【创新设计】2016届高三物理(沪科版)一轮复习课件：实验四 探究加速度与力、质量的关系

6． 作图： 作图时两轴标度比例要适当，各量须采用国际单
位，这样作图线时，坐标点间距不至于过密，误差会小 些。
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误差分析 1．因实验原理不完善引起的误差：本实验用小盘和砝码的
总重力mg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。 2．摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量 不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差。
实验数据处理与误差分析 (2014· 新课标全国卷 Ⅰ ， 22) 某同学利用图 4(a) 所
示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度 a与钩码
的质量m的对应关系图，如图(b)所示。实验中小车(含发 射器)的质量为200 g，实验时选择了不可伸长的轻质细绳 和轻定滑轮，小车的加速度由位移传感器及与之相连的 计算机得到。回答下列问题：
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(3)图2是实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G 为7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未 画出。量出相邻的计数点之间的距离分别为：sAB＝4.22 cm、 sBC＝4.65 cm、sCD＝5.08 cm、sDE＝5.49 cm，sEF＝5.91 cm，
sFG＝6.34 cm。已知打点计时器的工作频率为50 Hz，则小车
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图4
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(1) 根据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成 ___( 填
“线性”或“非线性”)关系。
实验四 探究加速度与力、质量的关系
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注意事项
1．实验方法：控制变量法。
2． 平衡摩擦力： 在平衡摩擦力时，不要悬挂小盘，但小车 应连着纸带且接通电源。用手给小车一个初速度，如果 在纸带上打出的点的间隔是均匀的，表明小车受到的阻 力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡。
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(3) 相邻两计数点间的时间 T ＝ 0.1 s ，由 Δs ＝ aT2 可得 a ＝ sFG＋sEF＋sDE－sCD＋sBC＋sAB ，代入数据解得 a＝0.42 m/s2。 2 3T 答案 (1)B (2)C (3)0.42
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【变式训练】
1．如图3所示，为某同学安装的“验证牛顿第二定律”的实 验装置，在小车的前端固定一个传感器，和砂桶连接的 细线接在传感器上，通过传感器可显示出细线的拉力。 在图示状态下开始做实验。
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热点一 【例1】
实验原理与基本操作 图1为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图。砂
和砂桶的总质量为m，小车和砝码的总质量为M。实验中用
砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小。
图1
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(1)实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，
先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行。接下
好此实验__________(填“需要”或“不需要”)M≫m的条件。
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(2)不加传感器时将砂和砂桶的重力作为细线的拉力，
而接了传感器后细线的拉力可以直接读出。 答案 (1)未平衡摩擦力；细线与木板不平行；开始实验时，
小车离打点计时器太远
(2)不需要
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热点二 【例 2】
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3．不重复平衡摩擦力： 平衡了摩擦力后，不管以后是改变 小盘和砝码的总质量还是改变小车和砝码的总质量，都 不需要重新平衡摩擦力。
4．实验条件：M≫m只有如此，小盘和砝码的总重力才可视
为小车受到的拉力。
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5．一先一后一按住： 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。
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(2)由于绳子的拉力不易测量，本实验中用砂和砂桶的总重力
来代替绳的拉力，而砂桶做加速运动，设加速度大小为a， 则T＝m(g－a)，当砂桶的加速度很小时，T近似等于mg，因 此实验中应控制实验条件，使砂桶的加速度很小。只有当小 车的质量远大于砂和砂桶的总质量时，小车和砂桶的加速度
才很小，绳的拉力才近似等于砂和砂桶的总重力。C项正确。
来还需要进行的一项操作是________(填正确答案标号)。 A．将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的 纸带，给打点计时器通电，调节m的大小，使小车在砂和砂 桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动
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B．将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过 打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻 推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动
C．将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂
桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动
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(2) 实验中要进行质量 m 和 M 的选取，以下最合理的一组是 ________(填正确答案标号)。
A．M＝200 g，m＝10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g
B．M＝200 g，m＝20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g C．M＝400 g，m＝10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g D．M＝400 g，m＝20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g
图3
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(1) 从图上可以看出，该同学在装置和操作中的主要错误是 __________________________________________________ __________________________________________________。
(2)若砂和砂桶的质量为m，小车和传感器的总重量为 M，做
的加速度a＝________m/s2。(结果保留两位有效数字)
图2பைடு நூலகம்
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解析
(1)小车在运动过程中受到重力、支持力、纸带的拉力、
木板对小车的摩擦力和细线拉力的作用。为了使细线对小车
的拉力等于小车所受的合力，因此应把木板的一端垫起适当
的高度，以使重力、支持力、纸带的拉力和摩擦力的合力为 零，即小车做匀速运动，因此在进行这一操作时，不应挂砂 桶，小车应连接纸带，A、C项错误；B项正确。