【一輪復習】高一物理課件 4.2 《實驗：探究加速度與力、質量關系》 （）ppt

,歡迎進入物理課堂,4.2實驗:探究加速度與力、質量的關系,2020/4/29,加速度a=,用來描述物體的速度變化的快慢.2.力是改變物體運動狀態(tài)的原因.3.利用打點后的紙帶測定物體加速度的計算公式為x=aT22,利用逐差法求加速度.,2020/4/29,1.實驗原理保持物體的不變,測量物體在不同的力的作用下的,分析加速度與的關系;保持物體相同,測量不同質量的物體在該力作用下的加速度,分析加速度與的關系.實驗中取一個小車作為研究物體,需要測量的物理量有三個:、小車所受的拉力、.小車的質量可以用測量,要改變小車的質量,可以在小車中增減;用小盤和砝碼牽引小車,使小車做勻加速運動的力與小盤和砝碼的重力相等,增減小盤中的砝碼就可以改變小車受到的力;在小車上安裝一條打點計時器的紙帶,根據(jù)上打出的點來測量加速度.分析以上所測數(shù)據(jù),得出加速度與力、質量的關系.,2020/4/29,2.實驗器材一端帶滑輪的光滑長木板,紙帶,細繩,小盤,砝碼,導線,電源,天平,.自我校對1.質量加速度力所受力質量小車的質量小車的加速度天平砝碼紙帶2.小車打點計時器刻度尺,1.為了研究加速度跟力和質量的關系，應該采用的實驗研究方法是()A.控制變量法B.假設法C.理想實驗法D.圖象法【答案】A,2020/4/29,2.在利用打點計時器探究加速度與力、質量關系的實驗中，以下做法正確的是()A.平衡摩擦力時，應將重物用細繩通過定滑輪系在小車上B.每次改變小車的質量時，不需要重新平衡摩擦力C.實驗時，先放開小車，后接通電源D.“重物的質量遠小于小車的質量”這一條件如不滿足，對探究過程也不會產(chǎn)生影響【解析】從實驗條件和實驗操作規(guī)范等方面加以考慮.平衡摩擦力時，不把懸掛重物用細繩通過定滑輪系在小車上，即不對小車施加拉力.在木板無滑輪的一端下面墊一薄木塊，反復移動其位置，直到拖在小車后面的紙帶上打出的點距均勻為止，故A錯誤.設木板的傾角為，則平衡摩擦力后有mgsin=mgcos,即tan=,與小車的質量無關，故每次改變小車的質量時，不需要重新平衡摩擦力，所以B正確.實驗時應先接通電源,待打點計時器工作穩(wěn)定后再放開小車,故C錯誤.實驗要求重物的質量遠小于小車的質量，因為只有這樣，重物的重力才近似等于細繩對小車的拉力，故D錯誤.,2020/4/29,【答案】B3.“在影響加速度的因素”的探究中發(fā)現(xiàn)()A.同一物體運動的速度越大，受到的合外力越大B.同一物體運動的速度變化越大，受到的合外力越大C.同一物體運動速度變化率越小，受到的合外力越小D.同一物體運動速度變化越快，受到的合外力越大【答案】CD,實驗步驟1.用天平測出小盤的質量(備用).,2020/4/29,2.如圖所示,把附有定滑輪的長木板平放在實驗桌上,并使滑輪伸出桌面.把打點計時器固定于長木板上沒有滑輪的一端,連接好電路.把紙帶穿過打點計時器,一端固定在小車的后面,把細繩的一端拴在小車上,使細繩跨過滑輪.3.利用斜面平衡小車所受的摩擦力先去掉鉤碼,用墊塊墊起木板的后端,選擇合適的角度,在車后拖上紙帶.打點計時器打點時,用手給小車一個初速度.如果在紙帶上打出的點跡間隔基本均勻,就表明小車做勻速運動,即,2020/4/29,小車受到的阻力跟它的重力沿斜面方向的分力平衡.(此處同學們可以在實驗后再分析)4.在細繩下面系上小盤,盤中放上一個小砝碼,記下小盤和砝碼的總質量,填入表1中.5.使小車靠近打點計時器,先接通電源后放開小車,紙帶隨著小車運動,打點計時器就在紙帶上打出一系列的小點.6.