2.1-控制變量法研究物理規(guī)律ppt課件

1、http:/ 探究探究a a與與F F、M M的關(guān)系的關(guān)系要點(diǎn)歸納要點(diǎn)歸納【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹俊緦?shí)驗(yàn)?zāi)康摹?.1.學(xué)會(huì)用控制變量法研究物理規(guī)律學(xué)會(huì)用控制變量法研究物理規(guī)律; ;2.2.探究探究a a與與F F、M M的關(guān)系的關(guān)系; ;3.3.掌握利用圖象處理數(shù)據(jù)的方法掌握利用圖象處理數(shù)據(jù)的方法. .http:/ 1. 1.探究探究a a與與F F、M M的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)依據(jù)是牛頓運(yùn)動(dòng)定的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)依據(jù)是牛頓運(yùn)動(dòng)定律律, ,即即F=Ma,F=Ma,當(dāng)研究對(duì)象有兩個(gè)以上的參量發(fā)生變化當(dāng)研究對(duì)象有兩個(gè)以上的參量發(fā)生變化時(shí)時(shí), ,設(shè)法控制某些參量使之不變?cè)O(shè)法控制某些參量使之不變, ,而研究另外兩個(gè)參而研究另外兩個(gè)

2、參量之間的變化關(guān)系的方法叫控制變量法量之間的變化關(guān)系的方法叫控制變量法. .本實(shí)驗(yàn)中有本實(shí)驗(yàn)中有力力F F、質(zhì)量、質(zhì)量M M和加速度和加速度a a三個(gè)變量三個(gè)變量, ,研究加速度研究加速度a a與與F F及及M M的關(guān)系時(shí)的關(guān)系時(shí), ,先控制質(zhì)量先控制質(zhì)量M M不變不變, ,討論加速度討論加速度a a與力與力F F的關(guān)的關(guān)系系; ;然后再控制力然后再控制力F F不變不變, ,討論加速度討論加速度a a與質(zhì)量與質(zhì)量M M的關(guān)系的關(guān)系. . 2. 2.實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的物理量和測(cè)量方法是實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的物理量和測(cè)量方法是: :小小車及砝碼的總質(zhì)量車及砝碼的總質(zhì)量M;M;用天平測(cè)出用天平測(cè)出. .小車

3、受到的拉力小車受到的拉力F F認(rèn)為等于托盤和砝碼的總重力認(rèn)為等于托盤和砝碼的總重力mg.mg.小車的加速度小車的加速度a a利用紙帶根據(jù)利用紙帶根據(jù)x=aT2x=aT2計(jì)算計(jì)算. .http:/ 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、復(fù)寫紙片、小車、一端附打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、復(fù)寫紙片、小車、一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板、重物、夾子、細(xì)繩、低壓交流有定滑輪的長(zhǎng)木板、重物、夾子、細(xì)繩、低壓交流電源、導(dǎo)線、天平電源、導(dǎo)線、天平( (帶有一套砝碼帶有一套砝碼) )、刻度尺、砝碼、刻度尺、砝碼. .【處理數(shù)據(jù)、探索結(jié)論】【處理數(shù)據(jù)、探索結(jié)論】 1. 1.用天平測(cè)出小車和砝碼的總質(zhì)量用天平測(cè)出小車和砝碼的總質(zhì)量M,M,小盤和砝小盤和

4、砝碼的總質(zhì)量碼的總質(zhì)量m,m,把數(shù)值記錄下來把數(shù)值記錄下來. . 2. 2.按如圖按如圖1 1所示把實(shí)驗(yàn)器材安裝好所示把實(shí)驗(yàn)器材安裝好, ,只是不把懸只是不把懸掛小盤的細(xì)繩系在車上掛小盤的細(xì)繩系在車上, ,即不給小車施加牽引力即不給小車施加牽引力. . 圖圖1 1http:/ 3. 3.平衡摩擦力平衡摩擦力: :在長(zhǎng)木板不帶定滑輪的一端下在長(zhǎng)木板不帶定滑輪的一端下面墊一塊木板面墊一塊木板. .反復(fù)移動(dòng)木板的位置反復(fù)移動(dòng)木板的位置, ,直至小車在斜直至小車在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)可以保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)面上運(yùn)動(dòng)時(shí)可以保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài). .這時(shí)這時(shí), ,小車小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦阻力恰好與小車所受

5、的拖著紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦阻力恰好與小車所受的重力在斜面方向上的分力平衡重力在斜面方向上的分力平衡. . 4. 4.把細(xì)繩系在小車上并繞過滑輪懸掛小盤把細(xì)繩系在小車上并繞過滑輪懸掛小盤, ,先接先接通電源再放開小車通電源再放開小車, ,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列的點(diǎn)的點(diǎn), ,打完點(diǎn)后切斷電源打完點(diǎn)后切斷電源, ,取下紙帶取下紙帶, ,在紙帶上標(biāo)上紙?jiān)诩垘蠘?biāo)上紙帶號(hào)碼帶號(hào)碼. .http:/ 5. 5.保持小車和砝碼的質(zhì)量不變保持小車和砝碼的質(zhì)量不變, ,在小盤里放入在小盤里放入適量的砝碼適量的砝碼, ,把小盤和砝碼的總質(zhì)量把小盤和砝碼的總質(zhì)量mm記錄下來記錄下來

