FMa 控制变量法控制变量法 质量质量M 力力F 天平天平 托盘和砝码托盘和砝码 saT 2 打点计时器打点计时器 低压交流电源低压交流电源 刻度尺刻度尺 四、实验步骤及数据处理四、实验步骤及数据处理1用用天天平平测测出出小小车车和和砝砝码码的的总总质质量量M，小小盘盘和和砝砝码码的的总质量总质量m，把数值记录下来，把数值记录下来2按按如如图图所所示示把把实实验验器器材材安安装装好好，只只是是不不把把悬悬挂挂小小盘盘的细绳系在车上，即不给小车加牵引力的细绳系在车上，即不给小车加牵引力摩擦摩擦 阻力阻力 接通电源接通电源 放开小车放开小车 切断电源切断电源 5保保持持小小车车和和砝砝码码的的质质量量不不变变，在在小小盘盘里里放放入入适适量量的的砝砝码码，把把小小盘盘和和砝砝码码的的总总质质量量m记记录录下下来来，重重复复步步骤骤4.在在小小桶桶内内再再放放入入适适量量砝砝码码，记记录录下下小小盘盘和和砝砝码码的的总总质质量量m，再再重重复复步骤步骤4.6重复步骤重复步骤5两次，得到三条纸带两次，得到三条纸带7在在每每条条纸纸带带上上都都选选取取一一段段比比较较理理想想的的部部分分，标标明明计计数点，测量计数点间的距离，算出每条纸带上的加速度的值数点，测量计数点间的距离，算出每条纸带上的加速度的值正比正比 反比反比 五、注意事项五、注意事项1一一定定要要做做好好平平衡衡摩摩擦擦力力的的工工作作，也也就就是是调调出出一一个个合合适适的的斜斜面面，使使小小车车的的重重力力沿沿着着斜斜面面方方向向的的分分力力正正好好平平衡衡小小车车受受的的摩摩擦擦阻阻力力在在平平衡衡摩摩擦擦力力时时，不不要要把把悬悬挂挂小小盘盘的的细细线线系系在在小小车车上上，即即不不要要给给小小车车加加任任何何牵牵引引力力，并并要要让让小小车车拖拖着着打打点点的的纸纸带运动带运动2实实验验步步骤骤2、3不不需需要要重重复复，即即整整个个实实验验平平衡衡了了摩摩擦擦力力后后，不不管管以以后后是是改改变变小小盘盘和和砝砝码码的的总总质质量量还还是是改改变变小小车车和和砝砝码的总质量，都不需要重新平衡摩擦力码的总质量，都不需要重新平衡摩擦力3每每条条纸纸带带必必须须在在满满足足小小车车与与车车上上所所加加砝砝码码的的总总质质量量远远大大于于小小盘盘和和砝砝码码的的总总质质量量的的条条件件下下打打出出只只有有如如此此，小小盘盘和和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力砝码的总重力才可视为小车受到的拉力4改改变变拉拉力力和和小小车车质质量量后后，每每次次开开始始时时小小车车应应尽尽量量靠靠近近打打点点计计时时器器，并并应应先先接接通通电电源源，再再放放开开小小车车，且且应应在在小小车车到到达滑轮前按住小车达滑轮前按住小车5作作图图象象时时，要要使使尽尽可可能能多多的的点点分分布布在在所所作作直直线线上上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧6作作图图时时两两轴轴标标度度比比例例要要选选择择适适当当，各各量量须须采采用用国国际际单位这样作图线时，坐标点间距不至于过密，误差会小些单位这样作图线时，坐标点间距不至于过密，误差会小些7为提高测量精度为提高测量精度(1)应应舍舍掉掉纸纸带带上上开开头头比比较较密密集集的的点点，在在后后边边便便于于测测量量的地方找一个起点的地方找一个起点(2)可可以以把把每每打打五五次次点点的的时时间间作作为为时时间间单单位位，即即从从开开始始点点起起，每每五五个个点点标标出出一一个个计计数数点点，而而相相邻邻计计数数点点间间的的时时间间间间隔隔为为T0.1 s.