（通用版）2018-2019版高考物理總復(fù)習(xí) 主題二 相互作用與運(yùn)動(dòng)定律 2.2.2實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系課件 新人教版.ppt

《（通用版）2018-2019版高考物理總復(fù)習(xí) 主題二 相互作用與運(yùn)動(dòng)定律 2.2.2實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系課件 新人教版.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（通用版）2018-2019版高考物理總復(fù)習(xí) 主題二 相互作用與運(yùn)動(dòng)定律 2.2.2實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系課件 新人教版.ppt（44頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

2.2.2實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.學(xué)會(huì)用控制變量法探究物理規(guī)律。2.探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。3.掌握利用圖象處理數(shù)據(jù)的方法。,二、實(shí)驗(yàn)原理,采用控制變量法，在探究加速度與力、質(zhì)量三者關(guān)系時(shí)，先讓其中一個(gè)量保持不變來(lái)探究其他兩個(gè)量之間的關(guān)系。,1.控制小車的質(zhì)量M不變，分析加速度a與力F的關(guān)系。2.控制砝碼和小盤的質(zhì)量不變，即力F不變，改變小車的質(zhì)量M，分析加速度a與M的關(guān)系。三、實(shí)驗(yàn)器材,電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、復(fù)寫紙片、小車、一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板、小盤、細(xì)繩、交流電源、導(dǎo)線、天平(帶有一套砝碼)、薄木板、坐標(biāo)紙、刻度尺。,四、實(shí)驗(yàn)步驟1.測(cè)質(zhì)量：用天平測(cè)量小盤的質(zhì)量m0和小車的質(zhì)量M0。2.安裝器材：按如圖所示將實(shí)驗(yàn)器材安裝好(小車上不系繩)。,3.平衡摩擦力：把木板無(wú)滑輪的一端下面墊一薄木板，反復(fù)移動(dòng)其位置，使小車在不掛小盤和砝碼的情況下，能沿木板做勻速直線運(yùn)動(dòng)(紙帶上相鄰點(diǎn)的間距相等)。,4.測(cè)a、F,(1)把小車停在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，掛上小盤和砝碼，先接通電源，再讓小車拖著紙帶在木板上勻加速下滑，打出一條紙帶，紙帶記錄了小車的運(yùn)動(dòng)情況，取下紙帶并在紙帶上標(biāo)上號(hào)碼及此時(shí)所掛小盤和砝碼的總重力mg。(2)保持小車的質(zhì)量不變，改變小盤中砝碼的質(zhì)量，重復(fù)步驟(1)，多做幾次實(shí)驗(yàn)，并記錄好相應(yīng)紙帶的編號(hào)及所掛小盤和砝碼的總重力m2g、m3g…,5.測(cè)a、M,(1)保持小車所受的合外力不變，在小車上加砝碼，接通電源后放開小車，用紙帶記錄小車的運(yùn)動(dòng)情況；取下紙帶，并在紙帶上標(biāo)上號(hào)碼及小車和砝碼的總質(zhì)量M1。(2)繼續(xù)在小車上增加砝碼，重復(fù)步驟(1)，多做幾次實(shí)驗(yàn)，在每次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶上標(biāo)上號(hào)碼及小車和砝碼的總質(zhì)量M2、M3…,五、數(shù)據(jù)處理1.把小車在不同力作用下產(chǎn)生的加速度填在表中：,以a為縱坐標(biāo)、F為橫坐標(biāo)，根據(jù)數(shù)據(jù)作a－F圖象，用曲線擬合測(cè)量點(diǎn)，找出規(guī)律，分析a與F的關(guān)系。,2.把不同質(zhì)量的小車(小車和砝碼)在相同力的作用下產(chǎn)生的加速度大小填在表中：,3.實(shí)驗(yàn)結(jié)論,(1)保持物體質(zhì)量不變時(shí)，物體的加速度a與所受力F成正比。(2)在力F不變時(shí)，物體的加速度a與質(zhì)量M成反比。,六、誤差分析1.系統(tǒng)誤差：本實(shí)驗(yàn)用小盤和砝碼的總重力mg代替小車的拉力，而實(shí)際上小車所受的拉力要小于小盤和砝碼的總重力。小盤和砝碼的總質(zhì)量越接近于小車的質(zhì)量，誤差越大；反之，小盤和砝碼的總質(zhì)量越小于小車的質(zhì)量，由此引起的誤差就越小。因此，滿足小盤和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量的目的就是為了減小因?qū)嶒?yàn)原理不完善而引起的誤差。2.