高考物理一輪復習 第3章 實驗4 探究加速度與力、質量的關系課件.ppt

實驗四探究加速度與力 質量的關系 注意事項1 實驗方法 控制變量法 2 平衡摩擦力 在平衡摩擦力時 不要懸掛小盤 但小車應連著紙帶且接通電源 用手給小車一個初速度 如果在紙帶上打出的點的間隔是均勻的 表明小車受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡 3 實驗條件 只有滿足m m 小盤和砝碼的總重力才可視為小車受到的拉力 4 一先一后一按住 改變拉力和小車質量后 每次開始時小車應盡量靠近打點計時器 并應先接通電源 后放開小車 且應在小車到達滑輪前按住小車 5 作圖 作圖時兩軸標度比例要適當 各量須采用國際單位 這樣作圖線時 坐標點間距不至于過密 誤差會小些 誤差分析1 因實驗原理不完善引起的誤差 本實驗用小盤和砝碼的總重力mg代替小車的拉力 而實際上小車所受的拉力要小于小盤和砝碼的總重力 2 摩擦力平衡不準確 質量測量不準確 計數(shù)點間距測量不準確 紙帶和細繩不嚴格與木板平行都會引起誤差 熱點一實驗原理與基本操作 b 實驗時 應先接通打點計時器的電源 再放開小車c 每改變一次小車的質量 都需要改變墊入的小木塊的厚度d 先保持小車質量不變 研究加速度與力的關系 再保持小車受力不變 研究加速度與質量的關系 最后歸納出加速度與力 質量的關系 3 本實驗的目的是 探究加速度和力 質量的關系 所以不能把牛頓第二定律當成已知的公式來使用 故a錯誤 使用打點計時器時 都應該先接通電源 后釋放紙帶 故b正確 平衡摩擦力后 tan 與重物的質量無關 所以不用再次平衡摩擦力 故c錯誤 本實驗采用控制變量法 故d正確 答案 1 平衡摩擦力 2 m m 3 bd 變式訓練 1 在 探究加速度與力 質量的關系 時采用如圖2所示的實驗裝置 小車及車中砝碼質量為m 砂桶及砂的質量為m 1 若已平衡摩擦力 在小車做勻加速直線運動過程中 繩的張力大小t 當m與m的大小滿足 時 才可認為繩子對小車的拉力大小等于砂和砂桶的重力 2 某同學在保持砂和砂桶質量m一定的條件下 探究小車加速度a與質量m的關系 其具體操作步驟如下 則做法合理的有 a 平衡摩擦力時 砂桶應用細線通過定滑輪系在小車上且小車后面的紙帶也必須連好b 每次改變小車質量m時 都需要重新平衡摩擦力 2 平衡摩擦力時 應在不掛砂桶的情況下讓小車帶著紙帶勻速下滑來平衡摩擦力 a錯誤 每次改變小車質量m時 不需要重新平衡摩擦力 b錯誤 實驗時 先接通計時器的電源 再放開小車 c正確 小車運動的加速度必須由紙帶上的測量數(shù)據(jù)計算得到 d錯誤 例2 一小組的同學用如圖3所示裝置做 探究物體質量一定時 加速度與力的關系 的實驗 熱點二數(shù)據(jù)處理及誤差分析 1 下列說法正確的有 a 平衡摩擦力時 用細線一端掛空砝碼盤 另一端與小車相連 將木板適當傾斜 使小車在木板上近似做勻速直線運動b 每次改變砝碼及砝碼盤總質量之后 應重新平衡摩擦力c 應讓砝碼及砝碼盤總質量遠大于小車及里面鉤碼的總質量d 砝碼及砝碼盤總質量遠小于小車及里面鉤碼總質量時 可以近似認為小車受到的拉力等于砝碼及砝碼盤的重力 2 圖4甲為實驗中按規(guī)范操作打出的一條紙帶的一部分 從比較清晰的點跡起 在紙帶上標出了連續(xù)的5個計數(shù)點a b c d e 相鄰兩計數(shù)點之間都有4個計時點沒有標出 用刻度尺分別測量出a點到b c d e的距離如圖4甲所示 已知打點計時器接在頻率為50hz的交流電源上 