6、, ,重重復(fù)步驟復(fù)步驟4.4.在小桶內(nèi)再放入適量砝碼在小桶內(nèi)再放入適量砝碼, ,記錄下小盤和砝記錄下小盤和砝碼的總質(zhì)量碼的總質(zhì)量m,m,再重復(fù)步驟再重復(fù)步驟4.4. 6. 6.重復(fù)步驟重復(fù)步驟5 5兩次兩次, ,得到三條紙帶得到三條紙帶. . 7. 7.在每條紙帶上都選取一段比較理想的部分在每條紙帶上都選取一段比較理想的部分, ,標(biāo)標(biāo)明計(jì)數(shù)點(diǎn)明計(jì)數(shù)點(diǎn), ,測(cè)量計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離測(cè)量計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離, ,算出每條紙帶上的算出每條紙帶上的加速度的值加速度的值. . 8. 8.用縱坐標(biāo)表示加速度用縱坐標(biāo)表示加速度a,a,橫坐標(biāo)表示作用力橫坐標(biāo)表示作用力F,F,作用力的大小作用力的大小F F等于小盤和砝碼的

7、總重力等于小盤和砝碼的總重力, ,根據(jù)實(shí)驗(yàn)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在坐標(biāo)平面上畫出相應(yīng)的點(diǎn)結(jié)果在坐標(biāo)平面上畫出相應(yīng)的點(diǎn), ,如果這些點(diǎn)是在一如果這些點(diǎn)是在一條過原點(diǎn)的直線上條過原點(diǎn)的直線上, ,便證明了加速度與作用力成正比便證明了加速度與作用力成正比. .http:/ 9. 9.保持小盤和砝碼的質(zhì)量不變保持小盤和砝碼的質(zhì)量不變, ,在小車上加砝碼在小車上加砝碼, ,重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn), ,用縱坐標(biāo)表示加速度用縱坐標(biāo)表示加速度a,a,橫坐標(biāo)表示橫坐標(biāo)表示小車和砝碼總質(zhì)量的倒數(shù)小車和砝碼總質(zhì)量的倒數(shù), ,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在坐標(biāo)平面根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在坐標(biāo)平面上畫出相應(yīng)的點(diǎn)上畫出相應(yīng)的點(diǎn). .如果這些點(diǎn)是在一條

8、過原點(diǎn)的直線如果這些點(diǎn)是在一條過原點(diǎn)的直線上上, ,就證明了加速度與質(zhì)量成反比就證明了加速度與質(zhì)量成反比. . 控制變量法控制變量法, ,驗(yàn)證牛二律驗(yàn)證牛二律; ;實(shí)驗(yàn)第一步實(shí)驗(yàn)第一步, ,平衡摩擦力平衡摩擦力; ;合力等于盤碼重合力等于盤碼重, ,必須滿足關(guān)系式必須滿足關(guān)系式(m(mM);M);驗(yàn)證驗(yàn)證a-Ma-M成反比成反比, ,注意選好坐標(biāo)系注意選好坐標(biāo)系. .錦囊妙訣錦囊妙訣http:/ 交流與思考交流與思考: :若由實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出的小車運(yùn)動(dòng)的若由實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出的小車運(yùn)動(dòng)的aFaF圖線是一條并不過原點(diǎn)的直線圖線是一條并不過原點(diǎn)的直線, ,說明實(shí)驗(yàn)中存在說明實(shí)驗(yàn)中存在什么問題？圖線的斜率有何

9、物理意義？實(shí)驗(yàn)中并不什么問題？圖線的斜率有何物理意義？實(shí)驗(yàn)中并不畫出畫出aMaM圖線圖線, ,而是畫出而是畫出a- a- 圖線圖線, ,這包含了哪這包含了哪些物理思想方法？些物理思想方法？ aF aF圖線是一條并不過原點(diǎn)的直線圖線是一條并不過原點(diǎn)的直線, ,說明說明F F并不是小車受到的合外力并不是小車受到的合外力. .若圖線在若圖線在F F軸上有截距軸上有截距, ,說說明沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足明沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足; ;若圖線在若圖線在a a軸軸正向有截距正向有截距, ,說明平衡摩擦力過度說明平衡摩擦力過度, ,此時(shí)圖線的斜率此時(shí)圖線的斜率表示表示 . .提示提示: :M1

10、M1http:/ 由牛頓第二定律可知由牛頓第二定律可知,a,a與與M M成反比成反比, ,所以所以aMaM圖圖線并不是直線線并不是直線. .為了減小實(shí)驗(yàn)誤差為了減小實(shí)驗(yàn)誤差, ,也為了將曲線轉(zhuǎn)也為了將曲線轉(zhuǎn)化為便于研究的直線化為便于研究的直線, ,畫出畫出a- a- 圖線圖線, ,這包含了這包含了物理學(xué)中化曲為直的思想方法物理學(xué)中化曲為直的思想方法, ,此時(shí)圖線的斜率表示此時(shí)圖線的斜率表示F.F.M1http:/ 1. 1.質(zhì)量的測(cè)量誤差質(zhì)量的測(cè)量誤差, ,紙帶上打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)間紙帶上打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)間隔距離的測(cè)量誤差隔距離的測(cè)量誤差, ,拉線或紙帶不與木板平行等都會(huì)拉線或紙帶不與木板平行等都會(huì)

