“探究加速度與物體質(zhì)量、受力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)梳理

張雙成

一、基礎(chǔ)知識(shí)疏導(dǎo)

1.這個(gè)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容是什么？

（1）保持質(zhì)量不變，探究加速度跟合外力的關(guān)系。

（2）保持合外力不變，探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系。

（3）作出a-F圖象和a-1/m圖象，確定其相互關(guān)系。

2.如何平衡摩擦力？需要反復(fù)平衡摩擦力嗎？

在平衡摩擦力時(shí)，不要懸掛小盤，但小車應(yīng)連著紙帶且接通電源。用手給小車一個(gè)初速度，如果在紙帶上打出的點(diǎn)的間隔是均勻的，表明小車受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡。

平衡了摩擦力后，不管以后是改變小盤和砝碼的總質(zhì)量還是改變小車和砝碼的總質(zhì)量，都不需要重新平衡摩擦力。

3.為什么只有當(dāng)小車及缺碼的質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤和缺碼總質(zhì)量時(shí)，才可認(rèn)為小盤和缺碼的重力近似等于小車受到的拉力呢？

分析：根據(jù)牛頓第二定律，對(duì)小盤和砝碼：

4.本實(shí)驗(yàn)為什么畫a-1/m圖象而不畫a-m圖象。

分析：實(shí)驗(yàn)中作出的是a-1/m圖象，因?yàn)閍-m圖象是一條曲線，而根據(jù)曲線不好確定兩個(gè)量的關(guān)系，這種情況下物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理多采用“化曲為直”的思想，作a-1/m圖象而不作a-m圖象.

二、典型例題分析

例1 某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)探究小車的加速度a與小車所受拉力F及質(zhì)量m關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，圖1（a）為實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖。（所用交流電的頻率為50Hz）

（1）為了研究加速度和質(zhì)量的關(guān)系，在實(shí)驗(yàn)中必須采用控制變量法，應(yīng)保持____不變，用沙桶及沙所受的重力作為____，圖1（b）為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖，圖中相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為______m/s²。（保留三位有效數(shù)字）

（2）在本次實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)小組通過改變小車質(zhì)量共做了8組實(shí)驗(yàn)，得到下表所示的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過分析表中數(shù)據(jù)，你得出的結(jié)論是：__________。

現(xiàn)需通過圖象進(jìn)一步驗(yàn)證你的結(jié)論，可利用表格數(shù)據(jù)作圖，應(yīng)在坐標(biāo)紙中畫出_______圖線。 （3）在某次實(shí)驗(yàn)中為研究加速度和力的關(guān)系，根據(jù)測(cè)得的多組數(shù)據(jù)可畫出a-F關(guān)系圖線，如圖2所示。此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是（ ）

A.小車與木板之間存在摩擦

B.木板保持了水平狀態(tài)

C.所掛沙桶及沙的總質(zhì)量太大

D.所用小車的質(zhì)量太大

答案（1）拉力F 小車所受拉力0.64（2）在小車所受外力不變的條件下，加速度與質(zhì)量成反比例關(guān)系a-1/m（3）C

例2 兩小車后端各系一條細(xì)繩，一起被夾子夾著使小車靜止。打開夾子，兩小車同時(shí)開始運(yùn)動(dòng)。關(guān)上夾子，兩小車同時(shí)停下來，用刻度尺測(cè)出兩小車的位移，下表是該同學(xué)在幾次實(shí)驗(yàn)中記錄的數(shù)據(jù)。

請(qǐng)回答下述問題：

（1）在每一次實(shí)驗(yàn)中，甲、乙兩車的位移之比等于_____之比，請(qǐng)簡(jiǎn)要說明實(shí)驗(yàn)原理：________________；

（2）第一次實(shí)驗(yàn)控制了___不變，在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)可得出的結(jié)論是__________；

（3）第二次實(shí)驗(yàn)控制了____，在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)可得出的結(jié)論是__________；

（4）第三次實(shí)驗(yàn)時(shí)，該同學(xué)先測(cè)量了甲車的位移，再根據(jù)前兩次實(shí)驗(yàn)結(jié)論，計(jì)算出乙車應(yīng)該發(fā)生的位移，然后再測(cè)量了乙車的位移，結(jié)果他高興地發(fā)現(xiàn)，理論的預(yù)言與實(shí)際符合得相當(dāng)好。請(qǐng)問，他計(jì)算出的乙車位移應(yīng)該是_________。

答案（1）加速度 兩小車的運(yùn)動(dòng)即可視為初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng).x=1/2at²，因t相同，所以

（2）小車質(zhì)量 小車加速度與拉力成正比（3）小車所受拉力 小車加速度與質(zhì)量成反

（4）30cmendprint