實(shí)驗(yàn)四探究加速度與力質(zhì)量的關(guān)系ppt課件

1、第三章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律實(shí)驗(yàn)四探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系考綱解讀考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三基本實(shí)驗(yàn)要求規(guī)律方法總結(jié)考綱解讀1.學(xué)會(huì)用控制變量法研究物理規(guī)律.2.學(xué)會(huì)靈活運(yùn)用圖象法處理物理問(wèn)題的方法.3.探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，并驗(yàn)證牛頓第二定律基本實(shí)驗(yàn)要求基本實(shí)驗(yàn)要求規(guī)律方法總結(jié)1本卷須知(1)平衡摩擦力：適當(dāng)墊高木板的右端，使小車(chē)的重力沿斜面方向的分力正好平衡小車(chē)和紙帶受到的阻力在平衡摩擦力時(shí)，不要把懸掛小盤(pán)的細(xì)繩系在小車(chē)上，讓小車(chē)?yán)┻^(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶勻速運(yùn)動(dòng)(2)不重復(fù)平衡摩擦力(3)實(shí)驗(yàn)條件：mm.(4)一先一后一按：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，

2、后釋放小車(chē)，且應(yīng)在小車(chē)到達(dá)滑輪前按住小車(chē)規(guī)律方法總結(jié)2誤差分析(1)因?qū)嶒?yàn)原理不完善引起的誤差：本實(shí)驗(yàn)用小盤(pán)和砝碼的總重力mg代替小車(chē)的拉力，而實(shí)際上小車(chē)所受的拉力要小于小盤(pán)和砝碼的總重力(2)摩擦力平衡不準(zhǔn)確、質(zhì)量測(cè)量不準(zhǔn)確、計(jì)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)引起誤差考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)操作例1(2019天津9(2)某實(shí)驗(yàn)小組利用圖所示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系下列做法正確的是_填字母代號(hào)）A調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳緣K的細(xì)繩與長(zhǎng)木板保持平行B在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動(dòng)摩擦力時(shí)，將裝有砝碼的砝碼桶通過(guò)定滑輪拴在木塊上C實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開(kāi)木塊再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源D通

3、過(guò)增減木塊上的砝碼改變質(zhì)量時(shí)，不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度細(xì)繩的拉力不產(chǎn)生垂直木板的分力應(yīng)先接通電源再放開(kāi)木塊只平衡一次使小車(chē)沿斜面的分力抵消木板和紙袋的摩擦，所以：不掛砝碼桶，而要加紙帶考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)操作為使砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總重力在數(shù)值上近似等于木塊運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的拉力，應(yīng)滿足的條件是砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總質(zhì)量_木塊和木塊上砝碼的總質(zhì)量(選填“遠(yuǎn)大于”、“遠(yuǎn)小于或“近似等于”)遠(yuǎn)大于考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)操作甲、乙兩同學(xué)在同一實(shí)驗(yàn)室，各取一套圖所示的裝置放在水平桌面上，木塊上均不放砝碼，在沒(méi)有平衡摩擦力的情況下，研究加速度a與拉力F的關(guān)系，分別得到圖2中甲、乙兩條直線設(shè)甲、乙用的木塊質(zhì)量分別為m

4、甲、m乙，甲、乙用的木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為甲 、 乙 ， 由 圖 可 知 ， m 甲_m乙，甲_乙(選填“大于”、“小于或“等于”)圖2小于大于考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)操作變式題組1(1)我們已經(jīng)知道，物體的加速度a同時(shí)跟合外力F和質(zhì)量m兩個(gè)因素有關(guān)要研究這三個(gè)物理量之間的定量關(guān)系的思想方法是_(2)某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案如圖所示，她想用砂桶的重力表示小車(chē)受到的合外力F，為了減小這種做法帶來(lái)的實(shí)驗(yàn)誤差，她先做了兩方面的調(diào)整措施：a用小木塊將長(zhǎng)木板無(wú)滑輪的一端墊高，目的是_b使砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量，目的是使拉小車(chē)的力近似等于_控制變量法平衡摩擦力砂桶的重力考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)操作考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原