11、造成誤差造成誤差. . 2. 2.因?qū)嶒?yàn)原理不完善造成誤差因?qū)嶒?yàn)原理不完善造成誤差 本實(shí)驗(yàn)中用小盤和砝碼的總重力代替小車受到本實(shí)驗(yàn)中用小盤和砝碼的總重力代替小車受到的拉力的拉力( (實(shí)際上小車受到的拉力要小于小盤和砝碼的實(shí)際上小車受到的拉力要小于小盤和砝碼的總重力總重力),),存在系統(tǒng)誤差存在系統(tǒng)誤差. .小盤和砝碼的總質(zhì)量越接近小車的質(zhì)量小盤和砝碼的總質(zhì)量越接近小車的質(zhì)量, ,誤差就越大誤差就越大; ;反之反之, ,小盤和砝碼的總質(zhì)量越小于小車的質(zhì)量小盤和砝碼的總質(zhì)量越小于小車的質(zhì)量, ,誤差誤差就越小就越小. .http:/ 在平衡摩擦力時(shí)在平衡摩擦力時(shí), ,除了不掛小盤外除了不掛小盤外;

12、 ;其他的都跟正其他的都跟正式實(shí)驗(yàn)一樣式實(shí)驗(yàn)一樣( (比如要掛好紙帶比如要掛好紙帶, ,接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器),),勻速運(yùn)動(dòng)的標(biāo)志是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上各點(diǎn)勻速運(yùn)動(dòng)的標(biāo)志是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上各點(diǎn)的距離相等的距離相等. . http:/ 交流與思考交流與思考: :為何小盤及砝碼的重力不等于繩子為何小盤及砝碼的重力不等于繩子的拉力？如何才能減小由此造成的測(cè)量誤差？的拉力？如何才能減小由此造成的測(cè)量誤差？ 提示提示: :令小車帶上紙帶在斜面上平衡阻力后掛上令小車帶上紙帶在斜面上平衡阻力后掛上小盤小盤, ,使小車和小盤一起加速運(yùn)動(dòng)時(shí)繩的拉力大小為使小車和小盤一起加速運(yùn)動(dòng)時(shí)繩的拉力大小為F

13、T,FT,小車總質(zhì)量為小車總質(zhì)量為M,M,小盤及砝碼總質(zhì)量為小盤及砝碼總質(zhì)量為m,m,它們的加它們的加速度為速度為a,a,由牛頓第二定律由牛頓第二定律, ,對(duì)對(duì)M M有有FT=MaFT=Ma 對(duì)對(duì)m m有有mg-FT=mamg-FT=ma 聯(lián)立解得聯(lián)立解得FT=FT= 可見可見, ,欲使欲使FTmg,FTmg,則必有則必有 0, 0,故有故有mMmM為條件為條件. .實(shí)驗(yàn)操作中一般保持實(shí)驗(yàn)操作中一般保持M M20m,20m,否則否則, ,系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差較大較大. .gMmmgmMMm1Mmhttp:/ 1. 1.一定要做好平衡摩擦力的工作一定要做好平衡摩擦力的工作, ,也就是調(diào)出也就是調(diào)出一

14、個(gè)合適的斜面一個(gè)合適的斜面, ,使小車的重力沿著斜面方向的分力使小車的重力沿著斜面方向的分力正好平衡小車受的摩擦阻力正好平衡小車受的摩擦阻力. .在平衡摩擦力時(shí)在平衡摩擦力時(shí), ,不要不要把懸掛小盤的細(xì)線系在小車上把懸掛小盤的細(xì)線系在小車上, ,即不要給小車加任何即不要給小車加任何牽引力牽引力, ,并要讓小車拖著打點(diǎn)的紙帶運(yùn)動(dòng)并要讓小車拖著打點(diǎn)的紙帶運(yùn)動(dòng). . 2. 2.實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟2 2、3 3不需要重復(fù)不需要重復(fù), ,即整個(gè)實(shí)驗(yàn)平衡即整個(gè)實(shí)驗(yàn)平衡了摩擦力后了摩擦力后, ,不管以后是改變小盤和砝碼的總質(zhì)量還不管以后是改變小盤和砝碼的總質(zhì)量還是改變小車和砝碼的總質(zhì)量是改變小車和砝碼的總質(zhì)量

15、, ,都不需要重新平衡摩擦都不需要重新平衡摩擦力力. .http:/ 3. 3.每條紙帶必須在滿足小車與車上所加砝碼的每條紙帶必須在滿足小車與車上所加砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤和砝碼的總質(zhì)量的條件下打出總質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤和砝碼的總質(zhì)量的條件下打出. .只只有如此有如此, ,小盤和砝碼的總重力才可視為小車受到的拉小盤和砝碼的總重力才可視為小車受到的拉力力. . 4. 4.改變拉力和小車質(zhì)量后改變拉力和小車質(zhì)量后, ,每次開始時(shí)小車應(yīng)盡每次開始時(shí)小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器, ,并應(yīng)先接通電源并應(yīng)先接通電源, ,再放開小車再放開小車, ,且且應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前按住小車應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前按住小

