【同步導(dǎo)學(xué)】高中物理課件 3.2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)系課件 教科必修1

2．探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系2．要測(cè)量的物理量小車與其上砝碼的總質(zhì)量M——用天平測(cè)出．小車受的拉力F——用天平測(cè)出小盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量m，由F＝mg算出．小車的加速度a——通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶測(cè)算出．測(cè)量方案的探究1．測(cè)量加速度的方案采用較多的方案是使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，在運(yùn)動(dòng)物體上安裝一條連接打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，根據(jù)紙帶上打出的點(diǎn)來測(cè)量加速度．前面所述的實(shí)驗(yàn)方案，就是利用這種方法求取加速度的．它是根據(jù)在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，連續(xù)相等的時(shí)間T內(nèi)的位移之差Δx＝aT2求出加速度．條件允許也可以采用氣墊導(dǎo)軌和光電門測(cè)加速度，也可利用傳感器和計(jì)算機(jī)．2．測(cè)量物體所受外力的方案由于我們上述測(cè)量加速度的方案只能適用于勻變速直線運(yùn)動(dòng)，所以我們必須給物體提供一個(gè)恒定的外力，并且要測(cè)量這個(gè)外力．上述參考案例提供的外力比較容易測(cè)量．3．平衡摩擦力力，把木板無無滑輪的一端端下面墊一薄薄木板，反復(fù)復(fù)移動(dòng)其位置置，直到打點(diǎn)點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常常工作后不掛掛重物的小車車在斜面上做做勻速直線運(yùn)運(yùn)動(dòng)為止(紙帶上相鄰點(diǎn)點(diǎn)間距相等)．4．將重物通過過細(xì)繩系在小小車上，接通通電源放開小小車，用紙帶帶記錄小車的的運(yùn)動(dòng)情況；；取下紙帶并并在紙帶上標(biāo)標(biāo)上號(hào)碼及此此時(shí)所掛重物物的重力m0g.(即小小車車受受到到的的合合力力F)5．保保持持小小車車的的質(zhì)質(zhì)量量不不變變，，改改變變所所掛掛重重物物的的重重力力，，重重復(fù)復(fù)步步驟驟4，多多做做幾幾次次實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)，，每每次次小小車車從從同同一一位位置置釋釋放放，，并并記記錄錄好好相相應(yīng)應(yīng)紙紙帶帶及及重重物物的的重重力力m1g、m2g、………(填入入表表格格)6．保保持持小小車車所所受受合合外外力力不不變變，，在在小小車車上上加加放放砝砝碼碼，，并并測(cè)測(cè)出出小小車車與與所所放放砝砝碼碼的的總總質(zhì)質(zhì)量量M1，接接通通電電源源，，放放開開小小車車用用紙紙帶帶記記錄錄小小車車的的運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)情情況況，，取取下下紙紙帶帶并并在在紙紙帶帶上上標(biāo)標(biāo)上上號(hào)號(hào)碼碼．．7．繼繼續(xù)續(xù)在在小小車車上上加加放放砝砝碼碼，，重重復(fù)復(fù)步步驟驟6，多多做做幾幾次次實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)，，在在每每次次得得到到的的紙紙帶帶上上標(biāo)標(biāo)上上號(hào)號(hào)碼碼．．(記錄錄的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)填填入入表表格格)8．?dāng)?shù)數(shù)據(jù)據(jù)處處理理(1)物體體的的質(zhì)質(zhì)量量一一定定，，加加速速度度與與受受力力的的關(guān)關(guān)系系．．(表一一)實(shí)驗(yàn)序號(hào)加速度a/m·s－2小車受力F/N123(表二二)實(shí)驗(yàn)序號(hào)加速度a/m·s－2小車質(zhì)量m/kg1233．