六、实验改进六、实验改进本本实实验验中中可可以以用用气气垫垫导导轨轨来来代代替替长长木木板板，这这样样就就省省去去了了平平衡衡小小车车摩摩擦擦力力的的麻麻烦烦，小小车车的的加加速速度度也也可可以以利利用用传传感感器器，借助于计算机来处理借助于计算机来处理(3)另另两两组组同同学学保保持持小小车车及及车车中中的的砝砝码码质质量量M一一定定，探探究究加加速速度度a与与所所受受外外力力F的的关关系系，由由于于他他们们操操作作不不当当，这这两两组组同同学学得得到到的的aF关关系系图图象象分分别别如如下下图图甲甲、乙乙所所示示，其其原原因因分分别是：别是：甲图：甲图：_；乙图：乙图：_。(1)由甲图中刻度尺读出两个光电门中心之间的距离由甲图中刻度尺读出两个光电门中心之间的距离s24 cm，由乙图中游标卡尺测得遮光条的宽度，由乙图中游标卡尺测得遮光条的宽度d_ cm.该实验小组在做实验时，将滑块从甲图所示位置由静止释放，该实验小组在做实验时，将滑块从甲图所示位置由静止释放，由数字计时器可以读出遮光条通过光电门由数字计时器可以读出遮光条通过光电门1的时间的时间t1，遮光条，遮光条通过光电门通过光电门2的时间的时间t2，则滑块经过光电门，则滑块经过光电门1时的瞬时速度的时的瞬时速度的表达式表达式v1_，滑块经过光电门，滑块经过光电门2时的瞬时速度的表达时的瞬时速度的表达式式v2_，则滑块的加速度的表达式，则滑块的加速度的表达式a_.(以上以上表达式均用字母表示表达式均用字母表示)(2)在本次实验中，实验小组通过改变滑块质量总共做在本次实验中，实验小组通过改变滑块质量总共做了了6组实验，得到如下表所示的实验数据通过分析表中数据组实验，得到如下表所示的实验数据通过分析表中数据后，你得出的结论是后，你得出的结论是_.m/ga/(ms2)2502.023001.653501.334001.255001.008000.63(3)现需通过图象进一步验证你的结论，请利用表格数现需通过图象进一步验证你的结论，请利用表格数据，在丙图的坐标系中描点作出相应图象据，在丙图的坐标系中描点作出相应图象(2)小小车车质质量量增增加加时时，加加速速度度却却在在减减小小，但但两两者者的的乘乘积积不不变变，在在合合外外力力不不变变的的情情况况下下，物物体体运运动动的的加加速速度度跟跟物物体体的的质质量成反比量成反比(3)描点连线如图所示描点连线如图所示(对应学生用书对应学生用书P60)实验数据的处理方法实验数据的处理方法图象中的化曲为直法图象中的化曲为直法在在用用图图象象法法处处理理实实验验数数据据时时，把把原原本本是是曲曲线线的的函函数数关关系通过控制条件或改变函数关系变成直线系通过控制条件或改变函数关系变成直线(3)实验得到实验得到a与与m的关系如图乙所示，由此可知的关系如图乙所示，由此可知_(取两位有效数字取两位有效数字)(对应学生用书对应学生用书P60)1(2012高高考考安安徽徽卷卷)图图甲甲为为“验验证证牛牛顿顿第第二二定定律律”的的实实验验装装置置示示意意图图砂砂和和砂砂桶桶的的总总质质量量为为m，小小车车和和砝砝码码的的总总质质量量为为M.实实验验中中用用砂砂和和砂砂桶桶总总重重力力的的大大小小作作为为细细线线对对小小车车拉拉力力的大小的大小(1)实实验验中中，为为了了使使细细线线对对小小车车的的拉拉力力等等于于小小车车所所受受的的合合外外力力，先先调调节节长长木木板板一一端端滑滑轮轮的的高高度度，使使细细线线与与长长木木板板平平行行接下来还需要进行的一项操作是接下来还需要进行的一项操作是()A将将长长木木板板水水平平放放置置，让让小小车车连连着着已已经经穿穿过过打打点点计计时时器器的的纸纸带带，给给打打点点计计时时器器通通电电，调调节节m的的大大小小，使使小小车车在在砂砂和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B将将长长木木板板的的一一端端垫垫起起适适当当的的高高度度，让让小小车车连连着着已已经经穿穿过过