廣西賓陽中學(xué)高三物理階段復(fù)習(xí) 4.2實(shí)驗(yàn) 探究加速度與力 質(zhì)量的關(guān)系課件.ppt

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 二 實(shí)驗(yàn)原理用控制變量法探究加速度與力 質(zhì)量三者的關(guān)系 1 加速度與力的關(guān)系 保持物體的質(zhì)量m不變 測(cè)量物體在不同力f的作用下的加速度a 分析a與f的關(guān)系 2 加速度與質(zhì)量的關(guān)系 保持物體所受的力f不變 測(cè)量不同質(zhì)量m的物體在恒力f作用下的加速度a 分析a與m的關(guān)系 三 實(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 紙帶 復(fù)寫紙片 小車 一端附有定滑輪的長木板 小盤 重物 夾子 細(xì)繩 低壓交流電源 導(dǎo)線 天平 帶有一套砝碼 刻度尺 四 實(shí)驗(yàn)過程1 實(shí)驗(yàn)步驟 1 用天平測(cè)出小車和重物的質(zhì)量分別為m0 m0 并把數(shù)值記錄下來 2 按圖將實(shí)驗(yàn)器材安裝好 小車上不系繩 3 平衡摩擦力 在長木板無定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 將重物通過細(xì)繩系在小車上 接通電源放開小車 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)碼及此時(shí)所掛重物的質(zhì)量m0 計(jì)算出重物的重力m0g 5 保持小車的質(zhì)量不變 改變所掛重物的質(zhì)量 從而改變拉力 重復(fù)步驟 4 多做幾次實(shí)驗(yàn) 并記錄好相應(yīng)重物的質(zhì)量 進(jìn)而計(jì)算出重物的重力m1g m2g 6 保持小車所受合外力不變 在小車上加放砝碼 并測(cè)出小車與所放砝碼的總質(zhì)量m1 接通電源 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 7 繼續(xù)在小車上加放砝碼 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)碼并測(cè)出每次實(shí)驗(yàn)小車與所放砝碼的總質(zhì)量m2 m3 8 在每條紙帶上都選取一段比較理想的部分 標(biāo)明計(jì)數(shù)點(diǎn) 測(cè)量計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離 算出每條紙帶上加速度的值 結(jié)合步驟 5 填寫表一表一 物體的質(zhì)量一定 加速度與受力的關(guān)系 結(jié)合步驟 7 填寫表二表二 物體受到的合外力一定 加速度與質(zhì)量的關(guān)系 知識(shí)點(diǎn)撥 1 控制變量法 1 控制變量法是物理學(xué)上常用的研究方法 在研究三個(gè)物理量之間的關(guān)系時(shí) 先讓其中一個(gè)物理量保持不變 研究另外兩個(gè)物理量之間的關(guān)系 最后總結(jié)三個(gè)量之間的關(guān)系 2 我們?cè)谘芯考铀俣扰c物體所受合外力 物體質(zhì)量之間的關(guān)系時(shí)就采用控制變量法 可以通過猜想 假設(shè) 分析得出物體加速度與所受合外力及物體的質(zhì)量有關(guān) 采用控制變量法分析相關(guān)物理量之間的關(guān)系時(shí) 實(shí)驗(yàn)變得簡(jiǎn)單 清晰 便于操作 2 注意事項(xiàng) 1 牽引小車的砝碼應(yīng)該有10g 20g 50g等規(guī)格 沒有小規(guī)格砝碼 可用砂桶裝砂替代 質(zhì)量用天平稱量 2 探究加速度和力的關(guān)系 小盤質(zhì)量為200g 上面可加100g左右的砝碼 所加砝碼質(zhì)量逐漸加大 但不要過大 砝碼質(zhì)量過大 會(huì)使圖象線性變差 2 數(shù)據(jù)處理 1 物體的質(zhì)量一定 分析加速度與力的關(guān)系 以a為縱坐標(biāo) 以f為橫坐標(biāo)建立坐標(biāo)系 根據(jù)各組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn) 利用圖象找規(guī)律 如圖所示 如果a f圖線是一條過原點(diǎn)的直線 則可以得出結(jié)論 質(zhì)量不變時(shí) 加速度與力成正比 2 物體的受力一定 分析加速度和質(zhì)量的關(guān)系 在相同力的作用下 質(zhì)量m越大 加速度a越小 這可能是 a與m成反比 但也可能是 a與m2成反比 甚至更復(fù)雜的關(guān)系 從最簡(jiǎn)單的情況入手 檢驗(yàn) a與m成反比 在數(shù)據(jù)處理上要用到下面的技巧 a與m成反比 實(shí)際上就是 a與1 m成正比 如果以a為縱坐標(biāo) 1 m為橫坐標(biāo)建立坐標(biāo)系 根據(jù)a 圖線是否是過原點(diǎn)的直線就能判斷加速度是否與質(zhì)量成反比 規(guī)律方法 計(jì)算法和圖象法處理數(shù)據(jù) 1 計(jì)算法處理該實(shí)驗(yàn)時(shí) 在測(cè)得加速度或得到加速度之比后 可以將之與所受力之比進(jìn)行比較 或與物體質(zhì)量之比進(jìn)行比較 應(yīng)滿足 2 圖象法處理該實(shí)驗(yàn)時(shí) 將測(cè)得的f作為橫坐標(biāo) 加速度a作為縱坐標(biāo) 描點(diǎn)作a f圖象 看圖象性質(zhì)及特點(diǎn)可得結(jié)論 以為橫坐標(biāo) 加速度a為縱坐標(biāo)描繪a 圖象 也可描繪a m圖象 但規(guī)律不易看出 研究圖象性質(zhì)及特點(diǎn)可得結(jié)論 知識(shí)點(diǎn)撥 1 圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn) 1 