1、合格性考试讲义 必修一第四章 运动和力的关系第二节 实验：探究加速度与力、质量的关系一、实验原理和方法1探究方法控制变量法(1)控制小车的质量M不变，讨论加速度a与力F的关系(2)控制砝码和小盘的质量不变，即力F不变，改变小车的质量M，讨论加速度a与M的关系2要测量的物理量(1)小车与其上砝码的总质量M用天平测出(2)小车受的拉力F用天平测出小盘和盘内砝码的总质量m，由Fmg算出(3)小车的加速度a通过打点计时器打出的纸带测算出3应用纸带测加速度在运动物体上安装一条连接打点计时器的纸带，根据纸带上打出的点来测量加速度它是根据在匀变速直线运动中，连续相等的时间T内的位移之差xaT2求出加速度二、
2、实验器材打点计时器、纸带、复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘、砝码、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平(带有一套砝码)、刻度尺三、实验步骤1用天平测出小车和重物的质量分别为M0、m0，并把数值记录下来实验次数加速度a/(ms2)小车受力F/N123452平衡摩擦力，在木板无滑轮的一端下面垫一薄木板，反复移动其位置，直到打点计时器正常工作后不挂重物的小车在斜面上做匀速直线运动为止(纸带上相邻点间距相等)3将重物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，关闭电源，取下纸带并在纸带上标上号码及此时所挂重物的重力m0g.4保持小车的质量不变，改变所挂重物的重力，重复步骤
3、3，多做几次实验，并记录好重物的重力m1g、m2g、以及计算出相应纸带的加速度5保持托盘中所放重物的质量不变，在小车上加放砝码，并测出小车与所放砝码的总质量M，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6继续在小车上加放砝码，重复步骤5，多做几次实验，在每次得到的纸带上标上号码7计算出每次实验所得纸带的加速度值及小车与砝码的总质量四、数据处理1计算法：测得加速度，通过计算看看是否满足、.2图象法(1)以加速度a为纵坐标，以外力F为横坐标，作出a-F关系图象，如图甲所示，由此得出结论(2)以加速度a为纵坐标，以小车及砝码的总质量M或为横坐标作出a-M或a-关系图象，
4、如图乙所示，据图象可以得出结论(3)实验结论：物体的加速度与作用在物体上的合外力成正比，与物体的质量成反比五、注意事项1平衡摩擦力时不要挂重物，整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和重物的质量还是改变小车及砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力2实验中必须满足小车和砝码的总质量远大于小盘和重物的总质量只有如此，重物和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等3小车应靠近打点计时器且先接通电源再放手【学考演练】1关于探究加速度与力、质量的关系的实验，下列说法中符合实际的是()A通过同时改变小车的质量和小车受到的拉力，归纳出加速度、力、质量三者之间的关系B通过保持小车的质量不变，只改变小车的拉力，
5、就可以归纳出加速度、力、质量三者之间的关系C通过保持小车的拉力不变，只改变小车的质量，就可以归纳出加速度、力、质量三者之间的关系D先保持小车的质量不变，研究加速度与力的关系；再保持小车的拉力不变，研究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度、力、质量三者之间的关系解析：选D由于实验中有三个变量，在探究过程中采用控制变量法先通过保持小车的质量不变，只改变小车的拉力，可以归纳出加速度、力二者之间的关系，再通过保持小车的拉力不变，只改变小车的质量，可以得出加速度、质量二者之间的关系，所以D项正确2下列方法中，可实现对小车的加速度与力、质量的关系探究的是()A理想实验法B等效替代法C控制变量法D物理模型法