打打点点计计时时器器的的纸纸带带，撤撤去去砂砂和和砂砂桶桶，给给打打点点计计时时器器通通电电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动轻推小车，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和砂桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动(2)实实验验中中要要进进行行质质量量m和和M的的选选取取，以以下下最最合合理理的的一一组组是是()AM200 g，m10 g,15 g,20 g,25 g,30 g,40 gBM200 g，m20 g,40 g,60 g,80 g,100 g,120 gCM400 g，m10 g,15 g,20 g,25 g,30 g,40 gDM400 g，m20 g,40 g,60 g,80 g,100 g,120 g(3)图乙是实验中得到的一条纸带，图乙是实验中得到的一条纸带，A，B，C，D，E，F，G为为7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点个相邻的计数点，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未画出量出相邻的计数点之间的距离分别为sAB4.22 cm，sBC4.65 cm，sCD5.08 cm，sDE5.49 cm，sEF5.91 cm，sFG6.34 cm.已知打点计时器的工作频率为已知打点计时器的工作频率为50 Hz，则小车的，则小车的加速度加速度a_m/s2(结果保留两位有效数字结果保留两位有效数字)2(2012舟舟山山模模拟拟)在在探探究究“加加速速度度与与力力、质质量量的的关关系系”的实验中：的实验中：(1)某某同同学学将将实实验验器器材材组组装装成成如如图图所所示示在在接接通通电电源源进进行行实实验验之之前前，请请你你指指出出该该装装置置中中的的错错误误或或不不妥妥之之处处：_.(2)改正实验装置后，该同学顺利地完成了实验如图改正实验装置后，该同学顺利地完成了实验如图是他在实验中得到的一条纸带，图中相邻两计数点之间的时间是他在实验中得到的一条纸带，图中相邻两计数点之间的时间间隔为间隔为0.1 s，由图中的数据可算得小车的加速度，由图中的数据可算得小车的加速度a为为_m/s2.(结结果取两位有效数字果取两位有效数字)解析解析(1)打点计时器应使用交流电源，而实验中使用打点计时器应使用交流电源，而实验中使用的是干电池的是干电池(直流电源直流电源)；实验时利用沙桶及沙的重力作为小车；实验时利用沙桶及沙的重力作为小车所受的合外力，而小车会受到长木板的摩擦力作用，故应该将所受的合外力，而小车会受到长木板的摩擦力作用，故应该将小车的摩擦力平衡，实验中没有平衡小车的摩擦力；实验时小小车的摩擦力平衡，实验中没有平衡小车的摩擦力；实验时小车应该靠近打点计时器，而实验中小车初始位置离打点计时器车应该靠近打点计时器，而实验中小车初始位置离打点计时器太远太远3(2012德州模拟德州模拟)某组同学设计了某组同学设计了“探究加速度探究加速度a与与物体所受合力物体所受合力F及质量及质量m的关系的关系”实验图实验图(a)为实验装置简图，为实验装置简图，A为小车，为小车，B为电火花计为电火花计时器，时器，C为装有细砂的小桶，为装有细砂的小桶，D为一端带有定滑轮的长方形木为一端带有定滑轮的长方形木板，实验中认为细绳对小车的拉力板，实验中认为细绳对小车的拉力F等于细砂和小桶的总重量，等于细砂和小桶的总重量，小车运动的加速度小车运动的加速度a可用纸带上打出的点求得可用纸带上打出的点求得(1)图图(b)为为某某次次实实验验得得到到的的纸纸带带，已已知知实实验验所所用用电电源源的的频率为频率为50 Hz.