偶然誤差：摩擦力平衡不準(zhǔn)確、質(zhì)量測(cè)量不準(zhǔn)確、計(jì)數(shù)點(diǎn)間距測(cè)量不準(zhǔn)確、紙帶和細(xì)繩不嚴(yán)格與木板平行都會(huì)引起誤差。,七、注意事項(xiàng)1.平衡摩擦力時(shí)不要掛重物，整個(gè)實(shí)驗(yàn)平衡了摩擦力后。不管以后是改變小盤和砝碼的質(zhì)量還是改變小車及砝碼的質(zhì)量，都不需要重新平衡摩擦力。2.實(shí)驗(yàn)中必須滿足小車和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤和砝碼的總質(zhì)量。3.改變拉力和小車質(zhì)量后，每次開始時(shí)小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)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。4.作圖象時(shí)，要使盡可能多的點(diǎn)在所作直線上，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能對(duì)稱分布在所作直線兩側(cè)。,要點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)方法[例1]在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，滲透了研究問題的多種科學(xué)方法：,(1)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的等效法：_____________________________；(2)實(shí)驗(yàn)條件設(shè)計(jì)的科學(xué)方法：______________________；(3)實(shí)驗(yàn)原理的簡(jiǎn)化：_____________________________，即當(dāng)小車質(zhì)量M車?m沙時(shí)，細(xì)繩對(duì)小車的拉力大小近似等于沙及桶的總重力m沙g；,答案(1)平衡摩擦力法(2)控制變量法(3)近似法(4)圖象法(5)化曲為直法,要點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理和誤差分析[例2]某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，如圖1所示，圖甲為實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖(交流電的頻率為50Hz)。,圖1,(1)圖乙為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為________m/s2(保留兩位有效數(shù)字)。,圖2,思路點(diǎn)撥解答本題時(shí)可按以下思路進(jìn)行分析：,(3)由圖可分析，當(dāng)加速度a為零時(shí)，拉力F并不為零，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)前沒有平衡摩擦力或者未完全平衡摩擦力。答案見解析,方法總結(jié)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法——圖象法、“化曲為直”法,(1)研究加速度a和力F的關(guān)系以加速度a為縱坐標(biāo)，力F為橫坐標(biāo)，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)描點(diǎn)，然后作出圖象，如圖所示，若圖象是一條通過原點(diǎn)的直線，就能說(shuō)明a與F成正比。,要點(diǎn)三創(chuàng)新方案設(shè)計(jì)[例3]兩個(gè)相同的小車并排放在光滑水平桌面上，小車前端系上細(xì)線，線的另一端跨過定滑輪各掛一個(gè)小盤，盤里分別放有不同質(zhì)量的砝碼(圖3甲)。小車所受的水平拉力F的大小可以認(rèn)為等于砝碼(包括砝碼盤)所受的重力大小。小車后端也系有細(xì)線，用一只夾子夾住兩根細(xì)線(圖乙)，控制兩輛小車同時(shí)開始運(yùn)動(dòng)和結(jié)束運(yùn)動(dòng)。,圖3,解析實(shí)驗(yàn)過程中，當(dāng)兩小車質(zhì)量相同時(shí)，砝碼(包括砝碼盤)重力越大，相同時(shí)間內(nèi)位移越大，則加速度越大，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，加速度與所受拉力成正比；若砝碼重力不變，即拉力不變時(shí)，質(zhì)量越大的小車，相同時(shí)間內(nèi)位移越小，即加速度越小，進(jìn)行測(cè)量分析知，加速度與質(zhì)量成反比。如果砝碼(包括砝碼盤)的重力G遠(yuǎn)小于小車的重力Mg時(shí)，G近似等于拉力F。答案加速度與拉力成正比加速度與質(zhì)量成反比G?Mg,方法總結(jié),(1)控制變量法：當(dāng)研究多個(gè)物理量的變化規(guī)律時(shí)，為了簡(jiǎn)便，可設(shè)計(jì)保持其他物理量不變，只研究剩余兩個(gè)變化物理量的關(guān)系，這種方法叫做控制變量法。