取下紙帶,選定某點,用刻度尺測量出出發(fā)點到該點的距離x,數(shù)出點的間隔得到時間t,根據(jù)a=算出加速度a,填入表1中.7.更換紙帶,增加砝碼個數(shù),重復上述步驟五次,把所有數(shù)據(jù)均填入表1中.8.用天平測出小車的質量,填入表2中.9.如上圖所示,把附有定滑輪的長木板平放在實驗桌上,并使滑輪伸出桌面.把打點計時器固定于長木板上沒有滑輪的一,2020/4/29,端,連接好電路.把紙帶穿過打點計時器,一端固定在小車的后面;把細繩的一端拴在小車上,使細繩跨過滑輪,下邊系上小盤,盤中放上一個砝碼.10.使小車靠近打點計時器,先接通電源后放開小車,紙帶隨著小車運動,打點計時器就在紙帶上打出一系列的小點.11.取下紙帶,選定某點,用刻度尺測量出出發(fā)點到該點的距離x,數(shù)出點的間隔得到時間t,根據(jù)a=算出加速度a,填入表2中.12.更換紙帶,在小車中增加砝碼個數(shù),重復上述步驟79五次,把所有數(shù)據(jù)均填入表2中.表1,2020/4/29,表2,實驗結論當小車質量不變時,加速度與拉力成正比關系;當拉力不變時,加速度與小車質量成反比關系.,2020/4/29,注意事項1.平衡摩擦力時不要掛重物,整個實驗平衡了摩擦力后,不管以后是改變盤和砝碼的質量還是改變小車及砝碼的質量,都不需要重新平衡摩擦力.2.實驗中必須滿足小車和砝碼的質量遠大于小盤和砝碼的總質量,只有如此,砝碼和小盤的總重力才可視為與小車受到的拉力相等.3.各紙帶上的加速度a都應是該紙帶上的平均加速度.4.作圖時要使盡可能多的點在所作直線上,不在直線上的點盡可能對稱分布在所作直線兩側,離直線較遠的點應舍去.5.小車應靠近打點計時器且先接通電源再放手.要點1.考查實驗設計方案時應注意的幾個問題例1如圖所示為某同學做“驗證牛頓第二定律”的實驗，此時是他已接通電源正要釋放紙帶時的情況.請你指出該同學的五個差錯.,2020/4/29,電源:;電磁打點計時器的位置:;滑輪位置:;小車位置:;長木板:.【點撥】在做實驗前應仔細分析實驗原理，嚴格操作實驗過程，減少失誤，減小實驗誤差.,2020/4/29,【解析】應用低于6V的交流電源;應靠右端，打點計時器要固定在長平板的右端;調節(jié)滑輪,使線與板平行;小車應靠近打點計時器;應墊高右端以平衡摩擦力要點2.用控制變量法探究加速度與力的關系例2若測得某一物體的質量m一定時，a與F的關系的有關數(shù)據(jù)資源如下表:,(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，畫出a-F圖象.(2)從圖象中可以判定:當m一定時，a與F的關系為.,2020/4/29,【點撥】正確畫出a-F圖象是關鍵.【解析】(1)a-F圖象如圖所示.(2)正比.【點評】若a與F成正比，則圖象是一條過原點的直線.同時因實驗中不可避免地出現(xiàn)誤差,研究誤差產(chǎn)生的原因，從而減小誤差增大實驗的準確性，則在誤差范圍內圖象應是一條過,2020/4/29,原點的直線.連線時應使盡可能多的點在直線上，不在直線上的點應大致對稱的分布在直線兩側，離直線較遠的點應視為錯誤數(shù)據(jù)，不予考慮.由已知數(shù)據(jù)畫出圖，從而得出結論的方法是物理學中一種常用的重要方法.要點3.用控制變量法探究加速度與質量的關系某同學在做“當外力一定時物體加速度與質量的關系”實驗時，得到如下數(shù)據(jù).,2020/4/29,(1)請你為該同學畫出a-圖象.(2)實驗結論是【點撥】掌握圖象法處理數(shù)據(jù)的思想方法是解決問題的關鍵.