高中物理 4.2實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系課件 新人教必修1

1、2021/8/11 星期三12實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系2021/8/11 星期三22021/8/11 星期三31探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系2學(xué)會(huì)用控制變量法探究物理規(guī)律3掌握利用圖象處理數(shù)據(jù)的方法2021/8/11 星期三41采用控制變量法當(dāng)研究對(duì)象有兩個(gè)以上的參量發(fā)生牽連變化時(shí)，我們?cè)O(shè)法控制某些參量使之不變，而研究其中兩個(gè)參量之間的變化關(guān)系的方法，是物理實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常采取的一種方法本實(shí)驗(yàn)有F、m、a三個(gè)參量，研究加速度a與F及m的關(guān)系時(shí)，我們應(yīng)先控制一個(gè)參量不變，研究另外兩個(gè)參量之間的關(guān)系在該實(shí)驗(yàn)中要求先控制小車的質(zhì)量m不變，改變小車所受的拉力F，討論a與F的關(guān)系；再控制小車所受的拉力F

2、不變，改變小車的質(zhì)量m，討論a與m的關(guān)系2021/8/11 星期三52要測(cè)量的物理量小車與其上砝碼的總質(zhì)量M用天平測(cè)出小車受的拉力F用天平測(cè)出小盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量m，由Fmg算出小車的加速度a通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶測(cè)算出2021/8/11 星期三6打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶及復(fù)寫紙、小車、一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板、小盤和砝碼、細(xì)繩、低壓交流電源、天平(帶有一套砝碼)、刻度尺2021/8/11 星期三7一、實(shí)驗(yàn)步驟1用天平測(cè)小車和小桶的質(zhì)量M0和m0，并把數(shù)值記錄下來(lái)2按下圖所示把實(shí)驗(yàn)器材安裝好(不要把懸掛小桶的細(xì)繩系在小車上)2021/8/11 星期三82021/8/11 星期三93平衡摩擦力：把木板

3、無(wú)滑輪的一端下面墊一薄木板，反復(fù)移動(dòng)其位置，直到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后不掛重物的小車在斜面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)為止(紙帶上相鄰點(diǎn)間距相等)4把細(xì)繩系在小車上并繞過(guò)滑輪懸掛小桶先接通電源再放開(kāi)小車，用紙帶記錄小車的運(yùn)動(dòng)情況，取下紙帶，在打點(diǎn)紙帶上標(biāo)上紙帶號(hào)碼及此時(shí)砂和小桶的總重力m1g.2021/8/11 星期三105保持小車的質(zhì)量不變，改變小桶內(nèi)砂子的質(zhì)量，重復(fù)步驟4，多做幾次實(shí)驗(yàn)，并記錄好相應(yīng)紙帶及砂和小桶的總重力m2g、m3g、6保持砂和小桶的質(zhì)量不變，在小車上加放砝碼，并測(cè)出小車與所放砝碼的總質(zhì)量M，接通電源，放開(kāi)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7繼續(xù)在小車上加放砝碼，

4、重復(fù)步驟6，多做幾次實(shí)驗(yàn)，在每次得到的紙帶上標(biāo)上號(hào)碼2021/8/11 星期三11二、探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系1物體的質(zhì)量一定，探究加速度與受力關(guān)系(1)根據(jù)逐差法求出加速度，可把數(shù)據(jù)填入下表實(shí)驗(yàn)序號(hào)加速度a/(ms2)小車受力F/N1232021/8/11 星期三122021/8/11 星期三132物體受力一定，探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系(1)根據(jù)逐差法求出加速度，可把數(shù)據(jù)填入下表實(shí)驗(yàn)序號(hào)加速度a/(ms2)小車質(zhì)量M/kg1232021/8/11 星期三142021/8/11 星期三152021/8/11 星期三16在做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，計(jì)算出各紙帶的加速度后，將測(cè)得的

5、反映加速度a和力F的關(guān)系的有關(guān)資料記錄在表(1)中，將測(cè)得的反映加速度a和質(zhì)量M的關(guān)系的資料記錄在表(2)中表(1)a/(ms2)1.984.065.958.12F/N1.002.003.004.002021/8/11 星期三172021/8/11 星期三182021/8/11 星期三192021/8/11 星期三203實(shí)驗(yàn)方案的探究(1)測(cè)量加速度的方案采用較多的方案是使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，在運(yùn)動(dòng)物體上安裝一條連接打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，根據(jù)紙帶上打出的點(diǎn)來(lái)測(cè)量加速度前面所述的實(shí)驗(yàn)方案，就是利用這種方法求取加速度的它是根據(jù)在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，連續(xù)相等的時(shí)間T內(nèi)的位移之差xaT2求出加速度條件允許也可以采