根据纸带可求出电火花计时器打根据纸带可求出电火花计时器打B点时的速度为点时的速度为_m/s，小小车车的的加加速速度度大大小小为为_m/s2.(结结果均保留两位有效数字果均保留两位有效数字)(2)在在“探究加速度探究加速度a与质量与质量m的关系的关系”时，某同学按照时，某同学按照自己的方案将实验数据在坐标系中进行了标注，但尚未完成图自己的方案将实验数据在坐标系中进行了标注，但尚未完成图象象(如图所示如图所示)请继续帮助该同学作出坐标系中的图象请继续帮助该同学作出坐标系中的图象(3)在在“探探究究加加速速度度a与与合合力力F的的关关系系”时时，该该同同学学根根据据实实验验数数据据作作出出了了加加速速度度a与与合合力力F的的图图线线如如图图(c)，该该图图线线不不通通过坐标原点，试分析图线不通过坐标原点的原因过坐标原点，试分析图线不通过坐标原点的原因答：答：_(2)将坐标系中各点连成一条直线，连接时应使直线过将坐标系中各点连成一条直线，连接时应使直线过尽可能多的点，不在直线上的点应大致对称地分布在直线的两尽可能多的点，不在直线上的点应大致对称地分布在直线的两侧，离直线较远的点应视为错误数据，不予考虑，连线如图所侧，离直线较远的点应视为错误数据，不予考虑，连线如图所示示(3)图图线线与与横横轴轴有有截截距距，说说明明实实验验前前没没有有平平衡衡摩摩擦擦力力或或平衡摩擦力不够平衡摩擦力不够答答案案 (1)1.63.2(2)见见解解析析(3)实实验验前前没没有有平平衡衡摩摩擦力或平衡摩擦力不够擦力或平衡摩擦力不够4(2013银川一中月考银川一中月考)下图为研究加速度和力的关系下图为研究加速度和力的关系的实验装置的实验装置(1)在本实验中，用钩码所受的重力大小当做小车所受的在本实验中，用钩码所受的重力大小当做小车所受的_，用，用DIS系统系统(数字化实验系统数字化实验系统)测小车的加速度在测小车的加速度在改变所挂钩码的数量，多次重复测量中，改变所挂钩码的数量，多次重复测量中，_(选填选填“需需要要”“”“不需要不需要”)同时在小车上加减砝码同时在小车上加减砝码(2)根根据据在在某某次次实实验验中中测测得得的的多多组组数数据据可可画画出出aF关关系系图图线线(如如右右图图所所示示)分分析析此此图图线线的的OA段段可可得得出出的的实实验验结结论论是是_，此此图图线线的的AB段段明明显显偏偏离离直直线线，造造成成此此误误差差的的主主要要原原因因是是_(选填选填A、B、C、D其中一项其中一项)A小车与轨道之间存在摩擦小车与轨道之间存在摩擦 B导轨保持了水平状态导轨保持了水平状态C所挂钩码的总质量太大所挂钩码的总质量太大 D所用小车的质量太大所用小车的质量太大(3)控制变量法是一种实验研究的方法，某同学为了探控制变量法是一种实验研究的方法，某同学为了探究影响平抛运动水平射程的因素，通过改变抛出点的高度及初究影响平抛运动水平射程的因素，通过改变抛出点的高度及初速度的方法做了速度的方法做了6次实验，实验数据记录如表以下探究方案次实验，实验数据记录如表以下探究方案符合控制变量法的是符合控制变量法的是_.序号序号抛出点的高度抛出点的高度(m)水平初速度水平初速度(m/s)水平射程水平射程(m)10.202.00.4020.203.00.6030.452.00.6040.454.01.2050.802.00.8060.806.02.40A.