【解析】在研究“當外力一定時加速度與質量的關系”時，應以自變量作為橫坐標，以因變量作為縱坐標，運用圖象法分析它們之間的關系.若以質量m為橫坐標、以加速度a為縱坐標，則描點、畫線后，所得的圖象是一條曲線，如圖所示.該曲線是圓弧還是雙曲線？分析該曲線并不能確定加速度與質量的關系;若以物體質量的倒數(shù)1m為橫坐標，以加速度a為縱坐標，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)描點、畫線得出的圖象為一條過原點的直線（如圖）,它能直觀、準確地得出加速度a與質量倒數(shù)1m成正比，即在外力一定的情況下，物體加速度與質量成反比.,2020/4/29,(1)如圖所示:(2)在外力一定的情況下，物體的加速度與質量成反比.,2020/4/29,在利用打點計時器打出的紙帶求運動物體的加速度時，錯誤地利用公式x=(x2-x1)+(x3-x2)+(xn+1-xn)=aT2來求，實際上就成為x=(xn+1-x1)=aT2，這樣就等于只用了兩個數(shù)據(jù)，誤差必然較大.【例】實驗裝置如圖甲所示，一木塊放在水平長木板上，左側拴有一細軟線，跨過固定在木板邊緣的滑輪與一重物相連，木塊右側與打點計時器的紙帶相連.在重物牽引下，木塊在木板上向左運動，重物落地后，木塊繼續(xù)向左做勻減速運動.圖乙給出了重物落地后，打點計時器在紙帶上打出的,2020/4/29,一些點，試根據(jù)給出的數(shù)據(jù)，求木塊與木板間的動摩擦因數(shù),要求寫出主要的運算過程,結果保留兩位有效數(shù)字.(打點計時器所用交流電頻率為50Hz，不計紙帶與木塊間的拉力,取重力加速度g=10m/s2),甲,2020/4/29,【錯解】由給出的數(shù)據(jù)可知，重物落地后，木塊在連續(xù)相等的時間內的位移分別為x1=7.72cm，x2=7.21cm，x3=6.71cm，x4=6.25cm,x5=5.76cm，x6=5.29cm，x7=4.81cm，x8=4.31cm.根據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律知，(x2-x1)+（x3-x2）+(x8-x7)=7aT2,a=10-2m/s2=-3.0m/s2.重物落地后木塊只受滑動摩擦力的作用，以m表示木塊的質量，根據(jù)牛頓第二定律，有-mg=ma，解得=0.30.,乙,2020/4/29,【剖析】在處理打點計時器打出的紙帶，求解運動物體的加速度時，要利用逐差法，這樣各個數(shù)據(jù)都被利用了，計算結果誤差較小.而利用上面的解法，只是利用了第一個和最后一個數(shù)據(jù)，誤差會較大.【正解】由給出的數(shù)據(jù)可知，重物落地后，木塊在連續(xù)相等的時間T內的位移分別為x1=7.72cm，x2=7.21cm，x3=6.71cm，x4=6.25cm,x5=5.76cm，x6=5.29cm，x7=4.81cm，x8=4.31cm.以a表示加速度，根據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律，有x=(x5-x1)+(x6-x2)+(x7-x3)+(x8-x4)=4aT2,又知T=0.04s，解得a=-3.0m/s2.重物落地后木塊只受滑動摩擦力的作用，以m表示木塊的質量，根據(jù)牛頓第二定律，有-mg=ma,解得=0.30.【點評】本題也可以根據(jù)測量數(shù)據(jù)先求出速度v,然后畫出v-t圖象,再求出v-t圖象的斜率,即為小車的加速度a.,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,