6、用氣墊導(dǎo)軌和光電門測(cè)加速度，也可利用傳感器和計(jì)算機(jī)2021/8/11 星期三212021/8/11 星期三222021/8/11 星期三23(2)測(cè)量物體所受外力的方案由于我們上述測(cè)量加速度的方案只能適用于勻變速直線運(yùn)動(dòng)，所以我們必須給物體提供一個(gè)恒定的外力，并且要測(cè)量這個(gè)外力上述參考案例提供的外力比較容易測(cè)量2021/8/11 星期三242021/8/11 星期三252021/8/11 星期三26答案：A2021/8/11 星期三271本實(shí)驗(yàn)中用小盤及砝碼的總重力代替小車受到的拉力，實(shí)際上小車受到的拉力要小于小盤和砝碼的總重力(因?yàn)樾”P和砝碼也有加速度)，存在系統(tǒng)誤差，小盤和砝碼的總質(zhì)量越接

7、近小車的質(zhì)量，誤差就越大2021/8/11 星期三282由于操作不夠準(zhǔn)確造成的誤差(1)質(zhì)量的測(cè)量誤差(2)測(cè)量紙帶上各點(diǎn)間的距離的誤差(讀數(shù)誤差)(3)繩或紙帶與木板不平行造成的誤差(4)平衡摩擦力不準(zhǔn)確造成的誤差：平衡過(guò)度使小車合外力偏大，平衡不足使小車的合外力偏小，此時(shí)要注意勻速運(yùn)動(dòng)是恰好平衡摩擦力的標(biāo)志2021/8/11 星期三291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2021/8/11

8、 星期三303各紙帶上的加速度a，都應(yīng)是該紙帶上的平均加速度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)離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)是錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，可舍去不予考慮5小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器且先接通電源再放手.2021/8/11 星期三312021/8/11 星期三32A用天平稱出小車和小桶及內(nèi)部所裝砂子的質(zhì)量B按圖裝好實(shí)驗(yàn)器材C把輕繩系在小車上并繞過(guò)定滑輪懸掛砂桶D將電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在6 V電壓的蓄電池上，接通電源，放開(kāi)小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)，并在紙帶上標(biāo)明小車質(zhì)量E保持小桶及其中砂子的質(zhì)量不變，增加小車上的砝碼個(gè)數(shù)，并記錄每次增加后的M值，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)F分析

9、每條紙帶，測(cè)量并計(jì)算出加速度的值2021/8/11 星期三33G作aM關(guān)系圖象，并由圖象確定aM關(guān)系(1)該同學(xué)漏掉的重要實(shí)驗(yàn)步驟是_，該步驟應(yīng)排在_步實(shí)驗(yàn)之后(2)在上述步驟中，有錯(cuò)誤的是_，應(yīng)把_改為_(kāi)(3)在上述步驟中，處理不恰當(dāng)?shù)氖莀，應(yīng)把_改為_(kāi)2021/8/11 星期三342021/8/11 星期三352021/8/11 星期三362021/8/11 星期三372021/8/11 星期三382021/8/11 星期三392021/8/11 星期三402021/8/11 星期三41丙2021/8/11 星期三422021/8/11 星期三432021/8/11 星期三442021/8

10、/11 星期三452021/8/11 星期三462021/8/11 星期三472021/8/11 星期三482021/8/11 星期三492021/8/11 星期三50答案：ACD2021/8/11 星期三512在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法中正確的是()A平衡摩擦力時(shí)，小桶應(yīng)用細(xì)線通過(guò)定滑輪系在小車上，但小桶內(nèi)不能裝砂B實(shí)驗(yàn)中無(wú)需始終保持小車和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于砂和小桶的質(zhì)量C實(shí)驗(yàn)中如用縱坐標(biāo)表示加速度，用橫坐標(biāo)表示小車和車內(nèi)砝碼的總質(zhì)量，描出相應(yīng)的點(diǎn)在一條直線上，即可證明加速度與質(zhì)量成反比D平衡摩擦力時(shí)，小車后面的紙帶必須連好，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)過(guò)程中紙帶也要受阻力答案：D202