5、理與實(shí)驗(yàn)操作2如圖為“驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖砂和砂桶的總質(zhì)量為m，小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量為M.實(shí)驗(yàn)中用砂和砂桶總重力的大小作為細(xì)線對(duì)小車(chē)?yán)Φ拇笮】键c(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)操作(1)實(shí)驗(yàn)中，為了使細(xì)線對(duì)小車(chē)的拉力等于小車(chē)所受的合外力，先調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板一端滑輪的高度，使細(xì)線與長(zhǎng)木板平行接下來(lái)還需要進(jìn)行的一項(xiàng)操作是()A將長(zhǎng)木板水平放置，讓小車(chē)連著已經(jīng)穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電，調(diào)節(jié)m的大小，使小車(chē)在砂和砂桶的牽引下運(yùn)動(dòng)，從打出的紙帶判斷小車(chē)是否做勻速運(yùn)動(dòng)B將長(zhǎng)木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨龋屝≤?chē)連著已經(jīng)穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，撤去砂和砂桶，給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電，輕推小車(chē)，從打出的紙帶判斷小車(chē)是否做

6、勻速運(yùn)動(dòng)C將長(zhǎng)木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨?，撤去紙帶以及砂和砂桶，輕推小車(chē)，觀察判斷小車(chē)是做勻速運(yùn)動(dòng)考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)操作(2)實(shí)驗(yàn)中要進(jìn)行質(zhì)量m和M的選取，以下最合理的一組是()AM200 g，m10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 gBM200 g，m20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 gCM400 g，m10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 gDM400 g，m20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g解析(2)由于繩子的拉力不易測(cè)量，本實(shí)驗(yàn)中用砂和砂桶的總重力來(lái)代替繩的拉力，而砂桶做加速運(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度大小為a

7、，則FTm(ga)，當(dāng)砂桶的加速度很小時(shí)，F(xiàn)T近似等于mg，因此實(shí)驗(yàn)中應(yīng)控制實(shí)驗(yàn)條件，使砂桶的加速度很小只有當(dāng)小車(chē)的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂和砂桶的總質(zhì)量時(shí)，小車(chē)和砂桶的加速度才很小，繩的拉力才近似等于砂和砂桶的總重力C項(xiàng)正確考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)操作(3)圖是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，A、B、C、D、E、F、G為7個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出量出相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為：xAB4.22 cm、xBC4.65 cm、xCD5.08 cm、xDE5.49 cm、xEF5.91 cm、xFG6.34 cm.已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50 Hz，則小車(chē)的加速度a_m/s2.(結(jié)果保留兩位有

8、效數(shù)字)0.42 考點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理與誤差分析例2(2019新課標(biāo)22)某同學(xué)利用圖 (a)所示實(shí)驗(yàn)裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)獲得了小車(chē)加速度a與鉤碼的質(zhì)量m的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖，如圖(b)所示實(shí)驗(yàn)中小車(chē)(含發(fā)射器)的質(zhì)量為200 g，實(shí)驗(yàn)時(shí)選擇了不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)繩和輕定滑輪，小車(chē)的加速度由位移傳感器及與之相連的計(jì)算機(jī)得到回答下列問(wèn)題：考點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理與誤差分析(1)根據(jù)該同學(xué)的結(jié)果，小車(chē)的加速度與鉤碼的質(zhì)量成_(填“線性”或“非線性”)關(guān)系(2)由圖(b)可知，am圖線不經(jīng)過(guò)原點(diǎn)可能的原因是_非線性解析(2)am圖線不經(jīng)過(guò)原點(diǎn)，在m軸上有截距，即掛上小鉤碼后小車(chē)加速度仍為零，可能的原因是存在摩擦力存在摩擦力考點(diǎn)