16、車. . 5. 5.作圖象時(shí)作圖象時(shí), ,要使盡可能多的點(diǎn)分布在所作直線要使盡可能多的點(diǎn)分布在所作直線上上, ,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)側(cè). . 6. 6.作圖時(shí)兩軸標(biāo)度比例要選擇適當(dāng)作圖時(shí)兩軸標(biāo)度比例要選擇適當(dāng), ,各量須采用各量須采用國(guó)際單位國(guó)際單位. .這樣作圖線時(shí)這樣作圖線時(shí), ,坐標(biāo)點(diǎn)間距不至于過密坐標(biāo)點(diǎn)間距不至于過密, ,誤誤差會(huì)小些差會(huì)小些. .http:/ 7. 7.為提高測(cè)量精度為提高測(cè)量精度 (1) (1)應(yīng)舍掉紙帶上開頭比較密集的點(diǎn)應(yīng)舍掉紙帶上開頭比較密集的點(diǎn), ,在后邊便在后邊便于測(cè)量的地方找一個(gè)起點(diǎn)于測(cè)量的

17、地方找一個(gè)起點(diǎn). . (2) (2)可以把每打五次點(diǎn)的時(shí)間作為時(shí)間單位可以把每打五次點(diǎn)的時(shí)間作為時(shí)間單位, ,即即從開始點(diǎn)起從開始點(diǎn)起, ,每五個(gè)點(diǎn)標(biāo)出一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)每五個(gè)點(diǎn)標(biāo)出一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn), ,而相鄰計(jì)數(shù)而相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T=0.1 s. T=0.1 s. http:/ 1】(2019(2019寧夏寧夏22)22)物理小組在一次探究活物理小組在一次探究活動(dòng)中測(cè)量滑塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)動(dòng)中測(cè)量滑塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù). .實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置如圖如圖2 2所示所示, ,一表面粗糙的木板固定在水平桌面上一表面粗糙的木板固定在水平桌面上, ,一端裝有定滑輪一端裝有定滑輪; ;木

18、板上有一滑塊木板上有一滑塊, ,其一端與電磁其一端與電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶相連打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶相連, ,另一端通過跨過定滑輪的另一端通過跨過定滑輪的細(xì)線與托盤連接細(xì)線與托盤連接. .打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源的頻打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源的頻率為率為50 Hz.50 Hz.開始實(shí)驗(yàn)時(shí)開始實(shí)驗(yàn)時(shí), ,在托盤中放入適量砝碼在托盤中放入適量砝碼, ,滑塊開始做勻加速運(yùn)動(dòng)滑塊開始做勻加速運(yùn)動(dòng), ,在紙帶上打出一系列小點(diǎn)在紙帶上打出一系列小點(diǎn). .http:/ 2 http:/ (1) (1)下圖給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶的一部下圖給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶的一部分分,0,0、1 1、2 2、3 3、4

19、4、5 5、6 6、7 7是計(jì)數(shù)點(diǎn)是計(jì)數(shù)點(diǎn), ,每相鄰兩計(jì)每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有數(shù)點(diǎn)間還有4 4個(gè)打點(diǎn)個(gè)打點(diǎn)( (圖中未標(biāo)出圖中未標(biāo)出),),計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖如圖3 3所示所示. .根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計(jì)算的加速度根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計(jì)算的加速度a=a=( (保留三位有效數(shù)字保留三位有效數(shù)字).).圖圖3 3 http:/ (2) (2)回答下列兩個(gè)問題回答下列兩個(gè)問題: :為測(cè)量動(dòng)摩擦因數(shù)為測(cè)量動(dòng)摩擦因數(shù), ,下列物理量中還應(yīng)測(cè)量的下列物理量中還應(yīng)測(cè)量的有有 .( .(填入所選物理量前的字母填入所選物理量前的字母) )A.A.木板的長(zhǎng)度木板的長(zhǎng)度l lB.B.木板的質(zhì)量木板的質(zhì)量m1m1C.C

20、.滑塊的質(zhì)量滑塊的質(zhì)量m2m2D.D.托盤和砝碼的總質(zhì)量托盤和砝碼的總質(zhì)量m3m3E.E.滑塊運(yùn)動(dòng)的時(shí)間滑塊運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t t丈量中所選定的物理量時(shí)需要的實(shí)驗(yàn)器材是丈量中所選定的物理量時(shí)需要的實(shí)驗(yàn)器材是 . .(3)(3)滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)= (= (用被測(cè)物用被測(cè)物理量的字母表示理量的字母表示, ,重力加速度為重力加速度為g).g).與真實(shí)值相比與真實(shí)值相比, ,測(cè)測(cè)量的動(dòng)摩擦因數(shù)量的動(dòng)摩擦因數(shù) ( (填填“增大或增大或“偏小偏小”).”).寫出支持你的看法的一個(gè)論據(jù)寫出支持你的看法的一個(gè)論據(jù): .: .http:/ (1)a= (1)a= 0.497 m/s20

