探究加速度與力質(zhì)量的關(guān)系課件

1、探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 實(shí)驗(yàn)原理及誤差分析【典例1】某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置來(lái)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)繩的兩端分別與彈簧秤的掛鉤和礦泉水瓶連接.在桌面上畫出兩條平行線MN、PQ，并測(cè)出間距d.開始時(shí)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(yùn)動(dòng)為止，記下彈簧秤的示數(shù)F0，以此表示滑動(dòng)摩擦力的大小.再將木板放回原處并按住，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(yùn)動(dòng)到PQ處的時(shí)間t.（1）木板的加速度可以用d、t表示為a _ ；為了減小測(cè)量加速度的偶然誤差可以采用的方法是（一

2、種即可） _ .（2）改變瓶中水的質(zhì)量重復(fù)實(shí)驗(yàn)，確定加速度a與彈簧秤示數(shù)F1的關(guān)系.如圖所示圖象能表示該同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是_ .（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(diǎn)是 _ . a.可以改變滑動(dòng)摩擦力的大小 b.可以更方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) c.可以比較精確地測(cè)出摩擦力的大小 d.可以獲得更大的加速度以提高實(shí)驗(yàn)精度【標(biāo)準(zhǔn)解答】（1）木板在繩子拉力的作用下做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由d= 可知：a= .為了減小測(cè)量加速度的偶然誤差可以采用的方法是保持F1不變，重復(fù)實(shí)驗(yàn)多次測(cè)量d、t取平均值.（2）該實(shí)驗(yàn)原理與教材實(shí)驗(yàn)原理類似，同樣需要滿足木板的質(zhì)量M遠(yuǎn)大于礦泉水瓶的質(zhì)量m

3、，此時(shí)可認(rèn)為繩上的拉力近似等于彈簧秤示數(shù)F1.本實(shí)驗(yàn)中沒有平衡摩擦力，但通過(guò)題意可知受到的摩擦力為F0，木板受到的合外力為（F1- F0）.圖象反映的是a與F1的關(guān)系，而不是a與（F1- F0）的關(guān)系，所以圖象不過(guò)原點(diǎn).當(dāng)F1增大時(shí)，即礦泉水瓶的質(zhì)量m增大時(shí)，實(shí)驗(yàn)的前提條件不再滿足，此時(shí)a越大，繩上的拉力就越小于彈簧秤示數(shù)F1，加速度增加得就越慢，圖線向下彎曲，c正確.（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(diǎn)是可以更方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和比較精確地測(cè)出摩擦力的大小，b、c說(shuō)法是正確的；兩種實(shí)驗(yàn)方法都不可以改變滑動(dòng)摩擦力的大小，a錯(cuò)誤；通過(guò)（2）中分析可以知道當(dāng)加速度增大時(shí)

4、，實(shí)驗(yàn)條件便不再滿足，此時(shí)實(shí)驗(yàn)誤差變大，d說(shuō)法錯(cuò)誤.答案：（1）2 d/t2 保持F1不變，重復(fù)實(shí)驗(yàn)多次測(cè)量，求平均值 （2）c （3）b、c 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理【典例2】在做“探究加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，保持小車和砝碼的總質(zhì)量不變，測(cè)得小車的加速度a和拉力F的數(shù)據(jù)如表所示（1）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系上作出a-F圖象；（2）圖象斜率的物理意義是_ .（3）小車和砝碼的總質(zhì)量為_ kg.（4）圖線（或延長(zhǎng)線）與F軸截距的物理意義是_ 【標(biāo)準(zhǔn)解答】（1）根據(jù)所給數(shù)據(jù)在所給坐標(biāo)系中準(zhǔn)確描點(diǎn)，作出的a-F圖象如圖所示.（2）根據(jù)（1）中圖象可知，保持小車和砝碼的總質(zhì)量不變，小車的加速度a和拉力F成

5、正比；若保持力F不變，改變小車和砝碼的總質(zhì)量，通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究可知小車的加速度a與小車和砝碼的總質(zhì)量成反比；因此可以判斷（1）中圖象斜率表示小車和砝碼總質(zhì)量的倒數(shù).（3）由（1）中圖象可得： = ，解得M=1 kg.（4）由a-F圖象可知,當(dāng)力F=0.1 N時(shí),小車開始運(yùn)動(dòng),說(shuō)明此時(shí)小車受到的阻力為0.1 N.答案：（1）見標(biāo)準(zhǔn)解答 （2）小車和砝碼總質(zhì)量的倒數(shù) （3）1 （4）小車受到的阻力為0.1 N課后練習(xí)說(shuō)明：“課后練習(xí)”是為了檢驗(yàn)同學(xué)們所學(xué)內(nèi)容知識(shí)的基礎(chǔ)練習(xí)，也是為了讓同學(xué)們?cè)诰毩?xí)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題而特別設(shè)置的內(nèi)容，請(qǐng)科代表組織學(xué)習(xí)，如果遇到不能解決的題目，可以咨詢老師。1. （5分）在利用打點(diǎn)