9、二數(shù)據(jù)處理與誤差分析(3)若利用本實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證“在小車(chē)質(zhì)量不變的情況下，小車(chē)的加速度與作用力成正比的結(jié)論，并直接以鉤碼所受重力mg作為小車(chē)受到的合外力，則實(shí)驗(yàn)中應(yīng)采取的改進(jìn)措施是_，鉤碼的質(zhì)量應(yīng)滿足的條件是_解析(3)本實(shí)驗(yàn)直接以鉤碼所受重力mg作為小車(chē)受到的合外力，則應(yīng)采取的措施是調(diào)節(jié)軌道的傾斜度以平衡摩擦力，鉤碼的質(zhì)量應(yīng)滿足的條件是遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量調(diào)節(jié)軌道的傾斜度遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量以平衡摩擦力考點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理與誤差分析遞進(jìn)題組3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塊上，桌面的右邊緣固定一個(gè)光滑的定滑輪，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(huà)出

10、兩條平行線P、Q，并測(cè)出間距d.開(kāi)始時(shí)將木塊置于P處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到木塊剛剛開(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)摩擦力的大小再將木塊放回原處并按住，繼續(xù)向瓶中加水后，記下彈簧秤的示數(shù)F，然后釋放木塊，并用秒表記下木塊從P運(yùn)動(dòng)到Q處的時(shí)間t.考點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理與誤差分析(1)木塊的加速度可以用d和t表示為a_.(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)F的關(guān)系下圖中能表示該同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是()考點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理與誤差分析(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可以更方便地獲取更多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)C可以更精確地測(cè)出摩擦力的大

11、小D可以獲得更大的加速度以提高實(shí)驗(yàn)精度解析(3)掛鉤碼的方法不能連續(xù)改變細(xì)繩的拉力大小，因此不能準(zhǔn)確測(cè)出摩擦力的大小，也不利于獲得多組測(cè)量數(shù)據(jù)，故B、C正確BC考點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理與誤差分析4某實(shí)驗(yàn)小組在實(shí)驗(yàn)室探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系(1)甲同學(xué)在小車(chē)所受合外力不變時(shí)，改變小車(chē)的質(zhì)量，得到數(shù)據(jù)如下表所示：實(shí)驗(yàn)次數(shù)小車(chē)質(zhì)量m/kg小車(chē)加速度a(m/s2)10.200.785.0020.400.382.5030.600.251.6740.800.201.2551.000.161.001.0 2.0 3.0 4.0 5.00.80.60.40.2考點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理與誤差分析1.0 2.0 3.0 4.0 5

12、.00.80.60.40.2物體的加速度與質(zhì)量成反比在物體所受合外力不變時(shí)，0.16 N考點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理與誤差分析(2)乙同學(xué)在保持小車(chē)質(zhì)量不變的情況下，通過(guò)多次改變對(duì)小車(chē)的拉力，由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出aF圖象如圖乙所示，圖線不過(guò)原點(diǎn)的原因是_，小車(chē)的質(zhì)量為_(kāi)kg.木板傾角過(guò)大2考點(diǎn)三實(shí)驗(yàn)拓展與創(chuàng)新A按圖中所示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置；B調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板的傾角，輕推小車(chē)后，使小車(chē)能沿長(zhǎng)木板向下做勻速運(yùn)動(dòng)；C取下細(xì)繩和砝碼盤(pán)，記下砝碼盤(pán)中砝碼的質(zhì)量m；D將小車(chē)置于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器旁，先接通電源，再放開(kāi)小車(chē)，打出一條紙帶，由紙帶求得小車(chē)的加速度a；E重新掛上細(xì)繩和砝碼盤(pán)，改變砝碼盤(pán)中砝碼的質(zhì)量，重復(fù)BD步驟，求得小車(chē)在不同合外力

13、F作用下的加速度例3某實(shí)驗(yàn)小組在“探究加速度與物體受力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)出如下的實(shí)驗(yàn)方案，其實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示已知小車(chē)質(zhì)量M214.6 g，砝碼盤(pán)質(zhì)量m07.8 g，所使用的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器交流電頻率f50 Hz.其實(shí)驗(yàn)步驟是：考點(diǎn)三實(shí)驗(yàn)拓展與創(chuàng)新回答下列問(wèn)題：(1)按上述方案做實(shí)驗(yàn)，是否要求砝碼和砝碼盤(pán)的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量？_(填“是或“否”)(2)實(shí)驗(yàn)中打出的其中一條紙帶如圖所示，由該紙帶可求得小車(chē)的加速度a_m/s2解析(1)取下砝碼盤(pán)后，小車(chē)加速運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的合外力即為砝碼和砝碼盤(pán)的總重力，而實(shí)驗(yàn)中的研究對(duì)象是小車(chē)，因此，實(shí)驗(yàn)中不必使砝碼及砝碼盤(pán)的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量否0.88考點(diǎn)三實(shí)驗(yàn)拓展