各各紙紙帶帶上上的的加加速速度度a，都都應(yīng)應(yīng)是是該該紙紙帶帶上上的的平平均均加加速速度度．．4．作作圖圖象象時(shí)時(shí)，，要要使使盡盡可可能能多多的的點(diǎn)點(diǎn)在在所所作作直直線線上上，，不不在在直直線線上上的的點(diǎn)點(diǎn)應(yīng)應(yīng)盡盡可可能能對(duì)對(duì)稱稱分分布布在在所所作作直直線線兩兩側(cè)側(cè)．．離離直直線線較較遠(yuǎn)遠(yuǎn)的的點(diǎn)點(diǎn)是是錯(cuò)錯(cuò)誤誤數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)，，可可舍舍去去不不予予考考慮慮．．5．小小車車應(yīng)應(yīng)靠靠近近打打點(diǎn)點(diǎn)計(jì)計(jì)時(shí)時(shí)器器且且先先接接通通電電源源再再放放手手．．A．用用天天平平稱稱出出小小車車和和小小桶桶及及內(nèi)內(nèi)部部所所裝裝砂砂子子的的質(zhì)質(zhì)量量B．按按圖圖裝裝好好實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)器器材材C．把把輕輕繩繩系系在在小小車車上上并并繞繞過過定定滑滑輪輪懸懸掛掛砂砂桶桶D．將將電電磁磁打打點(diǎn)點(diǎn)計(jì)計(jì)時(shí)時(shí)器器接接在在6V電壓壓的的蓄蓄電電池池上上，，接接通通電電源源，，放放開開小小車車，，打打點(diǎn)點(diǎn)計(jì)計(jì)時(shí)時(shí)器器在在紙紙帶帶上上打打下下一一系系列列點(diǎn)點(diǎn)，，并并在在紙紙帶帶上上標(biāo)標(biāo)明明小小車車質(zhì)質(zhì)量量E．保持小小桶及其其中砂子子的質(zhì)量量不變，，增加小小車上的的砝碼個(gè)個(gè)數(shù)，并并記錄每每次增加加后的M值，重復(fù)復(fù)上述實(shí)實(shí)驗(yàn)F．分析每每條紙帶帶，測(cè)量量并計(jì)算算出加速速度的值值G．作a－M關(guān)系圖象象，并由由圖象確確定a－M關(guān)系(1)該同學(xué)漏漏掉的重重要實(shí)驗(yàn)驗(yàn)步驟是是__________，該步驟驟應(yīng)排在在________步實(shí)驗(yàn)之之后．(2)在上述步步驟中，，有錯(cuò)誤誤的是__________，應(yīng)把________改為________．(3)在上述步步驟中，，處理不不恰當(dāng)?shù)牡氖莀_______，應(yīng)把________改為________．a(chǎn)/m·s－21.984.065.958.12F/N1.002.003.004.00(1)根據(jù)表中中數(shù)據(jù)，，畫出a－F圖象．(2)從圖象可可以判定定：當(dāng)M一定時(shí)，，a與F的關(guān)系是是什么？？【解析】(1)若a與F成正比，，則圖線線是一條條過原點(diǎn)點(diǎn)的直線線．同時(shí)時(shí)因?qū)嶒?yàn)驗(yàn)中不可可避免地地出現(xiàn)誤誤差，研研究誤差差產(chǎn)生的的原因，，從而減減小誤差差增大實(shí)實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)準(zhǔn)確性，，則在誤誤差允許許的范圍圍內(nèi)圖線線是一條條過原點(diǎn)點(diǎn)的直線線即可．．連線時(shí)時(shí)應(yīng)使直直線過盡盡可能多多的點(diǎn)，，不在直直線上的的點(diǎn)應(yīng)大大致對(duì)稱稱分布在在直線兩兩側(cè)，離離直線較較遠(yuǎn)的點(diǎn)點(diǎn)應(yīng)視為為錯(cuò)誤數(shù)數(shù)據(jù)，不不予考慮慮．a(chǎn)－F圖象如下下圖所示示．a(chǎn)/m·s－22.042.663.233.98m/kg2.001.501.251.002－1：若測(cè)得得某一物物體受力力F一定時(shí)，，a與m的關(guān)系數(shù)數(shù)據(jù)如下下表所示示.A．形成圖圖甲的原原因是平平衡摩擦擦力時(shí)長(zhǎng)長(zhǎng)木板傾傾角過大大B．形成圖圖乙的原原因是平平衡摩擦擦力時(shí)長(zhǎng)長(zhǎng)木板傾傾角過小小C．