探究加速度與物體的質量、物體受力的關系ppt課件

1、實驗三 探求加速度與物體的質量、物體受力的關系.1.學會用控制變量法研討物理規(guī)律2.探求加速度與物體的質量及受力的關系3.掌握利用圖象處置數(shù)據(jù)的方法.探求加速度a與力F及質量M的關系時，運用的根本方法是控制變量法，即先控制一個參量小車的質量M不變，探求加速度a與力F的關系；再控制小盤和砝碼的質量不變，即力F不變，探求加速度a與小車質量M的關系. .打點計時器、紙帶、復寫紙、小車、一端附有定滑輪的長木板、小盤、夾子、細繩、低壓交流電源、導線、天平、刻度尺、砝碼、薄木塊. .1.用天平丈量小盤的質量m0和小車的質量M02.按照如下圖安裝把實驗器材安裝好，只是不把懸掛小盤的細繩系在小車上(即不給小車

2、牽引力) .3.平衡摩擦力：在長木板的不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木塊，反復挪動薄木塊的位置，直至小車在斜面上運動時可以堅持勻速運動形狀，這時小車拖著紙帶運動時遭到的摩擦力恰好與小車所受重力在斜面方向上的分力平衡4.把細繩系在小車上并繞過定滑輪懸掛小盤，小盤里放砝碼，先接通電源再放開小車，打點計時器在紙帶上打下一系列的點.計算小盤和砝碼的重力，在小盤和砝碼的質量遠小于小車質量的條件下，可以以為等于小車所受的合外力，由紙帶計算出小車的加速度，并把力和對應的加速度填入表(一)中.5.改動小盤內砝碼的個數(shù)，反復步驟4，并多做幾次6.堅持小盤內的砝碼個數(shù)不變，在小車上放上砝碼改動小車的質量，讓小車在

3、木板上滑動打出紙帶.計算砝碼和小車的總質量M，并由紙帶計算出小車對應的加速度7.改動小車上砝碼的個數(shù)，反復步驟6，并將所對應的質量和加速度填入表(二)中.表(一) 實驗次數(shù)加速度a/ms-2小車受力F/N1234.表(二) 實驗次數(shù)加速度a/ms-2小車和砝碼的總質量M/kg 1234.二、數(shù)據(jù)處置1.需求計算各種情況下所對應的小車的加速度，可運用“研討勻變速直線運動的方法：先在紙帶上標明計數(shù)點，丈量各計數(shù)點間的間隔，根據(jù)逐差法計算各條紙帶對應的加速度2.需求記錄各組對應的加速度a與小車所受牽引力F，然后建立直角坐標系，用縱坐標表示加速度a，橫坐標表示作用力F，描點畫a-F圖象，假設圖象是一條

4、過原點的傾斜直線，便證明加速度與作用力成正比.再記錄各組對應的加速度a與小車和砝碼總.質量M，然后建立直角坐標系，用縱坐標表示加速度a，橫坐標表示總質量的倒數(shù) 描點畫a- 圖象，假設圖象是一條過原點的傾斜直線，就證明了加速度與質量成反比.1.因實驗原理不完善引起的誤差以小車、小盤和砝碼整體為研討對象得mg=(M+m)a;以小車為研討對象得F=Ma;求得本實驗用小盤和砝碼的總重力mg替代小車的拉力，而實踐上小車所受的拉力要小于小盤和砝碼的總重力.小盤和砝碼的總質量越小于小車的質量，由此引起的誤差就越小.因此，滿足小盤和砝碼的總質量遠小于小車的質量的目的就是減小因實驗原理不完善而引起的誤差.2.摩

