【一輪復(fù)習(xí)】高一物理課件 4.2 《實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系》 （）ppt

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,歡迎進(jìn)入物理課堂,4.2實(shí)驗(yàn):探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系,2020/4/29,加速度a=,用來(lái)描述物體的速度變化的快慢.2.力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因.3.利用打點(diǎn)后的紙帶測(cè)定物體加速度的計(jì)算公式為Δx=aT22,利用逐差法求加速度.,2020/4/29,1.實(shí)驗(yàn)原理保持物體的不變,測(cè)量物體在不同的力的作用下的,分析加速度與的關(guān)系;保持物體相同,測(cè)量不同質(zhì)量的物體在該力作用下的加速度,分析加速度與的關(guān)系.實(shí)驗(yàn)中取一個(gè)小車作為研究物體,需要測(cè)量的物理量有三個(gè):、小車所受的拉力、.小車的質(zhì)量可以用測(cè)量,要改變小車的質(zhì)量,可以在小車中增減;用小盤(pán)和砝碼牽引小車,使小車做勻加速運(yùn)動(dòng)的力與小盤(pán)和砝碼的重力相等,增減小盤(pán)中的砝碼就可以改變小車受到的力;在小車上安裝一條打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶,根據(jù)上打出的點(diǎn)來(lái)測(cè)量加速度.分析以上所測(cè)數(shù)據(jù),得出加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系.,2020/4/29,2.實(shí)驗(yàn)器材一端帶滑輪的光滑長(zhǎng)木板,,紙帶,細(xì)繩,小盤(pán),砝碼,,導(dǎo)線,電源,天平,.自我校對(duì)1.質(zhì)量加速度力所受力質(zhì)量小車的質(zhì)量小車的加速度天平砝碼紙帶2.小車打點(diǎn)計(jì)時(shí)器刻度尺,1.為了研究加速度跟力和質(zhì)量的關(guān)系，應(yīng)該采用的實(shí)驗(yàn)研究方法是()A.控制變量法B.假設(shè)法C.理想實(shí)驗(yàn)法D.圖象法【答案】A,2020/4/29,2.在利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，以下做法正確的是()A.平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將重物用細(xì)繩通過(guò)定滑輪系在小車上B.每次改變小車的質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力C.實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開(kāi)小車，后接通電源D.“重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量”這一條件如不滿足，對(duì)探究過(guò)程也不會(huì)產(chǎn)生影響【解析】從實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范等方面加以考慮.平衡摩擦力時(shí)，不把懸掛重物用細(xì)繩通過(guò)定滑輪系在小車上，即不對(duì)小車施加拉力.在木板無(wú)滑輪的一端下面墊一薄木塊，反復(fù)移動(dòng)其位置，直到拖在小車后面的紙帶上打出的點(diǎn)距均勻?yàn)橹?，故A錯(cuò)誤.設(shè)木板的傾角為θ，則平衡摩擦力后有mgsinθ=μmgcosθ,即tanθ=μ,θ與小車的質(zhì)量無(wú)關(guān)，故每次改變小車的質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力，所以B正確.實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源,待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后再放開(kāi)小車,故C錯(cuò)誤.實(shí)驗(yàn)要求重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，因?yàn)橹挥羞@樣，重物的重力才近似等于細(xì)繩對(duì)小車的拉力，故D錯(cuò)誤.,2020/4/29,【答案】B3.“在影響加速度的因素”的探究中發(fā)現(xiàn)()A.同一物體運(yùn)動(dòng)的速度越大，受到的合外力越大B.同一物體運(yùn)動(dòng)的速度變化越大，受到的合外力越大C.同一物體運(yùn)動(dòng)速度變化率越小，受到的合外力越小D.同一物體運(yùn)動(dòng)速度變化越快，受到的合外力越大【答案】CD,實(shí)驗(yàn)步驟1.用天平測(cè)出小盤(pán)的質(zhì)量(備用).,2020/4/29,2.如圖所示,把附有定滑輪的長(zhǎng)木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上,并使滑輪伸出桌面.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定于長(zhǎng)木板上沒(méi)有滑輪的一端,連接好電路.把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,一端固定在小車的后面,把細(xì)繩的一端拴在小車上,使細(xì)繩跨過(guò)滑輪.3.利用斜面平衡小車所受的摩擦力先去掉鉤碼,用墊塊墊起木板的后端,選擇合適的角度,在車后拖上紙帶.