物理必修ⅰ滬科版探究加速度與力質(zhì)量的關(guān)系課件

1、物理必修物理必修1滬科版課件滬科版課件 實驗原理及誤差分析實驗原理及誤差分析【典例【典例1 1】(2010(2010山東高考山東高考) )某同學(xué)設(shè)計了如圖所示的裝某同學(xué)設(shè)計了如圖所示的裝置來探究加速度與力的關(guān)系置來探究加速度與力的關(guān)系. .彈簧測力計固定在一合適的彈簧測力計固定在一合適的木板上，桌面的右邊緣固定木板上，桌面的右邊緣固定一支表面光滑的鉛筆以代替一支表面光滑的鉛筆以代替定滑輪，細(xì)繩的兩端分別與定滑輪，細(xì)繩的兩端分別與彈簧測力計的掛鉤和礦泉水彈簧測力計的掛鉤和礦泉水瓶連接瓶連接. .在桌面上畫出兩條平行線在桌面上畫出兩條平行線MNMN、PQPQ，并測出間距，并測出間距d.d.開始開始

2、時將木板置于時將木板置于MNMN處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到木板剛剛開始處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到木板剛剛開始運(yùn)動為止，記下彈簧測力計的示數(shù)運(yùn)動為止，記下彈簧測力計的示數(shù)F F0 0，以此表示滑動摩擦力，以此表示滑動摩擦力的大小的大小. .再將木板放回原處并按住，繼續(xù)向瓶中加水后，記下再將木板放回原處并按住，繼續(xù)向瓶中加水后，記下彈簧測力計的示數(shù)彈簧測力計的示數(shù)F F1 1，然后釋放木板，并用秒表記下木板運(yùn)，然后釋放木板，并用秒表記下木板運(yùn)動到動到PQPQ處的時間處的時間t.t.(1)(1)木板的加速度可以用木板的加速度可以用d d、t t表示為表示為a a_；為了減小測量；為了減小測量加速度的

3、偶然誤差可以采用的方法是加速度的偶然誤差可以采用的方法是( (一種即可一種即可)_.)_.(2)(2)改變瓶中水的質(zhì)量重復(fù)實驗，確定加速度改變瓶中水的質(zhì)量重復(fù)實驗，確定加速度a a與彈簧測力計示與彈簧測力計示數(shù)數(shù)F F1 1的關(guān)系的關(guān)系. .如圖所示圖像能表示該同學(xué)實驗結(jié)果的是如圖所示圖像能表示該同學(xué)實驗結(jié)果的是_ _ ._ _ .(3)(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)點是優(yōu)點是_._.a.a.可以改變滑動摩擦力的大小可以改變滑動摩擦力的大小b.b.可以更方便地獲取多組實驗數(shù)據(jù)可以更方便地獲取多組實驗數(shù)據(jù)c.c.可以比

4、較精確地測出摩擦力的大小可以比較精確地測出摩擦力的大小d.d.可以獲得更大的加速度以提高實驗精度可以獲得更大的加速度以提高實驗精度【標(biāo)準(zhǔn)解答標(biāo)準(zhǔn)解答】(1)(1)木板在繩子拉力的作用下做初速度為零的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，由勻加速直線運(yùn)動，由d= d= 可知：可知：a= a= 為了減小測量加為了減小測量加速度的偶然誤差可以采用的方法是保持速度的偶然誤差可以采用的方法是保持F F1 1不變，重復(fù)實驗多不變，重復(fù)實驗多次測量次測量d d、t t取平均值取平均值. .21at222d.t(2)(2)該實驗原理與教材實驗原理類似，同樣需要滿足木板的質(zhì)該實驗原理與教材實驗原理

5、類似，同樣需要滿足木板的質(zhì)量量M M遠(yuǎn)大于礦泉水瓶的質(zhì)量遠(yuǎn)大于礦泉水瓶的質(zhì)量m m，此時可認(rèn)為繩上的拉力近似等，此時可認(rèn)為繩上的拉力近似等于彈簧測力計示數(shù)于彈簧測力計示數(shù)F F1 1. .本實驗中沒有平衡摩擦力，但通過題意本實驗中沒有平衡摩擦力，但通過題意可知受到的摩擦力為可知受到的摩擦力為F F0 0，木板受到的合外力為，木板受到的合外力為(F(F1 1- F- F0 0).).圖像圖像反映的是反映的是a a與與F F1 1的關(guān)系，而不是的關(guān)系，而不是a a與與(F(F1 1- F- F0 0) )的關(guān)系，所以圖像的關(guān)系，所以圖像不過原點不過原點. .當(dāng)當(dāng)F F1 1增大時，即礦泉水瓶的質(zhì)量

