2012高考總復(fù)習(xí)物理課件實(shí)驗(yàn)4探究加速度與力質(zhì)量的關(guān)系.ppt

1、,1,實(shí)驗(yàn)四探究加速度與力 質(zhì)量的關(guān)系,2,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1了解如何來(lái)描述物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，明確物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變必有加速度； 2掌握一種科學(xué)的研究方法控制變量法； 3理解加速度和力的關(guān)系，并知道得出這個(gè)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)思想和方法； 4理解加速度與質(zhì)量的關(guān)系，并知道得出這個(gè)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)思想和方法,3,二、實(shí)驗(yàn)原理 物體的加速度a不僅跟它所受到的外力F有關(guān)，還取決于它自己的屬性質(zhì)量m.為了定量地研究a、F、m三者之間的關(guān)系，先保持一個(gè)量(質(zhì)量m)不變，研究其他兩個(gè)量(加速度a與外力F)之間的關(guān)系；然后再保持另一個(gè)量(外力F)不變，研究其他兩個(gè)量(加速度a與質(zhì)量m)之間的關(guān)系；最后把兩個(gè)結(jié)果綜合起來(lái)得出a與

2、F、m之間的關(guān)系這種方法稱(chēng)為控制變量法,4,分析對(duì)小車(chē)及小桶分別列出牛頓第二定律方程得：小車(chē)：T1MaM，小桶：mgT1mam，且有：T1T1，aMam.聯(lián)立解得：aMam ，T1 g,5,三、實(shí)驗(yàn)器材 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；紙帶及復(fù)寫(xiě)紙片；小車(chē)；一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板、砝碼；細(xì)繩；低壓交流電源；兩根導(dǎo)線(xiàn)；天平；刻度尺；小砂桶；砂,6,四、實(shí)驗(yàn)步驟 圖1 1用天平測(cè)出小車(chē)和小砂桶的質(zhì)量M和m. 2按圖1所示把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，但不把懸掛小砂桶的細(xì)繩系在小車(chē)上(即不給小車(chē)加牽引力),7,3平衡摩擦力：在長(zhǎng)木板的不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木板，反復(fù)移到木板的位置，直到小車(chē)在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)能保持勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，

3、這時(shí)小車(chē)拖著紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦力恰好與小車(chē)所受的重力在斜面方向上的分力平衡 4把細(xì)繩系在小車(chē)上并繞過(guò)定滑輪懸掛小砂桶，讓小車(chē)緊靠打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先接通電源再放開(kāi)小車(chē)，取下紙帶，在打點(diǎn)紙帶上標(biāo)上紙帶號(hào)碼,8,5保持小車(chē)的質(zhì)量不變，改變小砂桶內(nèi)砂的質(zhì)量，即改變小車(chē)的牽引力，再做幾次實(shí)驗(yàn) 6在每條紙帶上都選取一段比較理想的部分，按“測(cè)定勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的加速度”實(shí)驗(yàn)中的方法算出每條紙帶的加速度 7用縱坐標(biāo)表示加速度，橫坐標(biāo)表示力，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在坐標(biāo)平面上畫(huà)出相應(yīng)的點(diǎn)，如果這些點(diǎn)在一條傾斜直線(xiàn)上，便證明了加速度與作用力成正比,9,8保持砂和小砂桶的質(zhì)量不變，在小車(chē)上依次加砝碼(做好記錄)，重復(fù)上述步驟(4

4、)和步驟(6)，用縱坐標(biāo)表示加速度，橫坐標(biāo)表示小車(chē)及砝碼總質(zhì)量的倒數(shù)，在坐標(biāo)平面上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫(huà)出相應(yīng)的點(diǎn)，如果這些點(diǎn)在一條傾斜的直線(xiàn)上，就證明加速度與質(zhì)量成反比,10,五、數(shù)據(jù)處理 利用圖象處理數(shù)據(jù)是一種常用的重要方法將實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)通過(guò)描點(diǎn)作出圖象，可以非常直觀(guān)地看出兩個(gè)物理量之間的關(guān)系，也可以有效地減小實(shí)驗(yàn)誤差，確定并排除實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的一些錯(cuò)誤數(shù)據(jù) 在探究加速度與力的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，以加速度a為縱坐標(biāo)，力F為橫坐標(biāo)，根據(jù)各組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)如果這些點(diǎn)在一條過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)上，說(shuō)明a與F成正比,11,在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，“加速度a與質(zhì)量m成反比”實(shí)際上就是“加速度a與質(zhì)量的倒數(shù) 成