21、.497 m/s2(2)(2)要測(cè)動(dòng)摩擦因數(shù)要測(cè)動(dòng)摩擦因數(shù), ,就要測(cè)出滑塊受的拉力和滑就要測(cè)出滑塊受的拉力和滑塊質(zhì)量塊質(zhì)量; ;測(cè)質(zhì)量就需要天平測(cè)質(zhì)量就需要天平. .(3)(3)根據(jù)牛頓第二定律根據(jù)牛頓第二定律m3g-m2g=(m2+m3)am3g-m2g=(m2+m3)a得得=這樣測(cè)出的動(dòng)摩擦因數(shù)比真實(shí)值偏大這樣測(cè)出的動(dòng)摩擦因數(shù)比真實(shí)值偏大, ,因?yàn)榧垘Ш痛蛞驗(yàn)榧垘Ш痛螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器還有摩擦點(diǎn)計(jì)時(shí)器還有摩擦, ,計(jì)算時(shí)忽略掉計(jì)算時(shí)忽略掉, ,導(dǎo)致結(jié)果偏大導(dǎo)致結(jié)果偏大. .22345679)()(Txxxxxxgmammgm2323)(http:/ (1)0.4950.497 m/s2 (2) (

22、1)0.4950.497 m/s2 (2)CD CD 天平天平(3) (3) 偏大偏大 因?yàn)榧垘Ш痛螯c(diǎn)因?yàn)榧垘Ш痛螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器之間有摩擦計(jì)時(shí)器之間有摩擦gmammgm2323)(http:/ 2】某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究物體】某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究物體的加速度與物體的質(zhì)量之間的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中的加速度與物體的質(zhì)量之間的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中, ,不改變不改變拉力拉力, ,只改變物體的質(zhì)量只改變物體的質(zhì)量, ,得到了如下表所示的幾得到了如下表所示的幾組數(shù)據(jù)組數(shù)據(jù), ,其中第其中第3 3組數(shù)據(jù)還未算出加速度組數(shù)據(jù)還未算出加速度, ,但對(duì)應(yīng)該但對(duì)應(yīng)該組已打出了紙帶組已打出了紙帶, ,如圖如圖4 4所

23、示所示( (長(zhǎng)度單位長(zhǎng)度單位:cm),:cm),圖中圖中各點(diǎn)為每各點(diǎn)為每5 5個(gè)打點(diǎn)選出的計(jì)數(shù)點(diǎn)個(gè)打點(diǎn)選出的計(jì)數(shù)點(diǎn)( (兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4 4個(gè)打點(diǎn)未標(biāo)出個(gè)打點(diǎn)未標(biāo)出).).圖圖4 4 http:/ 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 小車質(zhì)量小車質(zhì)量(g) (g) 200 200 300 300 400 400 500 500 600 600 700 700 小車加速度小車加速度(m/s(m/s2 2) ) 2.00 2.00 1.33 1.33 0.79 0.79 0.67 0.67 0.40 0.40 小車質(zhì)量的小車質(zhì)量的倒數(shù)倒數(shù)(kg(kg-1-1) ) 5.0

24、0 5.00 3.33 3.33 2.50 2.50 2.00 2.00 1.67 1.67 1.00 1.00 http:/ ,計(jì)算出缺少的加速度值并填計(jì)算出缺少的加速度值并填入表中入表中( (小數(shù)點(diǎn)后保留兩位數(shù)小數(shù)點(diǎn)后保留兩位數(shù)).).(2)(2)請(qǐng)?jiān)趫D請(qǐng)?jiān)趫D5 5中建立合適的坐標(biāo)中建立合適的坐標(biāo), ,將表中各組數(shù)據(jù)用小將表中各組數(shù)據(jù)用小黑點(diǎn)描在坐標(biāo)紙上黑點(diǎn)描在坐標(biāo)紙上, ,并作出平滑的圖線并作出平滑的圖線. .(3)(3)由圖象得出的結(jié)論是由圖象得出的結(jié)論是: .: .圖圖5 5http:/ 物體的加速度可以由紙帶利用逐差法求物體的加速度可以由紙帶利用逐差法求得得. .為了便于研究為了便

25、于研究a a與與M M之間的關(guān)系之間的關(guān)系, ,可以作出可以作出a-a-圖象圖象, ,圖象為直線說明物體在拉力一定時(shí)圖象為直線說明物體在拉力一定時(shí), ,加速度與加速度與質(zhì)量成反比質(zhì)量成反比. .解析解析 (1)a (1)a的計(jì)算利用逐差法的計(jì)算利用逐差法M12m/s22222101 . 0903. 6298.20929)()(9)()()(TxxTxxxxxxTxxxxxxaOCOFBCABOAEFDECDBCEFABDEOACDhttp:/ ,如下圖如下圖. .(3)(3)由圖象知由圖象知a- a- 圖象是一條直線圖象是一條直線, ,即在拉力一即在拉力一定時(shí)定時(shí), ,物體的加速度與質(zhì)量成反比

26、物體的加速度與質(zhì)量成反比. .答案答案 (1)0.99 (2) (1)0.99 (2)見解析圖見解析圖(3)(3)在拉力一定時(shí)在拉力一定時(shí), ,物體的加速度與質(zhì)量成反比物體的加速度與質(zhì)量成反比( (與質(zhì)與質(zhì)量的倒數(shù)成正比量的倒數(shù)成正比) )M1http:/ 3】如圖】如圖6,6,質(zhì)量為質(zhì)量為M M的滑塊的滑塊A A放在氣墊導(dǎo)軌放在氣墊導(dǎo)軌B B上上,C,C為位移傳感器為位移傳感器, ,它能將滑塊它能將滑塊A A到傳感器到傳感器C C的距離數(shù)據(jù)的距離數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到計(jì)算機(jī)上實(shí)時(shí)傳送到計(jì)算機(jī)上, ,經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后在屏幕上顯經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后在屏幕上顯示滑塊示滑塊A A的位移的位移時(shí)間時(shí)間(x-t)(x-