6、增大時，即礦泉水瓶的質(zhì)量m m增大時，實驗的增大時，實驗的前提條件不再滿足，此時前提條件不再滿足，此時a a越大，繩上的拉力就越小于彈簧測越大，繩上的拉力就越小于彈簧測力計示數(shù)力計示數(shù)F F1 1，加速度增加得就越慢，圖線向下彎曲，加速度增加得就越慢，圖線向下彎曲，c c正確正確. .(3)(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)點是可以更方便地獲取多組實驗數(shù)據(jù)和比較精確地測出摩優(yōu)點是可以更方便地獲取多組實驗數(shù)據(jù)和比較精確地測出摩擦力的大小，擦力的大小，b b、c c說法是正確的；兩種實驗方法都不可以改說法是正確的；兩種實驗方

7、法都不可以改變滑動摩擦力的大小，變滑動摩擦力的大小，a a錯誤；通過錯誤；通過(2)(2)中分析可以知道當(dāng)加中分析可以知道當(dāng)加速度增大時，實驗條件便不再滿足，此時實驗誤差變大，速度增大時，實驗條件便不再滿足，此時實驗誤差變大，d d說說法錯誤法錯誤. .答案：答案：(1)2 d/t(1)2 d/t2 2 保持保持F F1 1不變，重復(fù)實驗多次測量，求平均不變，重復(fù)實驗多次測量，求平均值值 (2)c (3)b(2)c (3)b、c c 實驗數(shù)據(jù)處理實驗數(shù)據(jù)處理【典例典例2 2】(2011(2011巢湖高一檢測巢湖高一檢測) )在做在做“探究加速度和力、質(zhì)探究加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系量的關(guān)系”的實驗

8、中，保持小車和砝碼的總質(zhì)量不變，測得的實驗中，保持小車和砝碼的總質(zhì)量不變，測得小車的加速度小車的加速度a a和拉力和拉力F F的數(shù)據(jù)如表所示的數(shù)據(jù)如表所示(1)(1)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系上作出根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系上作出a-Fa-F圖像；圖像；(2)(2)圖像斜率的物理意義是圖像斜率的物理意義是_._.(3)(3)小車和砝碼的總質(zhì)量為小車和砝碼的總質(zhì)量為_kg._kg.(4)(4)圖線圖線( (或延長線或延長線) )與與F F軸截距的物理意義是軸截距的物理意義是_ _ _. _.【標(biāo)準(zhǔn)解答標(biāo)準(zhǔn)解答】(1)(1)根據(jù)所給數(shù)據(jù)根據(jù)所給數(shù)據(jù)在所給坐標(biāo)系中準(zhǔn)確描點，作在所給坐標(biāo)系中準(zhǔn)確描點，作出的出

9、的a-Fa-F圖像如圖所示圖像如圖所示. .(2)(2)根據(jù)根據(jù)(1)(1)中圖像可知，保持中圖像可知，保持小車和砝碼的總質(zhì)量不變，小小車和砝碼的總質(zhì)量不變，小車的加速度車的加速度a a和拉力和拉力F F成正比；成正比；若保持力若保持力F F不變，改變小車和不變，改變小車和砝碼的總質(zhì)量，通過實驗探究可知小車的加速度砝碼的總質(zhì)量，通過實驗探究可知小車的加速度a a與小車和砝與小車和砝碼的總質(zhì)量成反比；因此可以判斷碼的總質(zhì)量成反比；因此可以判斷(1)(1)中圖像斜率表示小車和中圖像斜率表示小車和砝碼總質(zhì)量的倒數(shù)砝碼總質(zhì)量的倒數(shù). .(3)(3)由由(1)(1)中圖像可得：中圖像可得： = = 解得

