實驗探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系.ppt

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1、高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,實驗探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系,高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,一、實驗?zāi)康?．學(xué)會用控制變量法研究物理規(guī)律．2．驗證牛頓第二定律．3．掌握利用圖象處理數(shù)據(jù)的方法．,,,自主再現(xiàn),高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,二、實驗原理1．探究加速度a與力F及質(zhì)量M的關(guān)系時，應(yīng)用的基本方法是控制變量法，即先控制一個參量——小車的質(zhì)量M不變，討論加速度a與力F的關(guān)系，再控制砝碼和小盤的質(zhì)量不變，即力F不變，改變小車質(zhì)量M，討論加速度a與M的關(guān)系．2．實驗中需要測量的物理量和測量方法是：小車及砝碼的總質(zhì)量M；用天平測出．小車受到的拉力F

2、認(rèn)為等于托盤和砝碼的總重力mg.小車的加速度a利用紙帶根據(jù)Δx＝aT2計算．,高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,三、實驗器材打點計時器、紙帶、復(fù)寫紙片、小車、一端附有定滑輪的長木板、小盤、砝碼、夾子、細(xì)繩、低壓交流電源、導(dǎo)線、天平(帶有一套砝碼)、刻度尺、坐標(biāo)紙．四、實驗步驟1．用天平測出小車和小盤的質(zhì)量M和M′，把數(shù)值記錄下來．2．按照如圖所示裝置把實驗器材安裝好，只是不把懸掛小盤的細(xì)線系在小車上(即不給小車加牽引力)．,高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,3．平衡摩擦力：在長木板的不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木塊，反復(fù)移動木板的位置，直至小車在斜面上運動時可以保持勻

3、速運動狀態(tài)，這時小車拖著紙帶運動時受到的摩擦力恰好與小車所受重力在斜面方向上的分力平衡．4．把細(xì)繩系在小車上并繞過滑輪懸掛小盤，先接通電源再放開小車，打點計時器在紙帶上打下一系列的點．打點完成后切斷電源，取下紙帶，在紙帶上標(biāo)上紙帶號碼．,高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,5．保持小車及車內(nèi)砝碼的質(zhì)量不變，在小盤內(nèi)放入質(zhì)量為m′的砝碼，重復(fù)步驟4.在小盤內(nèi)分別放入質(zhì)量為m″，m，…的砝碼，再重復(fù)步驟4.m′，m″，m…的數(shù)值都要記錄在紙帶上(或表格內(nèi))．6．在每條紙帶上都選取一段比較理想的部分，標(biāo)明計數(shù)點，測量計數(shù)點間的距離，算出每條紙帶上的加速度的值．7．用縱坐標(biāo)表示加速度，橫

4、坐標(biāo)表示力，根據(jù)實驗結(jié)果在坐標(biāo)平面上畫出相應(yīng)的點．若這些點在一條直線上，便證明了加速度與作用力成正比．,高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,8．保持砝碼和小盤的質(zhì)量不變，在小車上依次加砝碼(也需作好記錄)，重復(fù)上述步驟，用縱坐標(biāo)表示加速度a，橫坐標(biāo)表示小車砝碼總質(zhì)量的倒數(shù)，在坐標(biāo)平面上根據(jù)實驗結(jié)果畫出相應(yīng)的點，如果這些點是在一條直線上，就證明加速度與質(zhì)量成反比．五、數(shù)據(jù)處理1．把小車在不同力作用下產(chǎn)生的加速度填在下表中：,高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,由以上數(shù)據(jù)畫出它的a－F關(guān)系圖象如圖所示．通過a－F關(guān)系圖象，我們可以得出小車的加速度a與力F成正比．2．把不同質(zhì)量的

5、小車在相同力作用下產(chǎn)生的加速度填在下表中：,高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,2．因?qū)嶒炘聿煌晟圃斐烧`差本實驗中用小盤和砝碼的總重力代替小車受到的拉力(實際上小車受到的拉力要小于小盤和砝碼的總重力)，存在系統(tǒng)誤差．小盤和砝碼的總質(zhì)量越接近小車的質(zhì)量，誤差就越大；反之，小盤和砝碼的總質(zhì)量越小于小車的質(zhì)量，誤差就越?。?高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,3．平衡摩擦力不準(zhǔn)造成誤差在平衡摩擦力時，除了不掛小盤外；其他的都跟正式實驗一樣(比如要掛好紙帶，接通打點計時器)，勻速運動的標(biāo)志是打點計時器打出的紙帶上各點的距離相等．,高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,高考

6、調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,七、注意事項1．一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是調(diào)出一個合適的斜面，使小車的重力沿著斜面方向的分力正好平衡小車受的摩擦阻力．在平衡摩擦力時，不要把懸掛小盤的細(xì)線系在小車上，即不要給小車加任何牽引力，并要讓小車拖著打點的紙帶運動．2．實驗步驟2、3不需要重復(fù)，即整個實驗平衡了摩擦力后，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．,高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,3．每條紙帶必須在滿足小車與車上所加砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤和砝碼的總質(zhì)量的條件下打出．只有如此，小盤和砝碼的總重力才可視為小車受到的拉力．4