14、與創(chuàng)新(3)某同學(xué)將有關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)填入他所設(shè)計(jì)的表格中，如下表，次數(shù)12345砝碼盤(pán)中砝碼的重力F/N0.10 0.20 0.29 0.39 0.49小車(chē)的加速度a/(ms2)0.88 1.44 1.84 2.38 2.89考點(diǎn)三實(shí)驗(yàn)拓展與創(chuàng)新他根據(jù)表中的數(shù)據(jù)畫(huà)出aF圖象(如圖)造成圖線不過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的一條最主要原因是_，從該圖線延長(zhǎng)線與橫軸的交點(diǎn)可求出的物理量是_，其大小為_(kāi)解析(3)實(shí)驗(yàn)中本應(yīng)有(m0m)gMa，由于實(shí)驗(yàn)中未計(jì)入砝碼盤(pán)的質(zhì)量m0，測(cè)得的圖象與真實(shí)圖象相比沿F軸左移m0g，圖象將不過(guò)原點(diǎn)由圖象及上述分析可知，m0g0.08 N.在計(jì)算小車(chē)所受的合外力時(shí)未計(jì)入砝碼盤(pán)的重力砝碼盤(pán)的重

15、力0.08 N考點(diǎn)三實(shí)驗(yàn)拓展與創(chuàng)新變式題組5 (2019新課標(biāo)22)圖為測(cè)量物塊與水平桌面之間動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖實(shí)驗(yàn)步驟如下：考點(diǎn)三實(shí)驗(yàn)拓展與創(chuàng)新回答下列問(wèn)題：(1) 測(cè)量d時(shí)，某次游標(biāo)卡尺(主尺的最小分度為1 mm)的示數(shù)如圖所示其讀數(shù)為_(kāi) cm.(2)物塊的加速度a可用d、s、tA和tB表示為a_.d 9 mm120.05mm 9 mm0. 60 mm9.60 mm=0.960cm0.960考點(diǎn)三實(shí)驗(yàn)拓展與創(chuàng)新系統(tǒng)誤差由實(shí)驗(yàn)裝置引起的誤差考點(diǎn)三實(shí)驗(yàn)拓展與創(chuàng)新6某實(shí)驗(yàn)小組應(yīng)用如圖所示裝置“探究加速度與物體受力的關(guān)系”，已知小車(chē)的質(zhì)量為M，砝碼及砝碼盤(pán)的總質(zhì)量為m，所使用的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所

16、接的交流電的頻率為50 Hz.實(shí)驗(yàn)步驟如下：A按圖所示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，其中與定滑輪及彈簧測(cè)力計(jì)相連的細(xì)線豎直；B調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板的傾角，輕推小車(chē)后，使小車(chē)能沿長(zhǎng)木板向下勻速運(yùn)動(dòng)；C掛上砝碼盤(pán)，接通電源后，再放開(kāi)小車(chē)，打出一條紙帶，由紙帶求出小車(chē)的加速度；D改變砝碼盤(pán)中砝碼的質(zhì)量，重復(fù)步驟C，求得小車(chē)在不同合力作用下的加速度考點(diǎn)三實(shí)驗(yàn)拓展與創(chuàng)新根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)過(guò)程，回答以下問(wèn)題：(1)對(duì)于上述實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是_A小車(chē)的加速度與砝碼盤(pán)的加速度大小相等B實(shí)驗(yàn)過(guò)程中砝碼盤(pán)處于超重狀態(tài)C與小車(chē)相連的輕繩與長(zhǎng)木板一定要平行解析(1)由實(shí)驗(yàn)裝置可知當(dāng)砝碼下落的高度為h時(shí)，小車(chē)沿木板下滑的距離為2h，故加速度不同；由于砝碼盤(pán)加速下落，處于失重狀態(tài)；如果細(xì)繩不與木板平