5、正比”，以加速度a為縱坐標(biāo)，以質(zhì)量的倒數(shù) 為橫坐標(biāo)建立坐標(biāo)系，根據(jù)a 圖象是不是過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)，就能判斷a與m是否成反比,12,六、實(shí)驗(yàn)誤差來(lái)源與分析 1因?qū)嶒?yàn)原理不完善引起的誤差： 本實(shí)驗(yàn)用砂和小砂桶的總重力mg代替小車(chē)的拉力，而實(shí)際上小車(chē)所受的拉力要小于砂和小砂桶的總重力砂和小砂桶的總質(zhì)量越接近于小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量，誤差越大；反之，砂和小砂桶的總質(zhì)量越小于小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量，由此引起的誤差就越小因此，滿(mǎn)足砂和小砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量的目的就是為了減小因?qū)嶒?yàn)原理不完善而引起的誤差 2摩擦力平衡不準(zhǔn)確、質(zhì)量測(cè)量不準(zhǔn)確、記數(shù)點(diǎn)間距測(cè)量不準(zhǔn)確、紙帶和細(xì)繩不嚴(yán)格與木板平行都會(huì)引起誤差,1

6、3,七、注意事項(xiàng) 1實(shí)驗(yàn)步驟(3)不需要重復(fù)，即整個(gè)實(shí)驗(yàn)平衡了摩擦力后，不管以后是改變小砂桶中砂的質(zhì)量還是改變小車(chē)和砝碼的質(zhì)量都不需要重新平衡摩擦力 2在實(shí)驗(yàn)中一定要注意使砂和小砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量. 3改變拉力和小車(chē)質(zhì)量后，每次開(kāi)始時(shí)小車(chē)應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并應(yīng)先接通電源，再放開(kāi)小車(chē)，且在小車(chē)到達(dá)定滑輪前應(yīng)按住小車(chē),14,4各紙帶的加速度，都應(yīng)是該紙帶的平均加速度 5作圖象時(shí)，要使盡可能多的點(diǎn)在所作直線(xiàn)上，不在直線(xiàn)上的點(diǎn)應(yīng)盡可能對(duì)稱(chēng)的分布在所作直線(xiàn)的兩側(cè),15,題型一實(shí)驗(yàn)操作與技巧 例1在做“驗(yàn)證牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，某學(xué)生將實(shí)驗(yàn)裝置如圖2安裝，準(zhǔn)備接通電源后開(kāi)始做實(shí)

7、驗(yàn)，但他的裝置圖中有幾個(gè)明顯的錯(cuò)誤，請(qǐng)寫(xiě)出兩個(gè)： 圖2,16,(1)_； (2)_ 解析實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不能用直流電源，沒(méi)有平衡摩擦力，小車(chē)沒(méi)有靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 答案(1)不能用直流電源(2)沒(méi)有平衡摩擦力,17,題后反思：本題主要考查實(shí)驗(yàn)操作及注意事項(xiàng)，只要對(duì)這些有一定的了解，解決此類(lèi)問(wèn)題較容易,18,做“驗(yàn)證牛頓第二定律”實(shí)驗(yàn)時(shí)，按實(shí)驗(yàn)要求安裝好器材后，應(yīng)按一定的步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，下列給出供選擇的操作步驟： A保持小桶和砂的質(zhì)量不變，在小車(chē)?yán)锛禹来a，測(cè)出加速度，重復(fù)幾次 B保持小車(chē)質(zhì)量不變，改變小桶里砂子的質(zhì)量，測(cè)出加速度，重復(fù)幾次 C用天平測(cè)出小車(chē)和砂子的質(zhì)量,19,D在長(zhǎng)木板沒(méi)有定滑輪的一端