27、t)圖象和速率圖象和速率時(shí)間時(shí)間(v-t)(v-t)圖象圖象. .整個(gè)裝置置于高度可調(diào)節(jié)的斜面上整個(gè)裝置置于高度可調(diào)節(jié)的斜面上, ,斜面的斜面的長(zhǎng)度為長(zhǎng)度為l l、高度為、高度為h.(h.(取重力加速度取重力加速度g=9.8 m/s2,g=9.8 m/s2,結(jié)結(jié)果可保留一位有效數(shù)字果可保留一位有效數(shù)字).).圖圖6 6http:/ A一沿氣墊導(dǎo)軌向上的初速度一沿氣墊導(dǎo)軌向上的初速度,A,A的的v-tv-t圖圖線如圖線如圖7 7所示所示. .從圖線可得滑塊從圖線可得滑塊A A下滑時(shí)的加速度下滑時(shí)的加速度a=a= m/s2, m/s2,摩擦力對(duì)滑塊摩擦力對(duì)滑塊A A運(yùn)動(dòng)的影響運(yùn)動(dòng)的影響 . .(

28、(填填“明顯明顯, ,不可忽略或不可忽略或“不明顯不明顯, ,可忽略可忽略”)”)圖圖 7 7http:/ .實(shí)驗(yàn)時(shí)通過實(shí)驗(yàn)時(shí)通過改變改變 , ,可驗(yàn)證質(zhì)量一定時(shí)可驗(yàn)證質(zhì)量一定時(shí), ,加速度與力成正比加速度與力成正比的關(guān)系的關(guān)系; ;通過改變通過改變 , ,可驗(yàn)證力一定時(shí)可驗(yàn)證力一定時(shí), ,加速度加速度與質(zhì)量成反比的關(guān)系與質(zhì)量成反比的關(guān)系. .(3)(3)將氣墊導(dǎo)軌換成滑板將氣墊導(dǎo)軌換成滑板, ,滑塊滑塊A A換成滑塊換成滑塊A,A,給滑塊給滑塊AA一沿滑板向上的初速度一沿滑板向上的初速度,A,A的的x-tx-t圖線如圖圖線如圖8 8所示所示. .圖線不對(duì)稱是由于圖線不對(duì)稱是由于 造成的造成的

29、, ,通過圖線可求得滑通過圖線可求得滑板的傾角板的傾角=(=(用反三角函數(shù)表示用反三角函數(shù)表示),),滑塊與滑板間的滑塊與滑板間的動(dòng)摩擦因數(shù)動(dòng)摩擦因數(shù)= .= .http:/ 8 8 http:/ (1) (1)下滑時(shí)滑塊速度越來越大下滑時(shí)滑塊速度越來越大,vt,vt圖線的斜圖線的斜率表示加速度的大小率表示加速度的大小, ,則則a= m/s2=a= m/s2=6 m/s2,6 m/s2,從圖象可以看出從圖象可以看出, ,滑塊沿導(dǎo)軌上滑塊沿導(dǎo)軌上滑與下滑的加速度相等滑與下滑的加速度相等, ,這說明摩擦力對(duì)滑塊運(yùn)動(dòng)的這說明摩擦力對(duì)滑塊運(yùn)動(dòng)的影響不明顯影響不明顯, ,可忽略可忽略. .(2)(2)驗(yàn)

30、證質(zhì)量一定驗(yàn)證質(zhì)量一定, ,加速度與力的關(guān)系時(shí)加速度與力的關(guān)系時(shí), ,可通過改可通過改變斜面傾角即改變斜面高度變斜面傾角即改變斜面高度h h的方法去改變滑塊受力的方法去改變滑塊受力的大小的大小. .在驗(yàn)證力一定在驗(yàn)證力一定, ,加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí), ,可通可通過改變滑塊的質(zhì)量和斜面的高度過改變滑塊的質(zhì)量和斜面的高度, ,由于力由于力F=MgsinF=Mgsin=Mg ,=Mg ,要保證力不變要保證力不變, ,則則MhMh一定不變一定不變. .48. 098. 00 . 3tvlhhttp:/ ,沿滑板向上運(yùn)動(dòng)與向下運(yùn)動(dòng)沿滑板向上運(yùn)動(dòng)與向下運(yùn)動(dòng)所用時(shí)間不相同所用時(shí)間不相同,

31、 ,這是由于存在摩擦力引起加速度不這是由于存在摩擦力引起加速度不同造成的同造成的. .從圖象可以看出從圖象可以看出, ,上滑運(yùn)動(dòng)的距離與下滑上滑運(yùn)動(dòng)的距離與下滑運(yùn)動(dòng)的距離相等運(yùn)動(dòng)的距離相等, ,都為都為x=(0.85-0.20) m=0.65 mx=(0.85-0.20) m=0.65 m上滑時(shí)間上滑時(shí)間t1=0.4 s,t1=0.4 s,下滑時(shí)間下滑時(shí)間t2=(0.99-0.4) s=0.59 s,t2=(0.99-0.4) s=0.59 s,由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律知由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律知x= x= x=x=而而a1=gsin +gcos a1=gsin +gcos a2=gsin -gcos a2=gsin