用圖象法分析處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是物理學(xué)上常用的一種非常重要而有效的方法 它具有形象 直觀的特點(diǎn) 便于得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論 2 由圖象法得到的規(guī)律具有統(tǒng)計(jì)性 在描繪實(shí)驗(yàn)圖象時(shí) 可以對(duì)一些不符合常規(guī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正 從而減小了實(shí)驗(yàn)誤差 避免了偶然性的錯(cuò)誤數(shù)據(jù) 使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加準(zhǔn)確 3 值得注意的是在處理一些反比例關(guān)系的物理量時(shí) 往往將其轉(zhuǎn)化為正比例函數(shù)關(guān)系 通過圖象直觀地體現(xiàn)出來 2 實(shí)驗(yàn)中誤差來源分析 1 質(zhì)量的測(cè)量誤差 紙帶上點(diǎn)跡距離的測(cè)量誤差 拉線或紙帶不與木板平行都會(huì)造成誤差 2 不滿足小盤及重物的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量 會(huì)使a f圖象或a 圖象線性變差 造成誤差 3 未完全平衡摩擦力造成實(shí)驗(yàn)誤差 1 小車運(yùn)動(dòng)過程中要受到木板給它的摩擦力 怎樣平衡這個(gè)摩擦力 又怎樣去驗(yàn)證摩擦力被完全平衡了 在探究加速度與力 質(zhì)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中平衡了摩擦力后 改變重物的質(zhì)量 或者是改變小車的質(zhì)量 是否還需要重新平衡摩擦力呢 提示 1 將木板無定滑輪的一端稍微墊高一些 目的是用小車重力沿斜面向下的分力來平衡摩擦力 2 在木板無定滑輪的一端下面墊上一塊薄木板 反復(fù)移動(dòng)薄木板的位置 直到小車不掛重物時(shí)能在木板上勻速運(yùn)動(dòng)為止 判斷方法是看打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的點(diǎn)間隔是否均勻 若打出的點(diǎn)間隔均勻 就說明小車做勻速運(yùn)動(dòng)了 3 整個(gè)實(shí)驗(yàn)平衡了摩擦力后 不管以后是改變重物的質(zhì)量還是改變小車的質(zhì)量 都不需重新平衡摩擦力 平衡摩擦力是指小車所受的重力沿斜面的分力與小車所受阻力大小相等 即mgsin mgcos 等式兩邊m可消去 所以平衡摩擦力后 不管是改變重物的質(zhì)量還是改變小車的質(zhì)量 都不需重新平衡摩擦力 2 試分析a f圖象中產(chǎn)生圖線 的原因 提示 a f圖象中產(chǎn)生圖線 說明平衡摩擦力時(shí) 木板傾角過大了 即拉力f 0時(shí) 已產(chǎn)生加速度 此加速度是由小車重力的分力形成的 a f圖象中產(chǎn)生圖線 說明平衡摩擦力不夠或根本沒有平衡摩擦力 因?yàn)槔閒0時(shí)才產(chǎn)生加速度 實(shí)驗(yàn)器材 典例1 2011 浙江高考 在 探究加速度與力 質(zhì)量的關(guān)系 實(shí)驗(yàn)時(shí) 已提供了小車 一端附有定滑輪的長木板 紙帶 帶小盤的細(xì)線 刻度尺 天平 導(dǎo)線 為了完成實(shí)驗(yàn) 還須從圖中選取實(shí)驗(yàn)器材 其名稱是 漏選或全選得零分 并分別寫出所選器材的作用 思路點(diǎn)撥 實(shí)驗(yàn)中注意事項(xiàng) 1 測(cè)量計(jì)算小車的加速度 2 改變和測(cè)量小車的質(zhì)量 3 改變和測(cè)量小車所受的拉力 可根據(jù)這些測(cè)量需要 檢查缺少的儀器 解析 為測(cè)量小車的加速度 需記錄小車運(yùn)動(dòng)的位置和時(shí)間 這可利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 電火花計(jì)時(shí)器 和紙帶完成 所以實(shí)驗(yàn)中應(yīng)有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 電火花計(jì)時(shí)器 實(shí)驗(yàn)中需要改變小車的質(zhì)量 這可通過在小車上增減鉤碼來實(shí)現(xiàn) 所以實(shí)驗(yàn)中應(yīng)有鉤碼 實(shí)驗(yàn)中還需要改變小車所受拉力的大小 這可通過改變盤中的砝碼的數(shù)目來實(shí)現(xiàn) 所以實(shí)驗(yàn)中應(yīng)有砝碼 答案 學(xué)生電源 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 鉤碼 砝碼或?qū)W生電源 電火花計(jì)時(shí)器 鉤碼 砝碼學(xué)生電源為電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 電火花計(jì)時(shí)器 提供交流電源 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 電火花計(jì)時(shí)器 記錄小車運(yùn)動(dòng)的位置和時(shí)間 鉤碼用以改變小車的質(zhì)量 砝碼用以改變小車受到的拉力的大小 還可用于測(cè)量小車質(zhì)量 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 典例2 某次實(shí)驗(yàn)測(cè)得如表數(shù)據(jù) 當(dāng)m一定時(shí)a與f的關(guān)系如表一所示 當(dāng)f一定時(shí) a和的關(guān)系如表二所示 表一表二 1 在圖中所提供的相應(yīng)坐標(biāo)系中結(jié)合表一 表二所給數(shù)據(jù)分別作出相應(yīng)圖線 2 在研究a與m的