形成圖圖丙的原原因是平平衡摩擦擦力時(shí)長(zhǎng)長(zhǎng)木板傾傾角過大大D．形成圖圖丁的原原因是平平衡摩擦擦力時(shí)長(zhǎng)長(zhǎng)木板傾傾角過小小【解析】根據(jù)圖象象可分析析，甲、、乙兩圖圖中，當(dāng)當(dāng)外力F＝0時(shí)加速度度a>0，則說明明F＝0時(shí)已經(jīng)有有加速度度，這說說明木板板傾角過過大．木木板的傾傾角越大大，小車車獲得的的動(dòng)力就就越大，，越容易易出現(xiàn)甲甲、乙兩兩圖所對(duì)對(duì)應(yīng)的情情況，因因此選項(xiàng)項(xiàng)A正確．丙丙、丁兩兩圖中，，當(dāng)加速速度a＝0時(shí)外力F>0，即拉力力不為零零時(shí)加速速度卻仍仍為零，，這說明明還有摩摩擦力沒沒有平衡衡掉，因因此木板板傾角過過小，選選項(xiàng)D正確．【答案】AD本實(shí)驗(yàn)中中，小車車所受的的作用力力是指小小車所受受的合外外力，如如果不采采用一定定的辦法法平衡掉掉小車以以及紙帶帶所受的的摩擦力力，或者者平衡摩摩擦力時(shí)時(shí)，方法法不正確確，都會(huì)會(huì)帶來很很大的實(shí)實(shí)驗(yàn)誤差差．平衡衡摩擦力力的方法法是：將將長(zhǎng)木板板不帶滑滑輪的一一端適當(dāng)當(dāng)墊高，，把小車車放在木木板上，，連上紙紙帶，接接通電源源，輕推推小車，，當(dāng)紙帶帶上打點(diǎn)點(diǎn)比較均均勻時(shí)，，我們認(rèn)認(rèn)為小車車在木板板上做勻勻速運(yùn)動(dòng)動(dòng)，此時(shí)時(shí)說明摩摩擦力恰恰好被平平衡．【答案】ACD2．在“探究加速速度與力力、質(zhì)量量的關(guān)系系”的實(shí)驗(yàn)中中，下列列說法中中正確的的是()A．平衡摩摩擦力時(shí)時(shí)，小桶桶應(yīng)用細(xì)細(xì)線通過過定滑輪輪系在小小車上，，但小桶桶內(nèi)不能能裝砂B．實(shí)驗(yàn)中中無需始始終保持持小車和和砝碼的的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于于砂和小小桶的質(zhì)質(zhì)量C．實(shí)驗(yàn)中中如用縱縱坐標(biāo)表表示加速速度，用用橫坐標(biāo)標(biāo)表示小小車和車車內(nèi)砝碼碼的總質(zhì)質(zhì)量，描描出相應(yīng)應(yīng)的點(diǎn)在在一條直直線上，，即可證證明加速速度與質(zhì)質(zhì)量成反反比D．平衡摩摩擦力時(shí)時(shí)，小車車后面的的紙帶必必須連好好，因?yàn)闉檫\(yùn)動(dòng)過過程中紙紙帶也要要受阻力力【答案】D3．在“探究物體體的加速速度與力力、質(zhì)量量的關(guān)系系”時(shí)，下列列說法中中正確的的是()A．同時(shí)測(cè)測(cè)出物體體的質(zhì)量量、加速速度和力力，能容容易發(fā)現(xiàn)現(xiàn)三者之之間的關(guān)關(guān)系B．保持持物體體的質(zhì)質(zhì)量不不變，，一定定要測(cè)測(cè)出加加速度度的數(shù)數(shù)值，，才能能找出出加速速度與與力的的關(guān)系系C．可以以利用用物體體做自自由落落體運(yùn)運(yùn)動(dòng)來來探究究加速速度與與質(zhì)量量的關(guān)關(guān)系D．如果果加速速度與與力的的圖象象是一一條過過原點(diǎn)點(diǎn)的傾傾斜直直線，，則加加速度度與力力成正正比【解析】判斷三三個(gè)量量之間間的關(guān)關(guān)系時(shí)時(shí)，應(yīng)應(yīng)控制制一個(gè)個(gè)量不不變，，來探探究另另兩個(gè)個(gè)量之之間的的關(guān)系系，即即采取取控制制變量量法，，A錯(cuò)；本本實(shí)驗(yàn)驗(yàn)只是是探究究?jī)蓚€(gè)個(gè)量之之間的的關(guān)系系，只只要找找到二二者之之間的的比例例關(guān)系系即可可，不不一定定要測(cè)測(cè)出加加速度度的具具體數(shù)數(shù)值，，B錯(cuò)；自自由落落體運(yùn)運(yùn)動(dòng)加加速度度g＝a，不隨隨質(zhì)量量而變變化，，C錯(cuò)．【答案】D4．