2012高中物理 4.2實(shí)驗(yàn)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系課件 新人教版必修1

1、2．實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系,1．探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系2．學(xué)會(huì)用控制變量法探究物理規(guī)律．3．掌握利用圖象處理數(shù)據(jù)的方法．,1．采用控制變量法當(dāng)研究對(duì)象有兩個(gè)以上的參量發(fā)生牽連變化時(shí)，我們?cè)O(shè)法控制某些參量使之不變，而研究其中兩個(gè)參量之間的變化關(guān)系的方法，是物理實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常采取的一種方法．本實(shí)驗(yàn)有F、m、a三個(gè)參量，研究加速度a與F及m的關(guān)系時(shí)，我們應(yīng)先控制一個(gè)參量不變，研究另外兩個(gè)參量之間的關(guān)系．在該實(shí)驗(yàn)中要求先控制小車(chē)

2、的質(zhì)量m不變，改變小車(chē)所受的拉力F，討論a與F的關(guān)系；再控制小車(chē)所受的拉力F不變，改變小車(chē)的質(zhì)量m，討論a與m的關(guān)系．,2．要測(cè)量的物理量小車(chē)與其上砝碼的總質(zhì)量M——用天平測(cè)出．小車(chē)受的拉力F——用天平測(cè)出小盤(pán)和盤(pán)內(nèi)砝碼的總質(zhì)量m，由F＝mg算出．小車(chē)的加速度a——通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶測(cè)算出．,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶及復(fù)寫(xiě)紙、小車(chē)、一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板、小盤(pán)和砝碼、細(xì)繩、低壓交流電源、天平(帶有一套砝碼)、刻度尺．,一、實(shí)驗(yàn)步驟

3、1．用天平測(cè)小車(chē)和小桶的質(zhì)量M0和m0，并把數(shù)值記錄下來(lái)．2．按下圖所示把實(shí)驗(yàn)器材安裝好(不要把懸掛小桶的細(xì)繩系在小車(chē)上．),3．平衡摩擦力：把木板無(wú)滑輪的一端下面墊一薄木板，反復(fù)移動(dòng)其位置，直到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后不掛重物的小車(chē)在斜面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)為止(紙帶上相鄰點(diǎn)間距相等)．4．把細(xì)繩系在小車(chē)上并繞過(guò)滑輪懸掛小桶．先接通電源再放開(kāi)小車(chē)，用紙帶記錄小車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況，取下紙帶，在打點(diǎn)紙帶上標(biāo)上紙帶號(hào)碼及此時(shí)砂和小桶的總重力m1g.,

4、5．保持小車(chē)的質(zhì)量不變，改變小桶內(nèi)砂子的質(zhì)量，重復(fù)步驟4，多做幾次實(shí)驗(yàn)，并記錄好相應(yīng)紙帶及砂和小桶的總重力m2g、m3g、…6．保持砂和小桶的質(zhì)量不變，在小車(chē)上加放砝碼，并測(cè)出小車(chē)與所放砝碼的總質(zhì)量M，接通電源，放開(kāi)小車(chē)用紙帶記錄小車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況，取下紙帶并在紙帶上標(biāo)上號(hào)碼．7．繼續(xù)在小車(chē)上加放砝碼，重復(fù)步驟6，多做幾次實(shí)驗(yàn)，在每次得到的紙帶上標(biāo)上號(hào)碼．,二、探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系1．物體的質(zhì)量一定，探究加速度與受力關(guān)系(1)

5、根據(jù)逐差法求出加速度，可把數(shù)據(jù)填入下表,2．物體受力一定，探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系(1)根據(jù)逐差法求出加速度，可把數(shù)據(jù)填入下表,在做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，計(jì)算出各紙帶的加速度后，將測(cè)得的反映加速度a和力F的關(guān)系的有關(guān)資料記錄在表(1)中，將測(cè)得的反映加速度a和質(zhì)量M的關(guān)系的資料記錄在表(2)中表(1),3．實(shí)驗(yàn)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

6、，根據(jù)紙帶上打出的點(diǎn)來(lái)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(mén)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．,答案：　A,1．本實(shí)驗(yàn)中用