8、墊上厚度合適的墊木，平衡摩擦力 E根據(jù)測(cè)出的數(shù)據(jù)，分別畫(huà)出aF和a 圖象 F用秒表測(cè)出小車(chē)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 G將裝有砂子的小桶用細(xì)線(xiàn)通過(guò)定滑輪系到小車(chē)上，接通電源，釋放小車(chē)，在紙帶上打出一系列的點(diǎn) 以上步驟中，不必要的步驟是_，正確步驟的合理順序是_(填寫(xiě)代表字母) 答案：FCDGABE,20,題型二實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和誤差分析 例2如圖3甲所示為實(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)間間隔是0.1 s，距離如圖甲所示，單位是 cm，小車(chē)的加速度是_m/s2，在驗(yàn)證質(zhì)量一定時(shí)加速度a和合外力F的關(guān)系時(shí)，某學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了如圖乙

9、所示的aF圖象，其原因是 .,21,圖3,22,根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)作出的aF圖線(xiàn)沒(méi)有過(guò)原點(diǎn)，圖象交于a軸上一點(diǎn)，說(shuō)明平衡摩擦力過(guò)度 答案1.6平衡摩擦力過(guò)度,23,題后反思：a的計(jì)算用公式xaT2，通過(guò)計(jì)算平均值確定a的大小，平均值的求解用逐差法計(jì)算較為精確，aF圖象的形狀為不過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)，表明平衡摩擦力的操作存在問(wèn)題,24,用斜面、小車(chē)、砝碼等器材按圖4(1)所示方法探究a、m、F三者關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，得到圖4(2)所示的一條打點(diǎn)的紙帶，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為T(mén)，且間距x1，x2，x3x6已量出 圖4,25,(1)請(qǐng)寫(xiě)出三個(gè)不同的計(jì)算加速度的表達(dá)式 (2)如圖5(1)所示，是甲同學(xué)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)畫(huà)出的a

10、F圖線(xiàn)，表明實(shí)驗(yàn)的問(wèn)題是_ (3)乙、丙同學(xué)用同一裝置實(shí)驗(yàn)，畫(huà)出了各自得到的aF圖線(xiàn)如圖5(2)所示，說(shuō)明兩個(gè)同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)的哪一個(gè)物理量取值不同？并比較其大小 圖5,26,解析：本題主要考查根據(jù)紙帶求勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的加速度和對(duì)圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到的aF圖象的理解 (1)a(x2x1)/T2a(x4x1)/(3T2) a(x6x5x4)(x3x2x1)/(9T2) (2)沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠 (3)小車(chē)及車(chē)上的砝碼的總質(zhì)量不同，且m乙m丙 答案：見(jiàn)解析,27,圖6 1如圖6所示，在研究牛頓第二定律的演示實(shí)驗(yàn)中，若1、2兩個(gè)相同的小車(chē)所受拉力分別為F1、F2，車(chē)中所放砝碼的質(zhì)量分別為m

11、1、m2，打開(kāi)夾子后經(jīng)過(guò)相同的時(shí)間兩車(chē)的位移分別為x1、x2，則在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，有 (),28,A當(dāng)m1m2、F12F2時(shí)，x12x2 B當(dāng)m1m2、F12F2時(shí)，x22x1 C當(dāng)m12m2、F1F2時(shí)，x12x2 D當(dāng)m12m2、F1F2時(shí)，x22x1 解析：題中m1和m2是車(chē)中砝碼的質(zhì)量，絕不能認(rèn)為是小車(chē)的質(zhì)量本題中只說(shuō)明了兩小車(chē)是相同的，并沒(méi)有告訴小車(chē)的質(zhì)量是多少當(dāng)m1m2時(shí)，兩車(chē)加砝碼質(zhì)量仍相等，若F12F2，則a12a2，由x at2得x12x2，A對(duì)若m12m2時(shí)，無(wú)法確定兩車(chē)加砝碼后的質(zhì)量關(guān)系，兩小車(chē)的加速度關(guān)系也就不明確，所以無(wú)法判定兩車(chē)的位移關(guān)系 答案：A,29,圖7

