届高考物理一轮复习实验课4探究加速度与物体受力物体质量的关系验证牛顿运动定律课件新人教版

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- 1 - 实验四 验证牛顿运动定律

1．实验目的

(1)会用控制变量法研究物理规律.

(2)探究加速度与力、质量的关系.

(3）会运用图象处理实验数据。

2．实验原理

用控制变量法探究加速度a与力F、质量M的关系,可以先保持F不变，研究a和M的关系，再保持M不变，研究a和F的关系。

3．实验器材

带定滑轮的长木板、低压交流电源、复写纸片和纸带、小车、小盘、电磁打点计时器、天平、砝码、刻度尺、导线.

4．实验步骤

(1)测质量:用天平测出小车的质量M，小盘和砝码的总质量m。

（2)放长木板:按图把实验器材安装好,先不要把悬挂小盘的202234

- 2 - 细绳系在车上。

(3)平衡摩擦力:在木板的一端下面垫一簿木块,移动簿木块的位置，直至小车拖着纸带在斜面上做匀速运动。

（4)打点：小盘绕过滑轮系于小车上,先接通电源后放开小车，打完点后切断电源，取下纸带。

（5）重复: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(4)五次。

（6)求a：在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测加速度a。

(7）作a.F的图象：若图象为一过原点的直线,证明加速度与力成正比。

(8）验证a∝错误!：保持砝码和小盘的质量m不变，改变小车质量M,重复步骤（4)和（6），作a.1M图象，若图象为一过原点的直线，证明加速度与质量成反比。

5．注意事项

(1)安装器材时，要调整滑轮的高度，使拴小车的细绳与木板平行。

(2）平衡摩擦力时，小车连着穿过打点计时器的纸带，但不要把悬挂小盘的细线系在小车上.改变砝码的质量后,不需要重202234

- 3 - 新平衡摩擦力.

(3）只有小车的质量远大于小盘和砝码的总质量，小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力。

(4）开始时小车应尽量靠近打点计时器,并应先接通电源，再放开小车，在小车到达滑轮前按住小车.

6．误差分析

(1）实验原理不完善：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。

2019年高考物理一轮复习 第3章 牛顿运动定律 实验4 验证牛顿运动定律习题 新人教版

1．(2016·全国卷Ⅲ)某物理课外小组利用图(a)中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系。图中，置于实验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮；轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码。本实验中可用的钩码共有N＝5个，每个质量均为0.010kg。实验步骤如下：导学号 21992211

(1)将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物块，使小车(和钩码)可以在木板上匀速下滑。

(2)将n(依次取n＝1,2,3,4,5)个钩码挂在轻绳右端，其余N－n个钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行。释放小车，同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s，绘制s－t图象，经数据处理后可得到相应的加速度a。

(3)对应于不同的n的a值见下表。n＝2时的s－t图象如图(b)所示；由图(b)求出此时小车的加速度(保留2位有效数字)，将结果填入下表。

n 1 2 3 4

5

a/m·s－2 0.20 __0.39(0.37～0.41均可)__ 0.58 0.78

1.00

(4)利用表中的数据在图(c)中补齐数据点，并作出a－n图象。从图象可以看出：当物体质量一定时，物体的加速度与其所受的合外力成正比。

(5)利用a－n图象求得小车(空载)的质量为__0.45(0.43～0.47均可)__kg(保留2位有效数字，重力加速度取g＝9.8m·s－2)。

(6)若以“保持木板水平”来代替步骤(1)，下列说法正确的是__BC__(填入正确选项前的标号)

A．a－n图线不再是直线 B．a－n图线仍是直线，但该直线不过原点

C．a－n图线仍是直线，但该直线的斜率变大

答案：(4)a—n图线如图

[解析] (3)实验中小车做匀加速直线运动，由于小车初速度为零，结合匀变速直线运动规律有s＝12at2，结合图(b)得加速度a＝0.39m/s2。

吉林省白城市第一中学物理实验报告

实验名称 探究加速度与力、质量的关系

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。

实

验

人

指导教师 日 期

实验器材 小车，砝码，小桶，砂，细线，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，托盘天平及砝码，米尺。

实验原理 1.保持小车质量不变，改变小桶内砂的质量，从而改变细线对小车的牵引力，测出小车的对应加速度，作出加速度和力的关系图线，分析加速度与力的关系。

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，测出小车的对应加速度，作出加速度和质量的关系图线以及加速度和质量倒数的关系图线，分析加速度与质量的关系。

实小车，砝码，小桶，砂，细线，附有定滑轮的长木板，垫木，打点计时器，低验步骤 压交流电源，导线两根，纸带，托盘天平及砝码，米尺。

数据处理

数据处理

实由图2知，图线为一条________，这就说明质量不变时，加速度与它所受作用验结论 力成________。

由图3知，图线为一条________，这就说明作用力不变时，加速度与它的质量成________。

误差分析

注意事项

教师评语

2022高考一轮复习课时跟踪训练

力学实验：探究加速度与力、质量的关系

一、单项选择（下列各题中四个选项中只有一个选项符合题意）

1．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中所采用的科学方法是（ ）

A．理想实验法 B．等效替代法

C．控制变量法 D．建立模型法

2．图甲是用来探究加速度和合力之间关系的实验装置示意图，图乙是其俯视图。两个相同的小车，并排放在水平光滑板上，前端各系一条细绳，细绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘里放有砝码打开夹子，小盘和砝码牵引小车运动，合上夹子，两小车同时停止运动。下列说法正确的是（ ）

A．实验中应使小车质量不同、砝码质量相同

B．实验中必须用到的测量仪器是秒表、刻度尺、天平

C．若将水平光滑板换为水平粗糙板、不会影响实验探究的结果

D．若小盘和砝码的总质量远小于小车质量，则小盘和砝码的重力近似等于绳的拉力

3．如图是用阻力补偿法“探究加速度与力的关系”的实验装置，小车的前端固定有拉力传感器，跨过定滑轮的轻绳一端固定于传感器，另一端与装有砝码的托盘相连。实验中保持小车质量不变，改变砝码的质量，测出绳中拉力大小F与相应的加速度大小a，作出a－F图像，下列图像中正确的是（ ） A． B．

C． D．

4．实验室用滑轮、小车、打点计时器、砂桶、细线、纸带等实验器材组成右图所示实验装置可以完成多个力学实验，利用该装置进行如下实验时，以下说法正确的是（ ）

A．在“研究匀变速直线运动”时必须设法消除小车和木板间的摩擦阻力影响

B．在“研究匀变速直线运动”时必须使砂和砂桶总质量远小于小车的质量

C．在“探究加速度a与小车质量M关系”时每次改变小车质量之后不需要要重新平衡摩擦力

D．在“探究加速度a与力F关系”时要调整滑轮高度使连接小车的细线水平

5．用如图所示的装置探究加速度与力的关系时，补偿阻力后，用槽码的重力代替细线的拉力，通过分析可知，这种代替是有误差的。若槽码的质量m与小车质量M满足M=10m，槽码牵引小车加速运动时，细线的拉力大小与槽码重力差值的绝对值为（重力加速度为g）（ ）