11、1/8/11 星期三523在“探究物體的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是()A同時(shí)測(cè)出物體的質(zhì)量、加速度和力，能容易發(fā)現(xiàn)三者之間的關(guān)系B保持物體的質(zhì)量不變，一定要測(cè)出加速度的數(shù)值，才能找出加速度與力的關(guān)系C可以利用物體做自由落體運(yùn)動(dòng)來(lái)探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系D如果加速度與力的圖象是一條過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，則加速度與力成正比2021/8/11 星期三53答案：D2021/8/11 星期三544如下圖所示，是某次利用氣墊導(dǎo)軌探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置安裝完畢后的示意圖，圖中A為砂桶和砂，B為定滑輪，C為滑塊及上面添加的砝碼，D為紙帶，E為電火花計(jì)時(shí)器，F(xiàn)為蓄電池，電壓為6 V，G

12、是電鍵，請(qǐng)指出圖中的三處錯(cuò)誤：2021/8/11 星期三552021/8/11 星期三56(1)_；(2)_；(3)_2021/8/11 星期三57答案：(1)B接滑塊的細(xì)線應(yīng)水平(或與導(dǎo)軌平行)(2)C滑塊離計(jì)時(shí)器太遠(yuǎn)(3)E電火花計(jì)時(shí)器用的是220 V的交流電，不能接直流電2021/8/11 星期三585在探究加速度和力的關(guān)系時(shí)，我們使用了兩個(gè)完全相同的小車，水平拉小車的繩的另外一端分別掛有不同數(shù)目的鉤碼，設(shè)鉤碼的數(shù)目與對(duì)小車的拉力成正比，且操作符合實(shí)驗(yàn)要求試根據(jù)下表中記錄的信息(表中小車位移單位為m)，得出加速度和力的關(guān)系為_(kāi).2021/8/11 星期三59實(shí)驗(yàn)次數(shù)第一次第二次第三次項(xiàng)目

13、鉤碼數(shù)目位移x鉤碼數(shù)目位移x鉤碼數(shù)目位移x小車110.1110.1120.23小車220.2330.3430.352021/8/11 星期三60答案：加速度和力成正比2021/8/11 星期三616(2009江蘇卷)“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示(1)在平衡小車與桌面之間摩擦力的過(guò)程中，打出了一條紙帶如圖乙所示計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02 s從比較清晰的點(diǎn)起，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離該小車的加速度a_m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)2021/8/11 星期三622021/8/11 星期三63(2)平衡摩擦力后，將5個(gè)相同的砝碼都放在小車上

14、掛上砝碼盤，然后每次從小車上取一個(gè)砝碼添加到砝碼盤中，測(cè)量小車的加速度小車的加速度a與砝碼盤中砝碼總重力F的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：2021/8/11 星期三64砝碼盤中砝碼總重力F(N)0.1960.3920.5880.7840.980加速度a(ms2)0.691.181.662.182.702021/8/11 星期三652021/8/11 星期三662021/8/11 星期三672021/8/11 星期三682021/8/11 星期三69在桌面上畫出兩條平行線MN、PQ，并測(cè)出間距d.開(kāi)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(kāi)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

15、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.2021/8/11 星期三70(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)系下列圖象能表示該同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是_2021/8/11 星期三712021/8/11 星期三72(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)精確度2021/8/11 星期三732021/8/11 星期三742021/8/11 星期三752021/8/11 星期三768在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，采用下圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，小車及車中砝碼的質(zhì)量用M表示，盤及盤中砝碼的質(zhì)量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動(dòng)的紙帶由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打上的點(diǎn)計(jì)算出2021/8/11 星期三772021/8/11 星期三78(1)當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足_時(shí)，才可以認(rèn)為繩對(duì)小車的拉力大小等于盤及盤中砝碼的重力(2)一組同學(xué)在做加速度與質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，保持盤及盤中砝碼的質(zhì)量一定，改變小車及車中砝碼的質(zhì)量，測(cè)出相應(yīng)的加速度，采用圖象法處理數(shù)據(jù)為了比較容易地確定出加速度