5、擦力平衡不準確呵斥誤差，在平衡摩擦力時，除了不掛小盤外，其他的均與正式實驗一樣(比如要掛好紙帶、接通打點計時器)，勻速運動的標志是打點計時器打出的紙帶上各相鄰兩點間的間隔相等3.質量的丈量誤差、紙帶上打點計時器打點間隔間隔的丈量誤差、細繩或紙帶不與木板平行等都會引起誤差.1.在平衡摩擦力時，不要把懸掛小盤的細繩系在小車上，即不要給小車加任何牽引力，并要讓小車拖著紙帶勻速運動2.整個實驗平衡了摩擦力后，不論以后是改動小盤和砝碼的總質量還是改動小車和砝碼的總質量，都不需求重新平衡摩擦力3.每條紙帶都必需在滿足小車的質量遠大于小盤和砝碼的總質量的條件下打出.只需如此，小盤和砝碼的總重力才可視為小車遭

6、到的拉力.4.改動拉力和小車質量后，每次開場時小車應盡量接近打點計時器，并應先接通電源，再放開小車，且應在小車到達定滑輪前按住小車5.作圖象時，要使盡能夠多的點在所作直線上，不在直線上的點應盡能夠對稱地分布在所作直線兩側6.作圖時兩軸標度比例要適當，各量須采用國際單位.這樣作圖線時，坐標點間距不至于過密，誤差會小些.7.為提高丈量精度(1)應舍掉紙帶上開頭比較密集的點，在后邊便于丈量的地方找一個起點.(2)可以把每打五次點的時間作為時間單位，即從開場點起，每五個點標出一個計數(shù)點，那么相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T=0.1 s. .本實驗中可以用氣墊導軌來替代長木板,這樣就省去了平衡小車摩擦力的費事

7、,小車的加速度也可以利用傳感器,借助于計算機來處置. 實驗原理和實驗器材的分析【例證1】(2021浙江高考)在“探求加速度與力、質量的關系實驗時，已提供了小車、一端附有定滑輪的長木板、紙帶、帶小盤的細線、刻度尺、天平、導線.為了完成實驗，還須從圖中選取實驗器材，其稱號是_；并分別寫出所選器材的作用_. .【規(guī)范解答】為丈量小車的加速度，需記錄小車運動的位置和時間，這可利用打點計時器和紙帶完成.所以，實驗中應有打點計時器.實驗中需求改動小車的質量，這可經(jīng)過在小車上添加鉤碼來實現(xiàn)，所以實驗中應有鉤碼.實驗中還需求改動小車所受拉力的大小，這可經(jīng)過改動盤中的砝碼的數(shù)目來改動，所以實驗中應有砝碼.學生電

8、源為電磁打點計時器提供交流電源；電磁打點計時器(電火花計時器)記錄小車運動的位置和時間；鉤碼用以改動小車的質量；砝碼用以改動小車遭到的拉力的大小，還可用于丈量小車的質量. .答案：學生電源、電磁打點計時器、鉤碼、砝碼(或電火花計時器、鉤碼、砝碼) 見規(guī)范解答. 實驗原理和實驗數(shù)據(jù)的處置【例證2】(2021德州模擬)某組同窗設計了“探求加速度a與物體所受合力F及質量m的關系實驗.圖甲為實驗安裝簡圖，A為小車，B為電火花計時器，C為裝有細砂的小桶，D為一端帶有定滑輪的長方形木板，實驗中以為細繩對小車的拉力F等于細砂和小桶的總分量，小車運動的加速度a可用紙帶上打出的點求得. .(1)圖乙為某次實驗得

9、到的紙帶，知實驗所用電源的頻率為50 Hz.根據(jù)紙帶可求出電火花計時器打B點時的速度為_m/s，小車的加速度大小為_m/s2.(結果均保管兩位有效數(shù)字).(2)在“探求加速度a與質量m的關系時，某同窗按照本人的方案將實驗數(shù)據(jù)在坐標系中進展了標注，但尚未完成圖象(如下圖).請繼續(xù)協(xié)助該同窗作出坐標系中的圖象.(3)在“探求加速度a與合力F的關系時，該同窗根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了加速度a與合力F的圖線如圖丙，該圖線不經(jīng)過坐標原點，試分析圖線不經(jīng)過坐標原點的緣由.答：_.【規(guī)范解答】(1)AC這段位移的平均速度等于AC這段時間中間時刻的瞬時速度，即B點的瞬時速度，故 m/s=1.6 m/s.由逐差法求解小