7、小盤(pán)及砝碼的總重力代替小車(chē)受到的拉力，實(shí)際上小車(chē)受到的拉力要小于小盤(pán)和砝碼的總重力(因?yàn)樾”P(pán)和砝碼也有加速度)，存在系統(tǒng)誤差，小盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量越接近小車(chē)的質(zhì)量，誤差就越大．,2．由于操作不夠準(zhǔn)確造成的誤差．(1)質(zhì)量的測(cè)量誤差．(2)測(cè)量紙帶上各點(diǎn)間的距離的誤差(讀數(shù)誤差)．(3)繩或紙帶與木板不平行造成的誤差．(4)平衡摩擦力不準(zhǔn)確造成的誤差：平衡過(guò)度使小車(chē)合外力偏大，平衡不足使小車(chē)的合外力偏小，此時(shí)要注意勻速運(yùn)動(dòng)是恰好平衡

8、摩擦力的標(biāo)志．,1．平衡摩擦力時(shí)不要掛重物，整個(gè)實(shí)驗(yàn)平衡了摩擦力后，不管以后是改變盤(pán)和砝碼的質(zhì)量還是改變小車(chē)及砝碼的質(zhì)量，都不需要重新平衡摩擦力．2．實(shí)驗(yàn)中必須滿足小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量．只有如此，砝碼和小盤(pán)的總重力才可視為與小車(chē)受到的拉力相等．,3．各紙帶上的加速度a，都應(yīng)是該紙帶上的平均加速度．4．作圖象時(shí)，要使盡可能多的點(diǎn)在所作直線上，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能對(duì)稱(chēng)分布在所作直線兩側(cè)．離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)是錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，

9、可舍去不予考慮．5．小車(chē)應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器且先接通電源再放手.,A．用天平稱(chēng)出小車(chē)和小桶及內(nèi)部所裝砂子的質(zhì)量B．按圖裝好實(shí)驗(yàn)器材C．把輕繩系在小車(chē)上并繞過(guò)定滑輪懸掛砂桶D．將電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在6 V電壓的蓄電池上，接通電源，放開(kāi)小車(chē)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)，并在紙帶上標(biāo)明小車(chē)質(zhì)量E．保持小桶及其中砂子的質(zhì)量不變，增加小車(chē)上的砝碼個(gè)數(shù)，并記錄每次增加后的M值，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)F．分析每條紙帶，測(cè)量并計(jì)算出加速度的值,G．作a

10、－M關(guān)系圖象，并由圖象確定a－M關(guān)系(1)該同學(xué)漏掉的重要實(shí)驗(yàn)步驟是________，該步驟應(yīng)排在________步實(shí)驗(yàn)之后．(2)在上述步驟中，有錯(cuò)誤的是________，應(yīng)把________改為_(kāi)_______．(3)在上述步驟中，處理不恰當(dāng)?shù)氖莀_______，應(yīng)把________改為_(kāi)_______．,丙,答案：　ACD,2．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法中正確的是(　　)A．平衡摩擦力時(shí)，小桶應(yīng)用細(xì)

11、線通過(guò)定滑輪系在小車(chē)上，但小桶內(nèi)不能裝砂B．實(shí)驗(yàn)中無(wú)需始終保持小車(chē)和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于砂和小桶的質(zhì)量C．實(shí)驗(yàn)中如用縱坐標(biāo)表示加速度，用橫坐標(biāo)表示小車(chē)和車(chē)內(nèi)砝碼的總質(zhì)量，描出相應(yīng)的點(diǎn)在一條直線上，即可證明加速度與質(zhì)量成反比D．平衡摩擦力時(shí)，小車(chē)后面的紙帶必須連好，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)過(guò)程中紙帶也要受阻力,答案：　D,3．在“探究物體的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是(　　)A．同時(shí)測(cè)出物體的質(zhì)量、加速度和力，能容易發(fā)現(xiàn)三者之間的