10、解得M=1 kg.M=1 kg.(4)(4)由由a-Fa-F圖像可知圖像可知, ,當(dāng)力當(dāng)力F=0.1 NF=0.1 N時時, ,小車開始運(yùn)動小車開始運(yùn)動, ,說明此時說明此時小車受到的阻力為小車受到的阻力為0.1 N.0.1 N.答案：答案：(1)(1)見標(biāo)準(zhǔn)解答見標(biāo)準(zhǔn)解答 (2)(2)小車和砝碼總質(zhì)量的倒數(shù)小車和砝碼總質(zhì)量的倒數(shù) (3)1 (4)(3)1 (4)小車受到的阻力為小車受到的阻力為0.1 N0.1 N1MaF，1. 1. 在利用打點計時器探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實驗中，在利用打點計時器探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實驗中，以下做法正確的是以下做法正確的是( )( )A.A.平衡摩擦

11、力時，應(yīng)將重物用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上平衡摩擦力時，應(yīng)將重物用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上B.B.每次改變小車的質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力每次改變小車的質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力C.C.實驗時，先放開小車，后接通電源實驗時，先放開小車，后接通電源D.“D.“重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量”這一條件如不滿足，對這一條件如不滿足，對探究過程也不會產(chǎn)生影響探究過程也不會產(chǎn)生影響【解析解析】選選B.B.平衡摩擦力時，不可把重物用細(xì)繩通過定滑輪平衡摩擦力時，不可把重物用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上，即不對小車施加拉力系在小車上，即不對小車施加拉力, ,在木板無滑輪的一端下面在木板無滑

12、輪的一端下面墊一薄木塊，反復(fù)移動其位置，直到拖在小車后面的紙帶上墊一薄木塊，反復(fù)移動其位置，直到拖在小車后面的紙帶上打出的點間距均勻為止打出的點間距均勻為止, ,設(shè)木板的傾角為設(shè)木板的傾角為，則平衡摩擦力后，則平衡摩擦力后有有mg sin = mg cos mg sin = mg cos ，即，即 = arctan = arctan ，與小與小車的質(zhì)量無關(guān)，故每次改變小車的質(zhì)量時，不需要重新平衡車的質(zhì)量無關(guān)，故每次改變小車的質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力摩擦力,A,A錯誤，錯誤，B B正確；實驗時，應(yīng)先接通電源，待打點計時正確；實驗時，應(yīng)先接通電源，待打點計時器打點穩(wěn)定后再放開小車器打點穩(wěn)定后再

13、放開小車,C,C錯誤；實驗要求重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小錯誤；實驗要求重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，因為只有這樣，重物的重力才近似等于細(xì)繩于小車的質(zhì)量，因為只有這樣，重物的重力才近似等于細(xì)繩對小車的拉力，對小車的拉力，D D錯誤錯誤. .2.(20112.(2011汕頭高一檢測汕頭高一檢測) )在在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”這一實驗中，有兩位同學(xué)通過測量，分別作出這一實驗中，有兩位同學(xué)通過測量，分別作出a-Fa-F圖像，如圖圖像，如圖a a、b b中的中的A A、B B線所示，試分析：線所示，試分析：(1)A(1)A線不通過坐標(biāo)原點的原因是線不通過坐標(biāo)原點的原因是 _ _ ；(

14、2)B(2)B線不通過坐標(biāo)原點的原因是線不通過坐標(biāo)原點的原因是 _ ._ .【解析解析】(1)A(1)A線在線在F F軸上有一定的截距，表明軸上有一定的截距，表明F F達(dá)到一定的值達(dá)到一定的值后小車才開始有加速度，這是由沒有平衡摩擦力或平衡摩擦后小車才開始有加速度，這是由沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足引起的力不足引起的. .(2)B(2)B線在線在a a軸上有一定的截距，表明軸上有一定的截距，表明F F為零即不加為零即不加F F時小車已經(jīng)時小車已經(jīng)有了一定的加速度，這是平衡摩擦力時木板傾角太大，即平有了一定的加速度，這是平衡摩擦力時木板傾角太大，即平衡摩擦力過度引起的衡摩擦力過度引起的. .答

15、案：答案：(1)(1)沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足(2)(2)平衡摩擦力過度平衡摩擦力過度3.(20113.(2011廣州高一檢測廣州高一檢測) )探究物體的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系探究物體的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗如下：實驗如下：(1)(1)在探究物體的加速度與力的關(guān)系時，應(yīng)保持在探究物體的加速度與力的關(guān)系時，應(yīng)保持_不變，不變，改變施加在物體上的水平拉力改變施加在物體上的水平拉力F F，測出相對應(yīng)的加速度，測出相對應(yīng)的加速度a.a.(2)(2)在探究物體的加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系時，應(yīng)保持在探究物體的加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系時，應(yīng)保持_不變，改變物體的質(zhì)量不變，