6、計(jì)時(shí)器探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，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(guò)定滑輪系在小車上B.每次改變小車的質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力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)探究過(guò)程也不會(huì)產(chǎn)生影響【解析】選B.平衡摩擦力時(shí)，不可把重物用細(xì)繩通過(guò)定滑輪系在小車上，即不對(duì)小車施加拉力,在木板無(wú)滑輪的一端下面墊一薄木塊，反復(fù)移動(dòng)其位置，直到拖在小車后面的紙帶上打出的點(diǎn)間距均勻?yàn)橹?設(shè)木板的傾角為，則平衡摩擦力后有mgsin = mg cos，即= arctan，與小車的質(zhì)量無(wú)關(guān)，故每次改變小車的質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力,A

7、錯(cuò)誤，B正確；實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后再放開小車,C錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)要求重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，因?yàn)橹挥羞@樣，重物的重力才近似等于細(xì)繩對(duì)小車的拉力，D錯(cuò)誤.2.（2011南京高一檢測(cè)）（6分）如圖所示是某同學(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)； （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（6 V）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

8、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6 V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3.（2011廣州高一檢測(cè)）（7分）探究物體的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)如下：（1）在探究物體的加速度與力的關(guān)系時(shí)，應(yīng)保持 _ 不變，改變施加在物體上的水平拉力F，測(cè)出相對(duì)應(yīng)的加速度a.（2）在探究物體的加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，應(yīng)保持 _ 不變，改變物體的質(zhì)量m，測(cè)出相對(duì)應(yīng)的加速度a.（3）如果 圖象是通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的一條直線，則說(shuō)明 _ .

9、A.物體的加速度a與其質(zhì)量m成正比B.物體的加速度a與其質(zhì)量m成反比C.物體的質(zhì)量m與其加速度a成反比D.物體的質(zhì)量m與其加速度a成反比【解析】探究物體的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時(shí)利用控制變量法.（1）在探究物體的加速度與力的關(guān)系時(shí)，應(yīng)保持質(zhì)量不變，改變施加在物體上的水平拉力F，測(cè)出相對(duì)應(yīng)的加速度a.（2）在探究物體的加速度與物體的質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，應(yīng)保持力不變，改變物體的質(zhì)量m，測(cè)出相對(duì)應(yīng)的加速度a.（3）數(shù)據(jù)處理時(shí)應(yīng)畫出a-F和a- 圖象得出物體的加速度 與力、質(zhì)量的關(guān)系，如果a- 圖象是通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的一條 直線，則說(shuō)明物體的加速度a與其質(zhì)量m成反比，B正確.答案：（1）質(zhì)量 （2）力 （3）B

10、4.（7分）在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，我們得到了如圖所示的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)圖象a、b，描述加速度與質(zhì)量關(guān)系的圖線是 _ ，描述加速度與力的關(guān)系的圖線是 _ .【解析】a圖中的圖象為經(jīng)過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，表明加速度a與橫坐標(biāo)軸所表示的物理量成正比，即a圖描述了加速度與力的關(guān)系.b圖為雙曲線的一支，表明加速度與橫坐標(biāo)軸所表示的物理量成反比，故b圖描述了加速度與質(zhì)量的關(guān)系.答案：b a5.（探究創(chuàng)新）（12分）（1）在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中備有下列器材：A.電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；B.天平(帶砝碼)；C.秒表；D.低壓直流電源；E.紙帶和復(fù)寫紙；F.導(dǎo)線 ；G.細(xì)繩；H.小車；I.砂和小

11、桶；J.一端附有滑輪的長(zhǎng)木板；K.砝碼其中多余的器材是 _ (填代號(hào))，缺少的器材是 _ 和 _ .（2）如圖為“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條較理想的紙帶,紙帶上A、B、C、D、E、F、G為七個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間是0.1 s，距離如圖所示，單位是cm，小車的加速度是 _ m/s2.(3)在探究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系時(shí)，分別以 _ 為縱坐標(biāo)、 _ 為橫坐標(biāo)作圖象，這樣就能直觀地看出其關(guān)系.【解析】（1）實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)是在質(zhì)量一定時(shí),根據(jù)不同力作用下打出的紙帶,求出加速度；在力一定時(shí),根據(jù)在不同質(zhì)量條件下打出的紙帶,求出加速度,故只要明確打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作原理和

12、實(shí)驗(yàn)步驟,則可判斷多余的器材是C、D；缺少的器材是低壓交流電源和刻度尺.（2）利用逐差法求加速度：a=1.59 m/s2(3)探究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系時(shí)，以a為縱坐標(biāo)，以 為 橫坐標(biāo),作出的圖象為經(jīng)過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，這樣很容易看出它們的關(guān)系.答案：（1）C、D 低壓交流電源 刻度尺（2）1.59 (3)a6.（2010江蘇高考）（13分）為了探究受到空氣阻力時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)速度隨時(shí)間的變化規(guī)律，某同學(xué)采用了“加速度與物體質(zhì)量、物體受力關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置（如圖所示）.實(shí)驗(yàn)時(shí)，平衡小車與木板之間的摩擦力后，在小車上安裝一薄板，以增大空氣對(duì)小車運(yùn)動(dòng)的阻力.（1）往砝碼盤中加入一小砝碼，在釋放小車 _（選填“之前”或“之后”）接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，在紙帶上打出一系列的點(diǎn).（2）從紙帶上選取若干計(jì)數(shù)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，得出各計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間t與速度v的數(shù)據(jù)如表：請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出小車的v-t圖象.（3）通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，該同學(xué)認(rèn)為：隨著運(yùn)動(dòng)速度的增加，小車所受的空氣阻力將變大，你是否同意他的觀點(diǎn)