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)時(shí),用手給小車一個(gè)初速度.如果在紙帶上打出的點(diǎn)跡間隔基本均勻,就表明小車做勻速運(yùn)動(dòng),即,2020/4/29,小車受到的阻力跟它的重力沿斜面方向的分力平衡.(此處同學(xué)們可以在實(shí)驗(yàn)后再分析)4.在細(xì)繩下面系上小盤(pán),盤(pán)中放上一個(gè)小砝碼,記下小盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量,填入表1中.5.使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,先接通電源后放開(kāi)小車,紙帶隨著小車運(yùn)動(dòng),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打出一系列的小點(diǎn).6.取下紙帶,選定某點(diǎn),用刻度尺測(cè)量出出發(fā)點(diǎn)到該點(diǎn)的距離x,數(shù)出點(diǎn)的間隔得到時(shí)間t,根據(jù)a=算出加速度a,填入表1中.7.更換紙帶,增加砝碼個(gè)數(shù),重復(fù)上述步驟五次,把所有數(shù)據(jù)均填入表1中.8.用天平測(cè)出小車的質(zhì)量,填入表2中.9.如上圖所示,把附有定滑輪的長(zhǎng)木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上,并使滑輪伸出桌面.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定于長(zhǎng)木板上沒(méi)有滑輪的一,2020/4/29,端,連接好電路.把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,一端固定在小車的后面;把細(xì)繩的一端拴在小車上,使細(xì)繩跨過(guò)滑輪,下邊系上小盤(pán),盤(pán)中放上一個(gè)砝碼.10.使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,先接通電源后放開(kāi)小車,紙帶隨著小車運(yùn)動(dòng),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打出一系列的小點(diǎn).11.取下紙帶,選定某點(diǎn),用刻度尺測(cè)量出出發(fā)點(diǎn)到該點(diǎn)的距離x,數(shù)出點(diǎn)的間隔得到時(shí)間t,根據(jù)a=算出加速度a,填入表2中.12.更換紙帶,在小車中增加砝碼個(gè)數(shù),重復(fù)上述步驟7~9五次,把所有數(shù)據(jù)均填入表2中.表1,2020/4/29,表2,實(shí)驗(yàn)結(jié)論當(dāng)小車質(zhì)量不變時(shí),加速度與拉力成正比關(guān)系;當(dāng)拉力不變時(shí),加速度與小車質(zhì)量成反比關(guān)系.,2020/4/29,注意事項(xiàng)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)中必須滿足小車和砝碼的質(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)盡可能對(duì)稱分布在所作直線兩側(cè),離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)應(yīng)舍去.5.小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器且先接通電源再放手.要點(diǎn)1.考查實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題例1如圖所示為某同學(xué)做“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)，此時(shí)是他已接通電源正要釋放紙帶時(shí)的情況.請(qǐng)你指出該同學(xué)的五個(gè)差錯(cuò).,2020/4/29,①電源:;②電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置:;③滑輪位置:;④小車位置:;⑤長(zhǎng)木板:.【點(diǎn)撥】在做實(shí)驗(yàn)前應(yīng)仔細(xì)分析實(shí)驗(yàn)原理，嚴(yán)格操作實(shí)驗(yàn)過(guò)程，減少失誤，減小實(shí)驗(yàn)誤差.,2020/4/29,【解析】①應(yīng)用低于6V的交流電源;②應(yīng)靠右端，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要固定在長(zhǎng)平板的右端;③調(diào)節(jié)滑輪,使線與板平行;④小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器;⑤應(yīng)墊高右端以平衡摩擦力要點(diǎn)2.用控制變量法探究加速度與力的關(guān)系例2若測(cè)得某一物體的質(zhì)量m一定時(shí)，a與F的關(guān)系的有關(guān)數(shù)據(jù)資源如下表:,(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，畫(huà)出a-F圖象.(2)從圖象中可以判定:當(dāng)m一定時(shí)，a與F的關(guān)系為.,2020/4/29,【點(diǎn)撥】正確畫(huà)出a-F圖象是關(guān)鍵.【解析】(1)a-F圖象如圖所示.(2)正比.【點(diǎn)評(píng)】若a與F成正比，則圖象是一條過(guò)原點(diǎn)的直線.