兩個(gè)相同的小車放在光滑水平面上，前端各系一條細(xì)繩，繩的另一端跨過定滑輪各掛一個(gè)小盤，盤中各放數(shù)目不等的砝碼，就可以驗(yàn)證質(zhì)量一定的條件下，加速度與力的關(guān)系。,(2)對(duì)比實(shí)驗(yàn)法：對(duì)比實(shí)驗(yàn)法在物理實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常用到。兩小車后端各系一條細(xì)繩，一起被一個(gè)夾子夾著而使小車靜止(如圖所示)。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(lái)。用刻度尺測(cè)出兩小車通過的位移，位移之比就等于它們的加速度之比。,1.如圖4所示為“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置圖，以下做法正確的是(),A.平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將重物用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上B.本實(shí)驗(yàn)中探究的方法是控制變量法,C.實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開小車，后接通電源D.“重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量”這一條件如不滿足，對(duì)探究結(jié)果也不會(huì)產(chǎn)生影響,圖4,解析平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)使小車在不受拉力作用下拖動(dòng)紙帶做勻速直線運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)中采用控制變量法，即探究加速度與合力關(guān)系時(shí)控制小車質(zhì)量不變，研究加速度與小車質(zhì)量關(guān)系時(shí)要控制拉力不變，B正確；實(shí)驗(yàn)時(shí)，先接通電源打點(diǎn)，后放開小車拖動(dòng)紙帶運(yùn)動(dòng)，C錯(cuò)誤；為減小實(shí)驗(yàn)誤差，實(shí)驗(yàn)時(shí)必須做到重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，D錯(cuò)誤。答案B,2.(多選)按實(shí)驗(yàn)要求組裝好器材后，應(yīng)按一定步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，下述操作步驟的合理順序是(),①保持重物的質(zhì)量不變，在小車?yán)锛禹来a，測(cè)出加速度，重復(fù)幾次②保持小車質(zhì)量不變，改變重物的質(zhì)量，測(cè)出加速度，重復(fù)幾次③用天平測(cè)出小車和重物的質(zhì)量④平衡摩擦力，使小車近似做勻速直線運(yùn)動(dòng),A.③④⑤①②⑥B.③⑤④①②⑥C.④③⑤①②⑥D(zhuǎn).④③⑤②①⑥解析探究a與F的關(guān)系與探究a與m的關(guān)系的順序可互換。答案CD,3.(多選)如圖5所示是在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描繪出的三條a－F圖線，下列說(shuō)法中正確的是(),A.三條傾斜直線所對(duì)應(yīng)繩的拉力相同B.三條傾斜直線所對(duì)應(yīng)的小車和砝碼的總質(zhì)量不同C.直線1對(duì)應(yīng)的小車和砝碼的總質(zhì)量最大D.直線3對(duì)應(yīng)的小車和砝碼的總質(zhì)量最大,圖5,答案BD,4.“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，在研究小車的加速度a和小車的質(zhì)量M的關(guān)系時(shí)，由于沒有始終滿足M?m(m為沙桶及沙桶中沙的質(zhì)量)的條件，結(jié)果得到的圖象應(yīng)是(),答案D,5.如圖6所示是某同學(xué)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，已接通電源正要釋放紙帶時(shí)的情況，請(qǐng)你指出該同學(xué)的五個(gè)差錯(cuò)；,圖6,(1)電源________；(2)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器位置________；(3)滑輪位置________；(4)小車位置________；(5)長(zhǎng)木板____________________。,解析探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)使用低壓(6V)交流電源，且要固定在長(zhǎng)木板無(wú)滑輪的一端，即應(yīng)靠右端；釋放紙帶時(shí)小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；連接小車的細(xì)線應(yīng)保持水平，故應(yīng)調(diào)節(jié)滑輪位置使拉線水平；實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)平衡摩擦力，使小車所受重力沿斜面方向的分力與小車所受摩擦力平衡，故應(yīng)墊高長(zhǎng)木板右端平衡摩擦力。