2021屆高考物理一輪復(fù)習(xí)第三章牛頓運動定律實驗探究加速度與物體受力物體質(zhì)量的關(guān)系課件滬科版

1、實驗探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系實驗探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系、基本原理與操作基本原理與操作裝置及器材裝置及器材操作要領(lǐng)操作要領(lǐng) 1.平衡摩擦力：不懸掛小盤，但小車連著紙帶；不重復(fù)平衡摩擦力。平衡摩擦力：不懸掛小盤，但小車連著紙帶；不重復(fù)平衡摩擦力。2.實驗條件：實驗條件：mm，小盤和砝碼的總重力才可視為小車受到的拉力。，小盤和砝碼的總重力才可視為小車受到的拉力。3.一先一后一按?。焊淖兝托≤囐|(zhì)量后，每次開始時小車應(yīng)盡量一先一后一按住：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，后放開小車，且應(yīng)在小車到達滑靠近打點計時器，并應(yīng)先接通電源，后放

2、開小車，且應(yīng)在小車到達滑輪前按住小車。輪前按住小車。4.作圖：作圖時兩軸標(biāo)度比例要適當(dāng)，各量須采用國際單位，這樣作作圖：作圖時兩軸標(biāo)度比例要適當(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。圖線時，坐標(biāo)點間距不至于過密，誤差會小些。二、數(shù)據(jù)處理及實驗結(jié)論二、數(shù)據(jù)處理及實驗結(jié)論1.計算加速度計算加速度：根據(jù)紙帶上的點利用：根據(jù)紙帶上的點利用xat2及逐差法求及逐差法求a。2.作圖象找關(guān)系作圖象找關(guān)系(1)作作af的圖象，若這些點在一條直線上，如圖的圖象，若這些點在一條直線上，如圖1甲所示，證明了加速度與力成甲所示，證明了加速度與力成正比。正比。圖圖1圖圖2教材原型實驗教材

3、原型實驗命題角度命題角度 實驗操作與誤差分析實驗操作與誤差分析【例【例1】 (2019廣東實驗中學(xué)模擬廣東實驗中學(xué)模擬)某實驗小組利用如圖某實驗小組利用如圖3所示的裝置所示的裝置“探究加速度與探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系力、質(zhì)量的關(guān)系”。圖圖3(1)實驗中除了需要小車、砝碼、托盤、細(xì)繩、附有定滑輪的長木板、墊木、打點計實驗中除了需要小車、砝碼、托盤、細(xì)繩、附有定滑輪的長木板、墊木、打點計時器、低壓交流電源、兩根導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶之外，還需要時器、低壓交流電源、兩根導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶之外，還需要_、_。 (2)下列做法正確的是下列做法正確的是_。a.調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨募?xì)繩與長木板保持平行

4、調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨募?xì)繩與長木板保持平行b.在調(diào)節(jié)木板傾斜角度平衡小車受到的滑動摩擦力時，將裝有砝碼的托盤通過定滑在調(diào)節(jié)木板傾斜角度平衡小車受到的滑動摩擦力時，將裝有砝碼的托盤通過定滑輪拴在小車上輪拴在小車上c.實驗時，先放開小車再接通打點計時器的電源實驗時，先放開小車再接通打點計時器的電源d.通過增減小車上的砝碼改變質(zhì)量時，不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度通過增減小車上的砝碼改變質(zhì)量時，不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度圖圖4解析解析(1)實驗中需要用托盤和砝碼的總重力表示小車受到的拉力，需測量托盤的質(zhì)實驗中需要用托盤和砝碼的總重力表示小車受到的拉力，需測量托盤的質(zhì)量，所以還需要天平。實驗中需要用刻度

5、尺測量紙帶上點跡間的距離，從而得出加量，所以還需要天平。實驗中需要用刻度尺測量紙帶上點跡間的距離，從而得出加速度，所以還需要刻度尺。速度，所以還需要刻度尺。(2)平衡摩擦力時應(yīng)系上紙帶，不能掛托盤；調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨募?xì)繩與平衡摩擦力時應(yīng)系上紙帶，不能掛托盤；調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨募?xì)繩與長木板保持平行，長木板保持平行，a項正確，項正確，b項錯誤；平衡摩擦力后細(xì)繩與木板平行，且托盤和砝項錯誤；平衡摩擦力后細(xì)繩與木板平行，且托盤和砝碼的總質(zhì)量遠小于小車和車上砝碼的總質(zhì)量時，托盤和砝碼的總重力近似等于小車碼的總質(zhì)量遠小于小車和車上砝碼的總質(zhì)量時，托盤和砝碼的總重力近似等于小車和車上砝碼