12、 2如圖7所示是在驗(yàn)證牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描繪出的三條aF圖象，下列說(shuō)法中正確的是() A三條傾斜直線(xiàn)所對(duì)應(yīng)的小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量相同 B三條傾斜直線(xiàn)所對(duì)應(yīng)的小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量不同 C直線(xiàn)1對(duì)應(yīng)的小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量最大 D直線(xiàn)3對(duì)應(yīng)的小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量最大,30,解析：由牛頓第二定律得：Fma，a F，直線(xiàn)的斜率等于質(zhì)量的倒數(shù)，三條直線(xiàn)的斜率不同，說(shuō)明三條直線(xiàn)所對(duì)應(yīng)的小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量不同，由圖可知，直線(xiàn)1的斜率最大，所對(duì)應(yīng)的總質(zhì)量最??；直線(xiàn)3的斜率最小，所對(duì)應(yīng)的總質(zhì)量最大正確選項(xiàng)為BD. 答案：BD,31,3某同學(xué)在做加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，測(cè)得小車(chē)的加速度a和拉力F的數(shù)據(jù)

13、如下表所示,圖8,32,(1)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)圖上作出aF圖象； (2)圖象的斜率的物理意義是_； (3)圖象(或延長(zhǎng)線(xiàn))與F軸的截距的物理意義是_； (4)小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量為_(kāi)kg.,33,答案：(1)aF圖象如圖9所示 圖9 (2)小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量的倒數(shù) (3)小車(chē)受到的阻力為0.1 N (4)1.00,34,4同學(xué)們?cè)谧觥膀?yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn) (1)甲同學(xué)為了使小車(chē)受到合外力等于小砂桶和砂的總重量，他采用如下兩個(gè)措施： A平衡摩擦力：將長(zhǎng)木板無(wú)滑輪的一端下面墊一小木塊，反復(fù)移動(dòng)木塊的位置，直到小車(chē)在小砂桶的拉動(dòng)下帶動(dòng)紙帶與小車(chē)一起做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)； B調(diào)整砂的多少，使砂和小砂桶

14、的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量M. 請(qǐng)問(wèn)：以上哪一個(gè)措施中有何重大錯(cuò)誤？ 答：_.,35,(2)乙同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中，他保持小車(chē)及砝碼總質(zhì)量M不變反復(fù)改變砂的質(zhì)量，并測(cè)得一系列數(shù)據(jù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)小車(chē)受到的合外力(小砂桶及砂的總重量)與加速度的比值略大于小車(chē)及砝碼總質(zhì)量M，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)滑輪非常光滑，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作正常，且事先基本上平衡了摩擦力，那么出現(xiàn)這種情況的主要原因是什么？ 答：_.,36,答案：(1)A，因?yàn)樵摯胧┲衅胶饽Σ亮r(shí)，不應(yīng)用小砂桶拉動(dòng)小車(chē)做勻速運(yùn)動(dòng)，應(yīng)讓小車(chē)自身下滑來(lái)平衡摩擦力 (2)由于未滿(mǎn)足mM，拉小車(chē)的合外力Fmg，因此，M,37,5(2009江蘇高考)“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10甲所示 圖10,38,(1)在平衡小車(chē)與桌面之間摩擦力的過(guò)程中，打出了一條紙帶如圖10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(chē)的加速度a_m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字),39,(2)平衡摩擦力后，將5個(gè)相同的砝碼都放在小車(chē)上掛上砝碼盤(pán)，然后每次從小車(chē)上取一個(gè)砝碼添加到砝碼盤(pán)中，測(cè)量小車(chē)的加速度小車(chē)的加速度a與砝碼盤(pán)中砝碼總重力F的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表： 請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出aF的關(guān)系圖象 (3)根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的aF圖