答案(1)應(yīng)用6V交流電源(2)應(yīng)靠右端(3)應(yīng)使拉線水平(4)應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(5)應(yīng)墊高右端平衡摩擦力,6.某實(shí)驗(yàn)小組利用圖7所示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。,圖7,(1)下列做法正確的是________(填字母代號(hào))。A.調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳緣K的細(xì)繩與長(zhǎng)木板保持平行B.在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動(dòng)摩擦力時(shí)，將裝有砝碼的砝碼桶通過定滑輪拴在木塊上C.實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開木塊再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源D.通過增減木塊上的砝碼改變質(zhì)量時(shí)，不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度,(2)圖8是甲、乙兩同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出的圖象。,形成圖線甲的原因是________________________________。形成圖線乙的原因是________________________________。,圖8,解析(1)實(shí)驗(yàn)中細(xì)繩要與長(zhǎng)木板保持平行，A項(xiàng)正確；平衡摩擦力時(shí)不能將裝有砝碼的砝碼桶通過細(xì)繩繞過滑輪拴在木塊上，這樣無(wú)法平衡摩擦力，B項(xiàng)錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源再放開木塊，C項(xiàng)錯(cuò)誤；平衡摩擦力后，改變木塊上的砝碼的質(zhì)量后不再需要重新平衡摩擦力，D項(xiàng)正確。(2)圖線甲中F＝0時(shí)，木塊就有了加速度，可見是長(zhǎng)木板傾角過大。圖線乙中，有了拉力時(shí)，加速度仍為0，說(shuō)明未平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠。答案(1)AD(2)長(zhǎng)木板傾角過大未平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠,7.某同學(xué)利用圖9(a)所示實(shí)驗(yàn)裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)獲得了小車加速度a與鉤碼的質(zhì)量m的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖，如圖(b)所示。實(shí)驗(yàn)中小車(含發(fā)射器)的質(zhì)量為200g，實(shí)驗(yàn)時(shí)選擇了不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)繩和輕定滑輪，小車的加速度由位移傳感器及與之相連的計(jì)算機(jī)得到?；卮鹣铝袉栴}：,圖9,(1)根據(jù)該同學(xué)的結(jié)果，小車的加速度與鉤碼的質(zhì)量成________(填“線性”或“非線性”)關(guān)系。(2)由圖(b)可知，a－m圖線不經(jīng)過原點(diǎn)，可能的原因是____________________________________________________。(3)若利用本實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證“在小車質(zhì)量不變的情況下，小車的加速度與作用力成正比”的結(jié)論，并直接以鉤碼所受重力mg作為小車受到的合外力，則實(shí)驗(yàn)中應(yīng)采取的改進(jìn)措施是_______，鉤碼的質(zhì)量應(yīng)滿足的條件是____________。,解析(1)由圖象可知小車的加速度與鉤碼的質(zhì)量成非線性關(guān)系。(2)a－m圖線不經(jīng)過原點(diǎn)，在m軸上有截距，即掛上鉤碼后小車加速度仍為零，可能的原因是存在摩擦力。(3)本實(shí)驗(yàn)直接以鉤碼所受重力mg作為小車受到的合外力，則應(yīng)采取的措施是調(diào)節(jié)軌道的傾斜度以平衡摩擦力，鉤碼的質(zhì)量應(yīng)滿足的條件是遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。答案(1)非線性(2)存在摩擦力(3)調(diào)節(jié)軌道的傾斜度以平衡摩擦力遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量,