6、受到的合外力，和車上砝碼受到的合外力，e項正確；實驗時應(yīng)該先接通電源，后釋放小車，使得項正確；實驗時應(yīng)該先接通電源，后釋放小車，使得紙帶上點跡多一些，以便于測量加速度，還要多測幾組數(shù)據(jù)減小偶然誤差，紙帶上點跡多一些，以便于測量加速度，還要多測幾組數(shù)據(jù)減小偶然誤差，c項錯項錯誤；通過增減小車上的砝碼改變質(zhì)量時，不需要重新調(diào)節(jié)木板的傾斜角度，誤；通過增減小車上的砝碼改變質(zhì)量時，不需要重新調(diào)節(jié)木板的傾斜角度，d項正項正確。確。答案答案(1)天平刻度尺天平刻度尺(2)ade(3)反比過大反比過大命題角度命題角度 實驗數(shù)據(jù)的處理實驗數(shù)據(jù)的處理【例【例2】 用如圖用如圖5甲所示的裝置探究加速度與物體受甲所

7、示的裝置探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系。力、物體質(zhì)量的關(guān)系。 (1)實驗中打出的一條紙帶的一部分如圖乙所示。實驗中打出的一條紙帶的一部分如圖乙所示。紙帶上標(biāo)出了連續(xù)的紙帶上標(biāo)出了連續(xù)的3個計數(shù)點個計數(shù)點a、b、c，相鄰計，相鄰計數(shù)點之間還有數(shù)點之間還有4個點沒有標(biāo)出。打點計時器接在頻個點沒有標(biāo)出。打點計時器接在頻率為率為50 hz的交流電源上。則打點計時器打的交流電源上。則打點計時器打b點時，點時，小車的速度小車的速度vb_m/s。多測幾個點的速度。多測幾個點的速度做出做出vt圖象，就可以算出小車的加速度。圖象，就可以算出小車的加速度。圖圖5(2)為研究加速度和力的關(guān)系，要保證小車的質(zhì)量

8、不變。為研究加速度和力的關(guān)系，要保證小車的質(zhì)量不變。答案答案(1)0.44(0.430.45均可均可)(2)小車小車(3)c實驗拓展創(chuàng)新實驗拓展創(chuàng)新命題角度命題角度 實驗器材的改進實驗器材的改進【例【例1】 在用在用dis研究小車加速度與外力的關(guān)系時，某實驗小組先用如圖研究小車加速度與外力的關(guān)系時，某實驗小組先用如圖6a所示的實所示的實驗裝置。重物通過滑輪用細(xì)線拉小車，位移傳感器驗裝置。重物通過滑輪用細(xì)線拉小車，位移傳感器(發(fā)射器發(fā)射器)隨小車一起沿傾斜軌隨小車一起沿傾斜軌道運動，位移傳感器道運動，位移傳感器(接收器接收器)固定在軌道一端。實驗時將重物的重力作為拉力固定在軌道一端。實驗時將重物

9、的重力作為拉力f，改變重物重力重復(fù)實驗四次，列表記錄四組數(shù)據(jù)：改變重物重力重復(fù)實驗四次，列表記錄四組數(shù)據(jù)：a/(ms2)2.012.984.025.01f/n1.002.003.004.00圖圖6(1)在圖在圖c所示的坐標(biāo)紙上作出小車加速度所示的坐標(biāo)紙上作出小車加速度a隨拉力隨拉力f變化的圖線。變化的圖線。(2)從所得圖線分析該實驗小組在操作過程中的不當(dāng)之處從所得圖線分析該實驗小組在操作過程中的不當(dāng)之處_。(3)如果實驗時，在小車和重物之間接一不計質(zhì)量的微型力傳感器來測量拉力如果實驗時，在小車和重物之間接一不計質(zhì)量的微型力傳感器來測量拉力f，實，實驗裝置如圖驗裝置如圖b所示，從理論上分析，該實

10、驗圖線的斜率與所示，從理論上分析，該實驗圖線的斜率與(1)中所得圖線的斜率相比中所得圖線的斜率相比將將_。(填填“變大變大”“”“變小變小”或或“不變不變”)解析解析(1)根據(jù)已知數(shù)據(jù)，畫出小車加速度根據(jù)已知數(shù)據(jù)，畫出小車加速度a和拉力和拉力f的關(guān)系圖線如圖所示。的關(guān)系圖線如圖所示。(2)由圖象可知，當(dāng)小車?yán)榱銜r，已經(jīng)產(chǎn)生了加速度，故在操作過程中軌道的傾由圖象可知，當(dāng)小車?yán)榱銜r，已經(jīng)產(chǎn)生了加速度，故在操作過程中軌道的傾角過大，平衡摩擦力過度。角過大，平衡摩擦力過度。答案答案(1)見解析圖見解析圖(2)軌道傾角過大軌道傾角過大(或平衡摩擦力過度或平衡摩擦力過度)(3)變大變大命題角度命題

11、角度 實驗情景的拓展實驗情景的拓展【例【例2】 為了探究物體質(zhì)量一定時加速度與力的關(guān)系，甲、乙同學(xué)設(shè)計了如圖為了探究物體質(zhì)量一定時加速度與力的關(guān)系，甲、乙同學(xué)設(shè)計了如圖7所示所示的實驗裝置，其中的實驗裝置，其中m為小車的質(zhì)量，為小車的質(zhì)量，m為砂和砂桶的總質(zhì)量，為砂和砂桶的總質(zhì)量，m0為滑輪的質(zhì)量。為滑輪的質(zhì)量。力傳感器可測出輕繩中的拉力大小。力傳感器可測出輕繩中的拉力大小。圖圖7(1)實驗時，一定要進行的操作是實驗時，一定要進行的操作是_。a.用天平測出砂和砂桶的總質(zhì)量用天平測出砂和砂桶的總質(zhì)量b.將帶滑輪的長木板右端墊高，以平衡摩擦力將帶滑輪的長木板右端墊高，以平衡摩擦力c.小車靠近打點計