則此次實驗中小車運動加速度的測量值a m s2 結果保留兩位有效數(shù)字 3 某同學平衡摩擦力后 改變砝碼盤中砝碼的質量 分別測量出小車的加速度a 以砝碼盤及砝碼的重力f為橫坐標 以小車的加速度a為縱坐標 得到如圖乙所示的a f圖線 則圖線不通過坐標原點的主要原因是 解析 1 平衡摩擦力時 應將細線從小車上取下 輕輕推動小車 使小車沿木板運動 通過打點計時器打出來的紙帶判斷小車是否勻速運動 a錯誤 每次改變砝碼及砝碼盤總質量之后 不需要重新平衡摩擦力 b錯誤 應讓砝碼及砝碼盤總質量遠小于小車及里面鉤碼的總質量 c錯誤 砝碼及砝碼盤總質量遠小于小車及里面鉤碼的總質量時 可以近似認為小車受到的拉力等于砝碼及砝碼盤的重力 d正確 變式訓練 2 如圖5所示為某同學探究加速度與力和質量關系的實驗裝置 兩個相同質量的小車放在光滑水平板上 前端各系一條細繩 繩的一端跨過定滑輪各掛一個小盤 盤中可放砝碼 兩小車后端各系一條細繩 一起被夾子夾著使小車靜止 打開夾子 兩小車同時開始運動 關上夾子 兩小車同時停下來 用刻度尺測出兩小車的位移 下表是該同學在幾次實驗中記錄的數(shù)據(jù) 請回答下述問題 1 在每一次實驗中 甲 乙兩車的位移之比等于 之比 請簡要說明實驗原理 2 第一次實驗控制了 不變 在實驗誤差允許范圍內可得出的結論是 3 第二次實驗控制了 不變 在實驗誤差允許范圍內可得出的結論是 4 第三次實驗時 該同學先測量了甲車的位移 再根據(jù)前兩次實驗結論 計算出乙車應該發(fā)生的位移 然后再測量了乙車的位移 結果他高興地發(fā)現(xiàn) 理論的預言與實際符合得相當好 請問 他計算出的乙車的位移應該是 以本實驗為背景 通過改變實驗條件 實驗儀器設置題目 不脫離教材而又不拘泥教材 體現(xiàn)開放性 探究性 設計性等特點 熱點三實驗的改進與創(chuàng)新 例3 2014 新課標全國卷 某同學利用圖7甲所示實驗裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)獲得了小車加速度a與鉤碼的質量m的對應關系圖 如圖乙所示 實驗中小車 含發(fā)射器 的質量為200g 實驗時選擇了不可伸長的輕質細繩和輕定滑輪 小車的加速度由位移傳感器及與之相連的計算機得到 回答下列問題 1 根據(jù)該同學的結果 小車的加速度與鉤碼的質量成 填 線性 或 非線性 關系 2 由圖乙可知 a m圖線不經過原點 可能的原因是 3 若利用本實驗裝置來驗證 在小車質量不變的情況下 小車的加速度與作用力成正比 的結論 并直接以鉤碼所受重力mg作為小車受到的合外力 則實驗中應采取的改進措施是 鉤碼的質量應滿足的條件是 解析 1 把圖乙中的點用平滑線連接后 可以看出 a m圖線是曲線即非線性 2 由圖像可知 小車受到鉤碼的拉力作用 但加速度仍為零 可能的原因是小車還受到摩擦力的作用 3 改進措施 第一圖線不過原點 要平衡摩擦力 所以調整軌道的傾斜度 第二 要使小車受到合外力等于鉤碼的重力 要求鉤碼質量不能太大 即遠小于小車的質量 答案 1 非線性 2 存在摩擦力 3 調整軌道傾斜度以平衡摩擦力遠小于小車質量 變式訓練 3 圖8為測量物塊與水平桌面之間動摩擦因數(shù)的實驗裝置示意圖 實驗步驟如下 用天平測量物塊和遮光片的總質量m 重物的質量m 用游標卡尺測量遮光片的寬度d 用米尺測量兩光電門之間的距離x 調整輕滑輪 使細線水平 讓物塊從光電門a的左側由靜止釋放 用數(shù)字毫秒計分別測出遮光片經