若若探探究究水水平平射射程程与与初初速速度度的的关关系系，可可用用表表中中序序号号为为1、3、5的实验数据的实验数据B若若探探究究水水平平射射程程与与高高度度的的关关系系，可可用用表表中中序序号号为为1、3、5的实验数据的实验数据C若若探探究究水水平平射射程程与与高高度度的的关关系系，可可用用表表中中序序号号为为2、4、6的实验数据的实验数据D若若探探究究水水平平射射程程与与初初速速度度的的关关系系，可可用用表表中中序序号号为为2、4、6的实验数据的实验数据答案答案 (1)合外力不需要合外力不需要(2)在质量不变的条件下，加速度与外力成正比在质量不变的条件下，加速度与外力成正比C(3)B5某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系弹簧秤固定在一合适的木板上，桌面的右边缘固定一支关系弹簧秤固定在一合适的木板上，桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮，细绳的两端分别与弹簧秤的挂表面光滑的铅笔以代替定滑轮，细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接在桌面上画出两条平行线钩和矿泉水瓶连接在桌面上画出两条平行线MN、PQ，并测，并测出间距出间距d.开始时将木板置于开始时将木板置于MN处，现缓慢向瓶中加水，直到处，现缓慢向瓶中加水，直到木板刚刚开始运动为止，记下弹簧秤的示数木板刚刚开始运动为止，记下弹簧秤的示数F0，以此表示滑动，以此表示滑动摩擦力的大小再将木板放回原处并按住，继续向瓶中加水后，摩擦力的大小再将木板放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧秤的示数记下弹簧秤的示数F1，然后释放木板，并用秒表记下木板运动，然后释放木板，并用秒表记下木板运动到到PQ处的时间处的时间t.木木板板的的加加速速度度可可以以用用d、t表表示示为为a_；为为了了减减小小测测量量加加速速度度的的偶偶然然误误差差可可以以采采用用的的方方法法是是(一一种种即即可可)_改改变变瓶瓶中中水水的的质质量量重重复复实实验验，确确定定加加速速度度a与与弹弹簧簧秤秤示数示数F1的关系下列图象能表示该同学实验结果的是的关系下列图象能表示该同学实验结果的是_用用加加水水的的方方法法改改变变拉拉力力的的大大小小与与挂挂钩钩码码的的方方法法相相比比，它的优点是它的优点是_a可以改变滑动摩擦力的大小可以改变滑动摩擦力的大小b可以更方便地获取多组实验数据可以更方便地获取多组实验数据c可以比较精确地测出摩擦力的大小可以比较精确地测出摩擦力的大小d可以获得更大的加速度以提高实验精度可以获得更大的加速度以提高实验精度6(2012高高考考江江苏苏卷卷)为为测测定定木木块块与与桌桌面面之之间间的的动动摩摩擦擦因因数数，小小亮亮设设计计了了如如右右图图所所示示的的装装置置进进行行实实验验实实验验中中，当当木木块块A位位于于水水平平桌桌面面上上的的O点点时时，重重物物B刚刚好好接接触触地地面面将将A拉拉到到P点点，待待B稳稳定定后后静静止止释释放放，A最最终终滑滑到到Q点点分分别别测测量量OP，OQ的的长长度度h和和s.改改变变h，重重复复上上述述实实验验，分分别别记记录录几几组组实实验验数数据据(1)实实验验开开始始时时，发发现现A释释放放后后会会撞撞到到滑滑轮轮请请提提出出两两个个解决方法解决方法(2)请根据下表的实验数据作出请根据下表的实验数据作出sh关系的图象关系的图象.h(cm) 20.030.040.050.060.0s(cm)19.528.539.048.056.5(3)实验测得实验测得A，B的质量分别为的质量分别为m0.40 kg，M0.50 kg.根据根据sh图象可计算出图象可计算出A木块与桌面间的动摩擦因数木块与桌面间的动摩擦因数_.(结果保留一位有效数字结果保留一位有效数字)(4)实实验验中中，滑滑轮轮轴轴的的摩摩擦擦会会导导致致的的测测量量结结果果_(填填“偏大偏大”或或“偏小偏小”)答答案案 (1)减减小小B的的质质量量增增加加细细线线的的长长度度(或或增增大大A的的质质量；降低量；降低B的起始高度的起始高度)(2)如图所示如图所示(3)0.4(4)偏大偏大