7、．改變拉力和小車質(zhì)量后，每次開始時小車應(yīng)盡量靠近打點計時器，并應(yīng)先接通電源，再放開小車，且應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前按住小車．5．作圖象時，要使盡可能多的點分布在所作直線上，不在直線上的點應(yīng)盡可能對稱分布在所作直線兩側(cè)．6．作圖時兩軸標(biāo)度比例要選擇適當(dāng)，各量須采用國際單位，這樣作圖線時，坐標(biāo)點間距不至于過密，誤差會小些．,高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,一、實驗原理及操作例1在探究加速度與物體所受合外力和質(zhì)量間的關(guān)系時，采用如圖所示的實驗裝置，小車及車中的砝碼質(zhì)量用M表示，盤及盤中的砝碼質(zhì)量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動的紙帶由打點計時器打上的點計算出：(1)當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足

8、________時，才可以認(rèn)為繩子對小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力．(2)一組同學(xué)在先保持盤及盤中的砝碼質(zhì)量一定，探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，以下做法錯誤的是(),,,探究應(yīng)用,高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,A．平衡摩擦力時，應(yīng)將盤及盤中的砝碼用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上B．每次改變小車的質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力C．實驗時，先放開小車，再接通打點計時器電源D．小車運動的加速度可用天平測出m以及小車質(zhì)量M，直接用公式a＝mg/M求出,高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,(3)在保持小車及車中的砝碼質(zhì)量M一定，探究加速度與所受合外力的關(guān)系時，由于平衡摩擦力時操作不當(dāng)，二位

9、同學(xué)得到的a－F關(guān)系，分別如圖甲、乙所示(a是小車的加速度、F是細(xì)線作用于小車的拉力)，其原因分別是：________.【解析】(1)在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中，為了減小系統(tǒng)誤差，必須滿足m?M，才可以認(rèn)為繩子對小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力．,高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,(2)平衡摩擦力時，不能將盤及盤中的砝碼用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上，每次改變小車的質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力，實驗時，先接通打點計時器電源，再放開小車，小車運動的加速度應(yīng)由打點計時器打出的紙帶求出，選項A、C、D錯誤．(3)甲圖當(dāng)外力F為零時，小車就有加速度了，是因為平衡摩擦力時，長木板的傾

10、角過大了，乙圖中對應(yīng)一段外力F后才有加速度，是因為沒有平衡摩擦力或木板的傾角過?。?高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,二、數(shù)據(jù)處理與實驗結(jié)論的得出例2某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在用打點計時器探究物體的加速度與物體的質(zhì)量之間的關(guān)系實驗中，不改變拉力，只改變物體的質(zhì)量，得到了如下表所示的幾組數(shù)據(jù)，其中第3組數(shù)據(jù)還未算出加速度，但對應(yīng)該組已打出了紙帶，如圖甲所示(長度單位：cm)，圖中各點為每5個打點選出的計數(shù)點(兩計數(shù)點間還有4個打點未標(biāo)出),高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,(1)請由紙帶上的數(shù)據(jù)，計算出缺少的加速度值并填入表中(小數(shù)點后保留兩位數(shù))．(2)請在圖乙中建立合適的坐標(biāo)

11、，將表中各組數(shù)據(jù)用小黑點描在坐標(biāo)紙上，并作出平滑的圖線．,,,高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,(3)由圖象得出的結(jié)論是：________________________________________________________________________,高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,三、創(chuàng)新實驗跟蹤訓(xùn)練(2010山東理綜)某同學(xué)設(shè)計了如圖所示的裝置來探究加速度與力的關(guān)系．彈簧秤固定在一合適的木板上，桌面的右邊緣固定一支表面光滑的鉛筆以代替定滑輪，細(xì)繩的兩端分別于彈簧秤的掛鉤和礦泉水瓶連接．在桌面上畫出兩條平

12、行線MN、PQ，并測出間距d．開始時將木板置于MN處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到木板剛剛開始運動為止，記下彈簧秤的示數(shù)F0，以此表示滑動摩擦力的大?。賹⒛景宸呕卦幉醋?，繼續(xù)向瓶中加水后，記下彈簧秤的示數(shù)F1，然后釋放木板，并用秒表記下木板運動到PQ處的時間t.,高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,(1)木板的加速度可以用d、t表示為a＝________；為了減小測量加速度的偶然誤差可以采用的方法是(一種即可)________.(2)改變瓶中水的質(zhì)量重復(fù)實驗，確定加速度a與彈簧秤示數(shù)F1的關(guān)系．下列圖像能表示該同學(xué)實驗結(jié)果的是________．,高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,(3)用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，它的優(yōu)點是________．a(chǎn)．可以改變滑動摩擦力的大小b．可以更方便地獲取多組實驗數(shù)據(jù)c．可以比較精確地測出摩擦力的大小d．可以獲得更大的加速度以提高實驗精度誘思啟導(dǎo)(1)該實驗研究對象是木板，F(xiàn)1是木塊受的合力嗎？(2)隨著瓶中水的增加，木板的加速度增加得越來越快還是越來越慢？,高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,【答案】(1)增大d，水的質(zhì)量要比木板質(zhì)量小得多(2)c(3)bc,高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,課后練習(xí),