高考物理一轮复习 3.5实验 探究a与F、m关系教学案

3.5实验：探究加速度和物体质量、受力的关系 一、知识要点： 1．实验原理: 2．实验器材: 3．实验步骤: 4．注意事项: （1）平衡摩擦力 （2）实验条件 二、典题分析： 例1、在探究加速度与物体所受合外力和质量间的关系时，采用如图所示的实验装置，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。 (1)用打点计时器纸带运动的时间，计时器所用电源的频率为50 Hz，图为小车带动的纸带上记录的一些点，在每相邻两点间都有四个点未画出，从纸带上测出X1=3.20cm，X2=4.74 cm,X3=6.40cm,X4=8.02cm，X5=9.64cm,X6=11.28 cm,X7=12.84 cm。该小车的加速度a= （结果保留3位有效数字）。 （2）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。 (3)一组同学在先保持盘及盘中的砝码质量一定，探究做加速度与质量的关系，以下做法正确的是 ( ) 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．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力 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a=mg／M求出 (4)在保持小车及车中的砝码质量M-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关系分别如图中的甲、乙所示（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: 甲图 ，乙图 。 例2、如图甲所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置．他在气垫导轨上安装了一个光电门B，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放．该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d. （1）实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是　　 　； （2）下列不必要的一项实验要求是　 　　．（请填写选项前对应的字母） A．应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量 B．应使A位置与光电门间的距离适当大些 C．应将气垫导轨调节水平 D．应使细线与气垫导轨平行 （3）改变钩码质量，测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，通过描点作出线性图象，研究滑块的加速度与力的关系，处理数据时应作出　　　图象．（选填“t2﹣F”、“”或“”） 三、随堂演练 1.“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验． (1)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出一条纸带．从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，用刻度尺测量计数点间的距离如图12所示．已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz.求：从图中所给的刻度尺上读出A、B两点间的距离x1＝________cm，加速度a＝________m/s2. (2) 平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上．挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度．小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表： ①请根据该组实验数据在坐标纸上作出a－F的关系图象； ②根据提供的实验数据作出的a－F图线不通过原点的主要原因是________． 砝码盘中砝码总重力F(N) 0.196 0.392 0.588 0.784 0.980 加速度a(m·s－2) 0.69 1.18 1.66 2.18 2.70