第2节 科学探究:加速度与力、质量的关系 一、数据处理 1.把小车在不同力作用下产生的加速度填在表中。 物理量 1 2 3 4 5 6 作用力F 加速度a 以a为纵坐标,F为横坐标,根据数据作a-F图像,通过拟合测量点,作出图像找出规律,分析a与F的关系。 2.把不同质量的小车(小车和砝码)在相同力的作用下产生的加速度大小填在表中。 物理量 1 2 3 4 5 6 质量m 加速度a 分别以a为纵坐标,m和为横坐标,根据数据作a-m图像和a-图像,如图甲、乙所示,分析a与m的关系。 二、误差分析 类型 产生原因 减小方法 偶然 误差 质量测量不准、计数点间距测量不准 多次测量求平均值 小车所受拉力测量不准 尽量减小阻力的影响,使细绳和纸带平行于木板 作图不准 使尽可能多的点落在直线上或均匀分布在直线两侧,误差较大的点舍去 系统 误差 重物所受重力代替小车所受的拉力 重物质量远小于小车的质量 三、注意事项 1.平衡摩擦力 不要挂重物,但小车需要连着纸带;整个实验平衡了阻力后,不管以后是改变重物的质量还是改变小车中钩码的质量,都不需要重新平衡摩擦力。 2.实验条件 实验中要使小车和砝码的总质量远大于重物的质量。只有如此,重物受到的重力才可作为小车受到的拉力。 3.一先一后一按住 改变拉力和小车质量后,每次开始时小车应尽量靠近打点计时器,并应先接通电源,后放开小车,且应在小车到达滑轮前按住小车。 4.作图像 作图时两坐标轴标度比例要适当,各量须采用国际单位,这样作图线时,坐标点间距不会过密,误差会小些。要通过尽可能多的点作图线,不在图线上的点应尽可能均匀分布在图线两侧,离图线较远的点应舍去。 类型一 实验操作及注意事项 [例1] 如图所示为“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置示意图。沙和沙桶的总质量用m表示,木块和砝码的总质量用M表示,实验中用沙和沙桶总重力的大小作为细线对木块拉力的大小,交流电的频率为50 Hz。 (1)除了图中已给出的实验器材外,还需要的测量工具有 。(多选) A.秒表 B.天平 C.刻度尺 D.弹簧测力计 (2)实验主要采用的研究方法是 。 A.理想模型法 B.微元法 C.控制变量法 D.等效替代法 (3)该实验中需要把带滑轮的长木板 (选填“左”或“右”)端垫高来平衡阻力的影响,有关平衡阻力,下列操作正确的是 。 A.木块需要悬挂沙和沙桶同时连接纸带并使用打点计时器 B.木块需要悬挂沙和沙桶但不使用纸带和打点计时器 C.木块不悬挂沙和沙桶但要连接纸带并使用打点计时器 D.木块不悬挂沙和沙桶也不使用纸带和打点计时器 (4)在保持力不变的情况下探究加速度与质量的关系时,应该保持 的总质量不变,多次改变 的总质量,并测量出每次对应的加速度。根据实验数据描绘出 图像进而得出实验结论。 【答案】 (1)BC (2)C (3)右 C (4)沙和沙桶(或m) 木块和砝码(或M) a- 【解析】 (1)通过打点计时器可以得到计数点的时间间隔,所以不需要秒表;需要用天平测质量,不需要用弹簧测力计测力的大小;需要用刻度尺测量纸带上计数点之间的距离。故选BC。 (2)探究加速度与力、质量的关系,先控制其中一个物理量不变,探究加速度与另一个物理量的关系,本实验主要应用的方法是控制变量法。故选C。 (3)该实验中需要把带滑轮的长木板右端垫高来平衡阻力的影响;利用木块重力沿木板向下的分力来平衡阻力,所以木块不悬挂沙和沙桶但要连接纸带并使用打点计时器。故选C。 (4)在保持力不变的情况下探究加速度与质量的关系时,应该保持沙和沙桶(或m)的总质量不变,多次改变木块和砝码(或M)的总质量,并测量出每次对应的加速度。根据实验数据描绘出a-图像进而得出实验结论。 类型二 数据处理与误差分析 [例2] 某同学设计了一个“探究加速度a与物体所受合力F及物体质量m的关系”的实验,如图甲所示为实验 ... ...
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