10、車的加速度a= m/s2=3.2 m/s2 .(2)將坐標系中各點連成一條直線，銜接時應使直線過盡能夠多的點，不在直線上的點應大致對稱地分布在直線的兩側，離直線較遠的點應視為錯誤數(shù)據(jù)，不予思索，連線如下圖.(3)圖線與橫軸有截距，闡明實驗前沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠.答案：(1)1.6 3.2 (2)見規(guī)范解答 (3)實驗前沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠.1.關于“探求加速度與物體的質量、物體受力的關系實驗中驗證“作用力一定時，加速度與質量成反比的實驗過程，以下做法中正確的選項是( )A.平衡摩擦力時，應將裝沙的小桶用細繩經(jīng)過定滑輪系在小車上B.每次改動小車的質量時，不需求重新平衡摩擦力C

11、.實驗時，先放開小車，再接通電源D.可以利用天平測出沙桶和沙的質量m和小車質量M，直接用公式a= 求出加速度.【解析】選B.平衡摩擦力時，使小車的重力沿斜面向下的分力與小車運動所受摩擦力平衡，所以不能將小桶系在小車上，A錯誤；平衡摩擦力后，小車和板間的動摩擦因數(shù)tan，與小車的質量無關，所以改動小車的質量時，不需求重新平衡摩擦力，B正確；實驗時，應先接通電源，待打點穩(wěn)定后，放開小車，C錯誤；本實驗是探求作用力一定時，加速度與質量成反比，不能直接用公式a= 求加速度，D錯誤. .2.(2021舟山模擬)在探求“加速度與力、質量的關系的實驗中：(1)某同窗將實驗器材組裝成如下圖.在接通電源進展實驗

12、之前，請他指出該安裝中的錯誤或不妥之處：_ .(2)矯正實驗安裝后，該同窗順利地完成了實驗.如圖是他在實驗中得到的一條紙帶，圖中相鄰兩計數(shù)點之間的時間間隔為0.1 s，由圖中的數(shù)據(jù)可算得小車的加速度a為_m/s2.(結果取兩位有效數(shù)字) .【解析】(1)打點計時器應運用交流電源，而實驗中運用的是干電池(直流電源);實驗時利用沙桶及沙的重力作為小車所受的合外力，而小車會遭到長木板的摩擦力作用，故應該將小車的摩擦力平衡，實驗中沒有平衡小車的摩擦力;實驗時小車應該接近打點計時器，而實驗中小車初始位置離打點計時器太遠.(2)由逐差法求解小車的加速度：答案：(1)打點計時器不應運用干電池，應運用交流電源

13、;實驗中沒有平衡小車的摩擦力;小車的初始位置離打點計時器太遠.(2)0.19、0.20均正確 .3.在探求加速度與力、質量的關系實驗中，采用如下圖的實驗安裝，小車及車中砝碼的質量用M表示，盤及盤中砝碼的質量用m表示，小車的加速度可由小車拖動的紙帶打上的點計算出. (1)當M與m的大小關系滿足_時，才可以以為繩對小車的拉力大小等于盤及盤中砝碼的重力.(2)一組同窗在做加速度與質量的關系實驗時，堅持盤及盤中砝碼的質量一定，改動小車及車中砝碼的質量，測出相應的加速度，采用圖象法處置數(shù)據(jù).為了比較容易地觀測加速度a與質量M的關系，應該做a與_的圖象.(3)乙、丙同窗用同一安裝做實驗，畫出了各自得到的a

14、- 圖線如下圖，兩個同窗做實驗時的哪一個物理量取值不同？.【解析】(1)只需M與m滿足M m才干使繩對小車的拉力近似等于盤及盤中砝碼的重力.(2)由于a 所以a- 圖象應是一條過原點的直線，所以數(shù)據(jù)處置時，常作出a與 的圖象.(3)兩小車及車上的砝碼的總質量相等時，由圖象知乙的加速度大，故乙的拉力F大(或乙的盤及盤中砝碼的質量大).答案：(1)M m (2) (3)拉力F .4.假設測得某一物體質量m一定時，a與F的有關數(shù)據(jù)資料如表所示：(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，畫出a-F圖象.a/ms-2 1.984.065.958.12F/N 1.002.003.004.00.(2)根據(jù)圖象斷定：當m一定時，a