6、解析：选C探究小车的加速度与力、质量的关系时，应采用控制变量法，先保持小车的质量不变，探究加速度与力的关系，然后保持小车所受的力不变，探究小车的加速度与质量的关系故选项C正确3(多选)如图是某同学探究加速度与力、质量的关系时已接通电源正要释放小车时的情况，对该同学操作的评价，下列说法正确的是()A应使用46 V的交流电源B打点计时器应固定于长木板没有滑轮的一端，且小车紧靠打点计时器停放C应调节滑轮的高度使细线与长木板平行D应调节长木板的倾角以平衡摩擦力解析：选BCD打点计时器的工作电源是交流电源，若为电磁打点计时器，则应使用46 V的交流电源，若为电火花打点计时器，则应使用220 V的交流电源
7、，题中未说明打点计时器的种类，选项A错误；打点计时器应固定在长木板没有滑轮的一端，且小车应紧靠打点计时器停放，这样可充分利用纸带，打上更多的点以便采集更多的数据，选项B正确；滑轮位置偏低，应通过调节滑轮的高度以确保细线与长木板平行，从而保证小车所受的合外力等于细线的拉力，选项C正确；应将长木板没有滑轮的一端适当垫高以平衡摩擦力，选项D正确4. (多选)在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，关于平衡摩擦力的说法中正确的是()A“平衡摩擦力”的本质就是想办法让小车受到的摩擦力为零B“平衡摩擦力”的本质就是使小车所受的重力沿斜面向下的分力与所受到的摩擦阻力相平衡C“平衡摩擦力”的目的就是要使小车
8、所受的合力等于所挂钩码通过细绳和滑轮对小车施加的拉力D“平衡摩擦力”是否成功，可由小车拖动由打点计时器打出的纸带上的点迹间距是否均匀而确定解析：选BCD 小车所受的摩擦力不可避免，平衡摩擦力的本质就是使小车的重力沿斜面方向的分力与小车所受的阻力相平衡，选项A错误、B正确；平衡摩擦力的目的是使小车所受的合力等于细绳对小车的拉力，选项C正确；恰好平衡摩擦力时，小车拖动纸带，不给小车提供拉力，给小车一个初速度，小车做匀速直线运动，由打点计时器打出的纸带点迹间距应该是均匀的，选项D正确5. 在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，需要平衡摩擦力时，应该让小车()A挂上槽码，拖上纸带，开动打点计时器
9、B不挂槽码，拖上纸带，开动打点计时器C挂上槽码，不拖纸带 D不挂槽码，不拖纸带解析：选B 平衡摩擦力时，应把纸带所受的摩擦阻力一起平衡掉，所以应让小车拖上纸带，且让打点计时器处于工作状态，B正确6在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，探究加速度a与质量M的关系时，没有注意始终满足M远大于m的条件(m为钩码和盘的质量)，结果得到的图象应是图中的()ABCD解析：选D在研究加速度跟小车质量M的关系时，保持m不变，改变小车质量M，在小车质量M远大于重物质量m时，可以认为小车受到的拉力Fmg，此时加速度a与小车质量M成反比，与成正比，以为横轴，a为纵轴，则a图象应是过原点的直线，当减少小车中的砝码
10、，质量M不满足远大于重物质量m时，小车受到的拉力明显小于重物重力，其加速度缩小，a图象向下弯曲，选项A、B、C错误，D正确7.用如图所示的装置研究在作用力F一定时，小车的加速度a与小车质量M的关系，某位同学设计的实验步骤如下：A用天平称出小车和槽码的质量B按图示安装好实验器材C把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂槽码D将电磁打点计时器接在6 V电压的蓄电池上，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车的质量E保持槽码的质量不变，增加小车上的砝码个数，并记录每次增加后的M值，重复上述实验F分析每条纸带，测量并计算出加速度的值G作a M关系图像，并由图像确定a与M的关系(1)该同学漏掉的重要实验步骤是_，该步骤应排在_步实验之后(2)在上述步骤中，有错误的是_，应把_改为_(3)在上述步骤中，处理不恰当的是_，应把_改为_解析：实验中把槽码的重力看作与小车所受拉力大小相等，没有考虑摩擦力，故在悬挂槽码前必须平衡摩擦力电磁打点计时器按在6 V电压的蓄电池上时不能打点，必须接在6 V以下交流电压的学生电源上作a M关系图像，得到的是双曲线的一支，很难做出正确的判断，必须“化曲为直”，改作a 关系图像答案：(1)平衡摩擦力B(2)D6 V电压的蓄电池6 V以下交流电压的学生电源(3)Ga Ma 第 7 页 共 7 页