32、 -gcos 聯(lián)立以上四式得聯(lián)立以上四式得:sin =0.59,:sin =0.59,即即=arcsin 0.59, =arcsin 0.59, =0.3=0.321121ta22221tahttp:/ (1)6 (1)6 不明顯不明顯, ,可忽略可忽略(2)(2)斜面高度斜面高度h h 滑塊滑塊A A的質(zhì)量的質(zhì)量M M及斜面的高度及斜面的高度h,h,且使且使MhMh不變不變(3)(3)滑動(dòng)摩擦力滑動(dòng)摩擦力 arcsin 0.59 (arcsin 0.57 arcsin 0.59 (arcsin 0.57arcsin 0.64arcsin 0.64都算對(duì)都算對(duì)) 0.3 (0.20.4) 0.

33、3 (0.20.4都算對(duì)都算對(duì)) ) http:/ a與與F F、M M的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中, ,在研究加速度在研究加速度a a與小車的質(zhì)量與小車的質(zhì)量M M的關(guān)系時(shí)的關(guān)系時(shí), ,由于沒有注意始終滿足由于沒有注意始終滿足 M Mm m的條件的條件, ,結(jié)果得到的圖象應(yīng)是下圖中的結(jié)果得到的圖象應(yīng)是下圖中的 ( ) ( )http:/ 在本實(shí)驗(yàn)中繩中的張力在本實(shí)驗(yàn)中繩中的張力F= ,F= ,則小車則小車的加速度的加速度a= ,a= ,在研究加速度跟小車在研究加速度跟小車質(zhì)量質(zhì)量M M的關(guān)系時(shí)的關(guān)系時(shí), ,保持保持m m不變不變, ,若橫軸為若橫軸為1/(M+m),1/(M+m),則則a-a

34、-1/(M+m)1/(M+m)圖象應(yīng)是過原點(diǎn)的直線圖象應(yīng)是過原點(diǎn)的直線, ,當(dāng)滿足當(dāng)滿足M Mm m時(shí)時(shí),m,m可可以忽略不計(jì)以忽略不計(jì),a ,a-1/M,a ,a-1/M圖象還可以滿足圖象圖象還可以滿足圖象是過原點(diǎn)的直線是過原點(diǎn)的直線; ;當(dāng)小車的質(zhì)量較小、不滿足當(dāng)小車的質(zhì)量較小、不滿足M Mm m時(shí)時(shí), ,圖象便發(fā)生向下彎曲圖象便發(fā)生向下彎曲. .故選故選D.D.答案答案 D DmMMmgmMmgMFMmghttp:/ a與與F F、M M的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)的關(guān)系的實(shí)驗(yàn), ,下列說法中符合實(shí)下列說法中符合實(shí) 際的是際的是( )( )A.A.通過同時(shí)改變小車的質(zhì)量通過同時(shí)改變小車的質(zhì)量m m及受到

35、的拉力及受到的拉力F F的研究的研究, , 能歸納出加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系能歸納出加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系B.B.通過保持小車質(zhì)量不變通過保持小車質(zhì)量不變, ,只改變小車的拉力的研只改變小車的拉力的研 究究, ,就可以歸納出加速度、力、質(zhì)量三者之間的就可以歸納出加速度、力、質(zhì)量三者之間的 關(guān)系關(guān)系C.C.通過保持小車受力不變通過保持小車受力不變, ,只改變小車質(zhì)量的研究只改變小車質(zhì)量的研究, , 就可以得出加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系就可以得出加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系D.D.先不改變小車質(zhì)量先不改變小車質(zhì)量, ,研究加速度與力的關(guān)系研究加速度與力的關(guān)系; ;再不再不 改變

36、力改變力, ,研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系, ,最后歸納出最后歸納出 加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系http:/ 由于實(shí)驗(yàn)中有三個(gè)量同時(shí)變化由于實(shí)驗(yàn)中有三個(gè)量同時(shí)變化, ,在研究過程中在研究過程中采用控制變量法采用控制變量法, ,通過保持小車質(zhì)量不變通過保持小車質(zhì)量不變, ,只改變小只改變小車的拉力的研究車的拉力的研究, ,可以歸納出加速度、力二者之間的可以歸納出加速度、力二者之間的關(guān)系關(guān)系, ,再通過保持小車受力不變?cè)偻ㄟ^保持小車受力不變, ,只改變小車質(zhì)量的只改變小車質(zhì)量的研究研究, ,可以得出加速度、質(zhì)量二者之間的關(guān)系可以得出加速度、質(zhì)量二者