16、改變物體的質(zhì)量m m，測出相對應(yīng)的加速度，測出相對應(yīng)的加速度a.a.(3)(3)如果如果 a- a- 圖像是通過坐標(biāo)原點的一條直線，則說明圖像是通過坐標(biāo)原點的一條直線，則說明_._.1mA.A.物體的加速度物體的加速度a a與其質(zhì)量與其質(zhì)量m m成正比成正比B.B.物體的加速度物體的加速度a a與其質(zhì)量與其質(zhì)量m m成反比成反比C.C.物體的質(zhì)量物體的質(zhì)量m m與其加速度與其加速度a a成反比成反比D.D.物體的質(zhì)量物體的質(zhì)量m m與其加速度與其加速度a a成反比成反比【解析解析】探究物體的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時利用控制變探究物體的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時利用控制變量法量法. .(1)(1)

17、在探究物體的加速度與力的關(guān)系時，應(yīng)保持質(zhì)量不變，改在探究物體的加速度與力的關(guān)系時，應(yīng)保持質(zhì)量不變，改變施加在物體上的水平拉力變施加在物體上的水平拉力F F，測出相對應(yīng)的加速度，測出相對應(yīng)的加速度a.a.(2)(2)在探究物體的加速度與物體的質(zhì)量的關(guān)系時，應(yīng)保持力不在探究物體的加速度與物體的質(zhì)量的關(guān)系時，應(yīng)保持力不變，改變物體的質(zhì)量變，改變物體的質(zhì)量m m，測出相對應(yīng)的加速度，測出相對應(yīng)的加速度a.a.(3)(3)數(shù)據(jù)處理時應(yīng)畫出數(shù)據(jù)處理時應(yīng)畫出a-Fa-F和和a- a- 圖像得出物體的加速度與力、圖像得出物體的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，如果質(zhì)量的關(guān)系，如果a- a- 圖像是通過坐標(biāo)原點的一條直線

18、，則圖像是通過坐標(biāo)原點的一條直線，則說明物體的加速度說明物體的加速度a a與其質(zhì)量與其質(zhì)量m m成反比，成反比，B B正確正確. .答案：答案：(1)(1)質(zhì)量質(zhì)量 (2)(2)力力 (3)B(3)B1m1m4.4.在在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中，我們得到了實驗中，我們得到了如圖所示的兩個實驗圖像如圖所示的兩個實驗圖像a a、b b，描述加速度與質(zhì)量關(guān)系的圖，描述加速度與質(zhì)量關(guān)系的圖線是線是_，描述加速度與力的關(guān)系的圖線是，描述加速度與力的關(guān)系的圖線是_._.【解析解析】a a圖中的圖像為經(jīng)過原點的傾斜直線，表明加速度圖中的圖像為經(jīng)過原點的傾斜直線，表明加速

19、度a a與橫坐標(biāo)軸所表示的物理量成正比，即與橫坐標(biāo)軸所表示的物理量成正比，即a a圖描述了加速度與力圖描述了加速度與力的關(guān)系的關(guān)系.b.b圖為雙曲線的一支，表明加速度與橫坐標(biāo)軸所表示圖為雙曲線的一支，表明加速度與橫坐標(biāo)軸所表示的物理量成反比，故的物理量成反比，故b b圖描述了加速度與質(zhì)量的關(guān)系圖描述了加速度與質(zhì)量的關(guān)系. .答案：答案：b ab a5.(20105.(2010江蘇高考江蘇高考) )為了探究受到空氣阻力時，物體運(yùn)動速為了探究受到空氣阻力時，物體運(yùn)動速度隨時間的變化規(guī)律，某同學(xué)采用了度隨時間的變化規(guī)律，某同學(xué)采用了“加速度與物體質(zhì)量、加速度與物體質(zhì)量、物體受力關(guān)系物體受力關(guān)系”的實驗裝置的實驗裝置( (如圖所示如圖所示).).實驗時，平衡小車與實驗時，平衡小車與木板之間的摩擦力后，在小車上安裝一薄板，以增大空氣對木板之間的摩擦力后，在小車上安裝一薄板，以增大空氣對小車運(yùn)動的阻力小車運(yùn)動的阻力. .(1)(1)往砝碼盤中加入一小砝碼，在釋放小車往砝碼盤中加入一小砝碼，在釋放小車_(_(選填選填“之之前前”或或“之后之后”) )接通打點計時器