2023年高中物理学业水平考试必备考点11实验4探究加速度与力质量的关系精品.pdf

2023 年高中物理学业水平考试必备考点归纳与测试 4 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F＝mg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Δx＝aT 求出加速度．2 二、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M 、m ，并把数值记录下来． 0 0 实验次数 加速度a/(m·s－2) 小车受力F/N 1 2 3 4 5 2．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，多做几次实验，并记录好重物的重 力 mg、mg、…以及计算出相应纸带的加速度． 1 2 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 a F a M 1．计算法：测得加速度，通过计算看看是否满足 1 1 1 2. ＝ 、 ＝ a F a M 2 2 2 1 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． 1 1 (2)以加速度 a为纵坐标，以小车及砝码的总质量 M 或M为横坐标作出 a-M 或 a-M关系图象，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． 真题测试 1． （2023·江苏·高二学业考试）在“探究加速度与物体的受力、物体质量的关系”实验中，可利用图