37、之間的關(guān)系, ,所以所以D D項(xiàng)正確項(xiàng)正確. .答案答案 D Dhttp:/ 律的實(shí)驗(yàn)時(shí)律的實(shí)驗(yàn)時(shí), ,下列說法中正確的是下列說法中正確的是( )( )A.A.平衡摩擦力時(shí)平衡摩擦力時(shí), ,應(yīng)將砝碼及盤內(nèi)砝碼通過定滑輪應(yīng)將砝碼及盤內(nèi)砝碼通過定滑輪 拴在小車上拴在小車上B.B.連接砝碼盤和小車的細(xì)繩應(yīng)跟長(zhǎng)木板保持平行連接砝碼盤和小車的細(xì)繩應(yīng)跟長(zhǎng)木板保持平行 C.C.平衡摩擦力后平衡摩擦力后, ,長(zhǎng)木板的位置不能移動(dòng)長(zhǎng)木板的位置不能移動(dòng) D. D.小車釋放前應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器小車釋放前應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器, ,且應(yīng)先接通電源且應(yīng)先接通電源 再釋放小車再釋放小車解析解析 本題考查實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)注意的事項(xiàng)本題

38、考查實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)注意的事項(xiàng), ,選項(xiàng)選項(xiàng)A A中中平衡摩擦力時(shí)平衡摩擦力時(shí), ,不能將砝碼盤及盤內(nèi)砝碼不能將砝碼盤及盤內(nèi)砝碼( (或小桶或小桶) )通過細(xì)繩栓在小車上通過細(xì)繩栓在小車上,A,A錯(cuò)錯(cuò); ;選項(xiàng)選項(xiàng)B B、C C、D D符合正確的符合正確的操作方法操作方法,B,B、C C、D D對(duì)對(duì). .BCDhttp:/ M一定時(shí)一定時(shí),a,a與與F F的有關(guān)數(shù)據(jù)資的有關(guān)數(shù)據(jù)資 料如下表所示料如下表所示. . a a/(/(msms- -2 2) ) 1.98 1.98 4.06 4.06 5.95 5.95 8.12 8.12 F F/ /N N 1.00 1.00 2.002.003.00

39、3.00 4.00 4.00 (1) (1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)根據(jù)表中數(shù)據(jù), ,在圖在圖9 9坐標(biāo)中畫出坐標(biāo)中畫出aFaF圖象圖象. .圖圖 9 9 (2) (2)根據(jù)圖象判定根據(jù)圖象判定: :當(dāng)當(dāng)M M一定時(shí)一定時(shí),a,a與與F F的關(guān)系為的關(guān)系為 . .http:/ 本題主要考查本題主要考查“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理方法及結(jié)果分析系實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理方法及結(jié)果分析. .若若a a與與F F成正比成正比, ,則圖象是一條過原點(diǎn)的直線則圖象是一條過原點(diǎn)的直線. .同時(shí)同時(shí), ,因?qū)嶒?yàn)中不可避因?qū)嶒?yàn)中不可避免地出現(xiàn)誤差免地出現(xiàn)誤差, ,則在誤差允許范圍內(nèi)圖象是一條過

40、原則在誤差允許范圍內(nèi)圖象是一條過原點(diǎn)的直線即可點(diǎn)的直線即可. .連線時(shí)應(yīng)使直線過盡可能多的點(diǎn)連線時(shí)應(yīng)使直線過盡可能多的點(diǎn), ,不不在直線上的點(diǎn)應(yīng)大致對(duì)稱分布在直線兩側(cè)在直線上的點(diǎn)應(yīng)大致對(duì)稱分布在直線兩側(cè), ,離直線較離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)應(yīng)視為錯(cuò)誤數(shù)據(jù)遠(yuǎn)的點(diǎn)應(yīng)視為錯(cuò)誤數(shù)據(jù), ,不予以考慮如圖所示不予以考慮如圖所示. .答案答案 (1) (1)見解析圖見解析圖 (2) (2)正比關(guān)系正比關(guān)系http:/ a與與F F、M M的關(guān)系的關(guān)系, ,小小車上固定一個(gè)盒子車上固定一個(gè)盒子, ,盒子內(nèi)盛有沙子盒子內(nèi)盛有沙子. .沙桶的總質(zhì)量沙桶的總質(zhì)量( (包括桶以及桶內(nèi)沙子質(zhì)量包括桶以及桶內(nèi)沙子質(zhì)量) )記為記為

41、m,m,小車的總質(zhì)量小車的總質(zhì)量( (包括車、盒子及盒內(nèi)沙子質(zhì)量包括車、盒子及盒內(nèi)沙子質(zhì)量) )記為記為M.M.圖圖1010http:/ ,加速度與合外力成正加速度與合外力成正比比: :從盒子中取出一些沙子從盒子中取出一些沙子, ,裝入沙桶中裝入沙桶中, ,稱量并記錄稱量并記錄沙桶的總重力沙桶的總重力mg,mg,將該力視為合外力將該力視為合外力F,F,對(duì)應(yīng)的加速度對(duì)應(yīng)的加速度a a則從打下的紙帶中計(jì)算得出則從打下的紙帶中計(jì)算得出. .多次改變合外力多次改變合外力F F的大的大小小, ,每次都會(huì)得到一個(gè)相應(yīng)的加速度每次都會(huì)得到一個(gè)相應(yīng)的加速度. .本次實(shí)驗(yàn)中本次實(shí)驗(yàn)中, ,桶桶內(nèi)的沙子取自小車中內(nèi)的沙子取自小車中, ,故系統(tǒng)的總質(zhì)量不變故系統(tǒng)的總質(zhì)量不變. .以合外