12、關(guān)系B．保持物體的質(zhì)量不變，一定要測(cè)出加速度的數(shù)值，才能找出加速度與力的關(guān)系C．可以利用物體做自由落體運(yùn)動(dòng)來(lái)探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系D．如果加速度與力的圖象是一條過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，則加速度與力成正比,答案：　D,4．如下圖所示，是某次利用氣墊導(dǎo)軌探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置安裝完畢后的示意圖，圖中A為砂桶和砂，B為定滑輪，C為滑塊及上面添加的砝碼，D為紙帶，E為電火花計(jì)時(shí)器，F(xiàn)為蓄電池，電壓為6 V，G是電鍵，請(qǐng)指出圖中的三處

13、錯(cuò)誤：,(1)________________________________________________________________________；(2)________________________________________________________________________；(3)___________________________________________________________

14、_____________．,答案：　(1)B接滑塊的細(xì)線應(yīng)水平(或與導(dǎo)軌平行)(2)C滑塊離計(jì)時(shí)器太遠(yuǎn)(3)E電火花計(jì)時(shí)器用的是220 V的交流電，不能接直流電,5．在探究加速度和力的關(guān)系時(shí)，我們使用了兩個(gè)完全相同的小車(chē)，水平拉小車(chē)的繩的另外一端分別掛有不同數(shù)目的鉤碼，設(shè)鉤碼的數(shù)目與對(duì)小車(chē)的拉力成正比，且操作符合實(shí)驗(yàn)要求．試根據(jù)下表中記錄的信息(表中小車(chē)位移單位為m)，得出加速度和力的關(guān)系為_(kāi)_______.,答案：　加速度和力成

15、正比,6．(2009·江蘇卷)“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示．(1)在平衡小車(chē)與桌面之間摩擦力的過(guò)程中，打出了一條紙帶如圖乙所示．計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02 s．從比較清晰的點(diǎn)起，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離．該小車(chē)的加速度a＝________m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字),(2)平衡摩擦力后，將5個(gè)相同的砝碼都放在小車(chē)上．掛上砝碼盤(pán)，然后每次從小車(chē)上取一個(gè)砝碼添加到砝

16、碼盤(pán)中，測(cè)量小車(chē)的加速度．小車(chē)的加速度a與砝碼盤(pán)中砝碼總重力F的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：,在桌面上畫(huà)出兩條平行線MN、PQ，并測(cè)出間距d.開(kāi)始時(shí)將木板置于MN處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到木板剛剛開(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．再將木板放回原處并按住，繼續(xù)向瓶中加水后，記下彈簧秤的示數(shù)F1，然后釋放木板，并用秒表記下木板運(yùn)動(dòng)到PQ處的時(shí)間t.,(1)木板的加速度可以用d、t表示為a＝________；為了減小測(cè)量加速度

17、的偶然誤差可以采用的方法是(一種即可)______．(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)F1的關(guān)系．下列圖象能表示該同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是________．,(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(chǎn)．可以改變滑動(dòng)摩擦力的大小b．可以更方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)c．可以比較精確地測(cè)出摩擦力的大小d．可以獲得更大的加速度以提高實(shí)驗(yàn)精確度,8．在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，采

18、用下圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，小車(chē)及車(chē)中砝碼的質(zhì)量用M表示，盤(pán)及盤(pán)中砝碼的質(zhì)量用m表示，小車(chē)的加速度可由小車(chē)后拖動(dòng)的紙帶由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打上的點(diǎn)計(jì)算出．,(1)當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足________時(shí)，才可以認(rèn)為繩對(duì)小車(chē)的拉力大小等于盤(pán)及盤(pán)中砝碼的重力．(2)一組同學(xué)在做加速度與質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，保持盤(pán)及盤(pán)中砝碼的質(zhì)量一定，改變小車(chē)及車(chē)中砝碼的質(zhì)量，測(cè)出相應(yīng)的加速度，采用圖象法處理數(shù)據(jù)．為了比較容易地確定出加速度a與質(zhì)量M的關(guān)系，應(yīng)該作a與___

19、_____的圖象．,(3)如下圖(a)為甲同學(xué)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)作出的a－F圖線，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)存在的問(wèn)題是________________________________________________________________________．(4)乙、丙同學(xué)用同一裝置做實(shí)驗(yàn)．畫(huà)出了各自得到的a－F圖線如圖(b)所示，兩個(gè)同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)的哪一個(gè)物理量取值不同？_______________________________________