系.實驗裝置如以下圖所示,將軌道分上下雙層排列,兩小車后的剎車線穿過尾端固定板,由安裝在后面的剎車系統(tǒng)同時進行控制(未畫出剎車系統(tǒng)).通過改變砝碼盤中的砝碼來改變拉力大小，數(shù)據(jù)如表中所示：(1)通過比較兩小車的位移來比較兩小車的加速度大小,是因為位移與加速度的關(guān)系式為_。(2)該裝置中的剎車系統(tǒng)的作用是_。(3)分析表中數(shù)據(jù)可得到結(jié)論:_。(4)為了減小實驗的系統(tǒng)誤差,你認為還可以進行哪些方面的改進?(只需提出一個建議即可)1、質(zhì)量的測量誤差，紙帶上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：本實驗中用小盤和砝碼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和砝碼的總重力)，存在系統(tǒng)誤差小盤和砝碼的總質(zhì)量