15、與F的關系為_.(3)假設甲、乙兩同窗在實驗過程中，由于沒有按照正確步驟進展實驗，處置數(shù)據(jù)后得出如下圖的a-F圖象.試分析甲、乙兩同窗能夠存在的問題：甲：_；乙：_. .【解析】(1)假設a與F成正比，那么圖象是一條過原點的直線.同時，因實驗中不可防止地出現(xiàn)誤差，研討誤差產(chǎn)生的緣由，從而減小誤差，增大實驗的準確性，那么在誤差允許范圍內圖象是一條過原點的直線即可.連線時應使直線過盡能夠多的點，不在直線上的點應大致對稱地分布在直線兩側，離直線較遠的點應視為錯誤數(shù)據(jù)，不予思索.描點畫圖如下圖. .(2)由圖可知a與F的關系是正比例關系.(3)圖中甲在縱軸上有截距，闡明繩對小車拉力為零時小車就有加速度

16、a0，能夠是平衡摩擦力過度所致.乙在橫軸上有截距，能夠是實驗前沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠.答案：(1)見解析 (2)正比例關系 (3)平衡摩擦力時木板抬得過高 沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠.5.(2021蘇州模擬)(1)如圖為某同窗所安裝的“探求加速度與力、質量的關系的實驗安裝，在圖示形狀下開場做實驗.該同窗在安裝和操作中的主要錯誤有:_.(至少寫出兩處).(2)在“探求加速度與力、質量的關系的實驗中，為了使小車遭到的合外力等于砂和砂桶的總重力，通常采用如下兩個措施：a.平衡摩擦力：將長木板無滑輪的一端下面墊一小木塊，反復挪動木塊的位置，直到小車在砂桶的拉動下帶動紙帶與小車一同做勻速直線

17、運動.b.調整砂的多少，使砂和砂桶的總質量m遠小于小車和砝碼的總質量M.以上哪一個措施中有錯誤？有何艱苦錯誤？答： _.在矯正了上述錯誤之后，堅持小車及砝碼的總質量M不變，反復改動砂的質量，并測得一系列數(shù)據(jù)，結果發(fā)現(xiàn)小車遭到的合外力(砂桶及砂的總分量)與加速度的比值略大于小車及砝碼的總質量M.經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)滑輪非常光滑，打點計時器任務正常，且事先根本上平衡了摩擦力，那么出現(xiàn)這種情況的主要緣由是什么？答：_ .【解析】(1)主要錯誤有：長木板右端未墊高以平衡摩擦力；打點計時器用的是直流電源；牽引小車的細線沒有與木板平行；開場實驗時，小車離打點計時器太遠.(2)a中平衡摩擦力時，不運用砂桶拉動小車做勻

18、速運動，應讓小車本身的重力沿斜面方向的分力來平衡摩擦力.由于砂桶及砂向下加速，處于失重形狀，拉小車的合外力Fmg,而處置數(shù)據(jù)時又將F按等于mg處置.因此答案：見解析.6.某實驗小組利用如圖甲所示的實驗安裝來探求當合外力一定時，物體運動的加速度與其質量之間的關系. .(1)由圖甲中刻度尺讀出兩個光電門中心之間的間隔x24 cm，測得遮光條的寬度d0.52 cm，該實驗小組在做實驗時，將滑塊從圖甲所示位置由靜止釋放，由數(shù)字計時器可以讀出遮光條經(jīng)過光電門1的時間t1，遮光條經(jīng)過光電門2的時間t2，那么滑塊經(jīng)過光電門1時的瞬時速度的表達式v1_，滑塊經(jīng)過光電門2時的瞬時速度的表達式v2_，那么滑塊的加速度的表達式a_.(以上表達式均用字母表示)(2)在本次實驗中，實驗小組經(jīng)過改動滑塊質量總共做了6組實驗，得到如表所示的實驗數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析表中數(shù)據(jù)后，他