某同同學(xué)做做“加速度度與力力、質(zhì)質(zhì)量的的關(guān)系系”實(shí)驗(yàn)時(shí)時(shí)，在在平衡衡摩擦擦力時(shí)時(shí)，把把長(zhǎng)木木板的的一端端墊得得過高高，使使得傾傾角偏偏大，，他所所得到到的a－F關(guān)系可用下下圖中哪個(gè)個(gè)圖象表示示(a是小車的加加速度，F(xiàn)是細(xì)線作用用于小車的的拉力)()【解析】長(zhǎng)木板一端端墊得過高高，傾角過過大時(shí)，下下滑分力大大于摩擦力力，沒有沙沙桶的重力力做牽引力力時(shí)，小車車所受合力力不為零，，有加速度度，從a－F圖象看，即即F＝0，a≠0，故正確答答案為C.【答案】C【答案】小車的質(zhì)量量6．做“探究加速度度與力、質(zhì)質(zhì)量的關(guān)系系”的實(shí)驗(yàn)，主主要的步驟驟有：A．將一端附附有定滑輪輪的長(zhǎng)木板板放在水平平桌面上，，取兩個(gè)質(zhì)質(zhì)量相等的的小車，放放在光滑的的水平長(zhǎng)木木板上B．打開夾子子，讓兩個(gè)個(gè)小車同時(shí)時(shí)從靜止開開始運(yùn)動(dòng)，，小車運(yùn)動(dòng)動(dòng)一段距離離后，夾上上夾子，讓讓它們同時(shí)時(shí)停下來，，用刻度尺尺分別測(cè)出出兩個(gè)小車車在這一段段相同時(shí)間間內(nèi)通過的的位移大小小C．分析所得得到的兩個(gè)個(gè)小車在相相同時(shí)間內(nèi)內(nèi)通過的位位移大小與與小車所受受的水平拉拉力的大小小的關(guān)系，，從而得到到質(zhì)量相等等的物體運(yùn)運(yùn)動(dòng)的加速速度與物體體所受作用用力大小的的關(guān)系D．在小車的的后端也分分別系上細(xì)細(xì)繩，用一一只夾子夾夾住這兩根根細(xì)繩E．在小車的的前端分別別系上細(xì)繩繩，繩的另另一端跨過過定滑輪各各掛一個(gè)小小盤，盤內(nèi)內(nèi)分別放著著數(shù)目不等等的砝碼，，使砝碼盤盤和盤內(nèi)砝砝碼的總質(zhì)質(zhì)量遠(yuǎn)小于于小車的質(zhì)質(zhì)量，分別別用天平測(cè)測(cè)出兩個(gè)砝砝碼盤和盤盤內(nèi)砝碼的的總質(zhì)量上述實(shí)驗(yàn)步步驟，正確確的排列順順序是________．【解析】正確的順序序應(yīng)為A、E、D、B、C【答案】A、E、D、B、C7．如下圖所所示，是某某次利用氣氣墊導(dǎo)軌探探究加速度度與力、質(zhì)質(zhì)量關(guān)系的的實(shí)驗(yàn)裝置置安裝完畢畢后的示意意圖，圖中中A為砂桶和砂砂，B為定滑輪，，C為滑塊及上上面添加的的砝碼，D為紙帶，E為電火花計(jì)計(jì)時(shí)器，F(xiàn)為蓄電池，，電壓為6V，G是電鍵，請(qǐng)請(qǐng)指出圖中中的三處錯(cuò)錯(cuò)誤：(1)________________________________________________________________________；(2)________________________________________________________________________；(3)________________________________________________________________________．【答案】(1)B接滑塊的細(xì)細(xì)線應(yīng)水平平(或與導(dǎo)軌平平行)(2)C滑塊離計(jì)時(shí)時(shí)器太遠(yuǎn)(3)E電火花計(jì)時(shí)時(shí)器用的是是220V的交流電，，不能接直直流電8．(2009年高考江蘇蘇卷)“探究加速度度與物體質(zhì)質(zhì)量、物體體受力的關(guān)關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置置如圖甲所所示．(1)在平衡小車車與桌面之之間摩擦力力的過程中中，打出了了一條紙帶帶如圖乙所所示．計(jì)時(shí)時(shí)器打點(diǎn)的的時(shí)間間隔隔為0.02s．從比較清清晰的點(diǎn)起起，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，，量出相鄰鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之之間的距離離．該小車車的加速度度a＝________m/s2.(結(jié)果保留兩兩位有效數(shù)數(shù)字)(2)平衡摩擦力力后，將5個(gè)相同的砝砝碼都放在在小