12、時器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時記錄力傳小車靠近打點計時器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時記錄力傳感器的示數(shù)感器的示數(shù)d.為減小誤差，實驗中一定要保證砂和砂桶的總質(zhì)量為減小誤差，實驗中一定要保證砂和砂桶的總質(zhì)量m遠小于小車的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量m(2)甲同學(xué)在實驗中得到如圖甲同學(xué)在實驗中得到如圖8所示的一條紙帶所示的一條紙帶(兩計數(shù)點間還有四個點沒有畫出兩計數(shù)點間還有四個點沒有畫出)，已，已知打點計時器采用的是頻率為知打點計時器采用的是頻率為50 hz的交流電，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度為的交流電，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度為_m/s2(結(jié)果保留結(jié)果保留3位有效數(shù)字

13、位有效數(shù)字)。圖圖8(3)甲同學(xué)以力傳感器的示數(shù)甲同學(xué)以力傳感器的示數(shù)f為橫坐標(biāo)，加速度為橫坐標(biāo)，加速度a為縱坐標(biāo)，畫出的為縱坐標(biāo)，畫出的af圖線是一條圖線是一條直線，如圖直線，如圖9所示，圖線與橫坐標(biāo)的夾角為所示，圖線與橫坐標(biāo)的夾角為，求得圖線的斜率為，求得圖線的斜率為k，則小車的質(zhì)量，則小車的質(zhì)量m_。圖圖9圖圖10(4)乙同學(xué)根據(jù)測量數(shù)據(jù)作出如圖乙同學(xué)根據(jù)測量數(shù)據(jù)作出如圖10所示的所示的af圖線，該同學(xué)做實驗時存在的問題是圖線，該同學(xué)做實驗時存在的問題是_。解析解析(1)驗證牛頓第二定律的實驗原理是驗證牛頓第二定律的實驗原理是fma，本題繩中拉力可以由力傳感器測，本題繩中拉力可以由力傳感

14、器測出，不需要用天平測出砂和砂桶的質(zhì)量，也就不需要使砂和砂桶的總質(zhì)量出，不需要用天平測出砂和砂桶的質(zhì)量，也就不需要使砂和砂桶的總質(zhì)量m遠小于遠小于小車的質(zhì)量小車的質(zhì)量m，a、d錯誤；用力傳感器測量繩子的拉力，則力傳感器示數(shù)的錯誤；用力傳感器測量繩子的拉力，則力傳感器示數(shù)的2倍等倍等于小車受到的合外力大小，需要平衡摩擦力，于小車受到的合外力大小，需要平衡摩擦力，b正確；釋放小車之前應(yīng)先接通電源，正確；釋放小車之前應(yīng)先接通電源，待打點穩(wěn)定后再釋放小車，該實驗還需要記錄力傳感器的示數(shù)，待打點穩(wěn)定后再釋放小車，該實驗還需要記錄力傳感器的示數(shù)，c正確。正確。(4)圖線在圖線在f軸上的截距不為零，說明力傳

15、感器顯示有拉力時，小車仍然靜止，這是軸上的截距不為零，說明力傳感器顯示有拉力時，小車仍然靜止，這是沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠造成的。沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠造成的。答案答案(1)bc(2)2.00(3)c(4)沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠命題角度命題角度 實驗?zāi)康牡淖兏鼘嶒災(zāi)康牡淖兏纠纠?】 (2019全國卷全國卷，22)如圖如圖11(a)，某同學(xué)設(shè)計了測量鐵塊與木板間動摩擦因，某同學(xué)設(shè)計了測量鐵塊與木板間動摩擦因數(shù)的實驗。所用器材有：鐵架臺、長木板、鐵塊、米尺、電磁打點計時器、頻率數(shù)的實驗。所用器材有：鐵架臺、長木板、鐵塊、米尺、電磁打點計時器、頻率50 hz的交流電源、紙帶等?；卮鹣铝袉栴}：的交流電源、紙帶等?；卮鹣铝袉栴}：(a)圖圖11(1)鐵塊與木板間動摩擦因數(shù)鐵塊與木板間動摩擦因數(shù)_(用木板與水平面的夾角用木板與水平面的夾角、重力加速度、重力加速度g和鐵塊下滑的加速度和鐵塊下滑的加速度a表示表示)。(2)某次實驗時，調(diào)整木板與水平面的夾角使某次實驗時，調(diào)整木板與水平面的夾角使30。接通電源，開啟打點計時器，。接通電源，開啟打點計時器，釋放鐵塊，鐵塊從靜止開始沿木板滑下。多次重復(fù)后選擇點跡清晰的一條紙帶，如釋放鐵塊，鐵塊