同時(shí)因?qū)嶒?yàn)中不可避免地出現(xiàn)誤差,研究誤差產(chǎn)生的原因，從而減小誤差增大實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，則在誤差范圍內(nèi)圖象應(yīng)是一條過(guò),2020/4/29,原點(diǎn)的直線.連線時(shí)應(yīng)使盡可能多的點(diǎn)在直線上，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)大致對(duì)稱的分布在直線兩側(cè)，離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)應(yīng)視為錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，不予考慮.由已知數(shù)據(jù)畫(huà)出圖，從而得出結(jié)論的方法是物理學(xué)中一種常用的重要方法.要點(diǎn)3.用控制變量法探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系某同學(xué)在做“當(dāng)外力一定時(shí)物體加速度與質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)，得到如下數(shù)據(jù).,2020/4/29,(1)請(qǐng)你為該同學(xué)畫(huà)出a-圖象.(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)論是【點(diǎn)撥】掌握?qǐng)D象法處理數(shù)據(jù)的思想方法是解決問(wèn)題的關(guān)鍵.【解析】在研究“當(dāng)外力一定時(shí)加速度與質(zhì)量的關(guān)系”時(shí)，應(yīng)以自變量作為橫坐標(biāo)，以因變量作為縱坐標(biāo)，運(yùn)用圖象法分析它們之間的關(guān)系.若以質(zhì)量m為橫坐標(biāo)、以加速度a為縱坐標(biāo)，則描點(diǎn)、畫(huà)線后，所得的圖象是一條曲線，如圖所示.該曲線是圓弧還是雙曲線？分析該曲線并不能確定加速度與質(zhì)量的關(guān)系;若以物體質(zhì)量的倒數(shù)1m為橫坐標(biāo)，以加速度a為縱坐標(biāo)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描點(diǎn)、畫(huà)線得出的圖象為一條過(guò)原點(diǎn)的直線（如圖）,它能直觀、準(zhǔn)確地得出加速度a與質(zhì)量倒數(shù)1m成正比，即在外力一定的情況下，物體加速度與質(zhì)量成反比.,2020/4/29,(1)如圖所示:(2)在外力一定的情況下，物體的加速度與質(zhì)量成反比.,2020/4/29,在利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶求運(yùn)動(dòng)物體的加速度時(shí)，錯(cuò)誤地利用公式Δx=［(x2-x1)+(x3-x2)+…+(xn+1-xn)］=aT2來(lái)求，實(shí)際上就成為Δx=(xn+1-x1)=aT2，這樣就等于只用了兩個(gè)數(shù)據(jù)，誤差必然較大.【例】實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，一木塊放在水平長(zhǎng)木板上，左側(cè)拴有一細(xì)軟線，跨過(guò)固定在木板邊緣的滑輪與一重物相連，木塊右側(cè)與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶相連.在重物牽引下，木塊在木板上向左運(yùn)動(dòng)，重物落地后，木塊繼續(xù)向左做勻減速運(yùn)動(dòng).圖乙給出了重物落地后，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的,2020/4/29,一些點(diǎn)，試根據(jù)給出的數(shù)據(jù)，求木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ,要求寫(xiě)出主要的運(yùn)算過(guò)程,結(jié)果保留兩位有效數(shù)字.(打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電頻率為50Hz，不計(jì)紙帶與木塊間的拉力,取重力加速度g=10m/s2),甲,2020/4/29,【錯(cuò)解】由給出的數(shù)據(jù)可知，重物落地后，木塊在連續(xù)相等的時(shí)間內(nèi)的位移分別為x1=7.72cm，x2=7.21cm，x3=6.71cm，x4=6.25cm,x5=5.76cm，x6=5.29cm，x7=4.81cm，x8=4.31cm.根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律知，(x2-x1)+（x3-x2）+…+(x8-x7)=7aT2,a=10-2m/s2=-3.0m/s2.重物落地后木塊只受滑動(dòng)摩擦力的作用，以m表示木塊的質(zhì)量，根據(jù)牛頓第二定律，有-μmg=ma，解得μ=0.30.,乙,2020/4/29,【剖析】在處理打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，求解運(yùn)動(dòng)物體的加速度時(shí)，要利用逐差法，這樣各個(gè)數(shù)據(jù)都被利用了，計(jì)算結(jié)果誤差較小.而利用上面的解法，只是利用了第一個(gè)和最后一個(gè)數(shù)據(jù)，誤差會(huì)較大.【正解】由給出的數(shù)據(jù)可知，重物落地后，木塊在連續(xù)相等的時(shí)間T內(nèi)的位移分別為x1=7.72cm，x2=7.21cm，x3=6.71cm，x4=6.25cm,x5=5.76cm，x6=5.29cm，x7=4.81cm，x8=4.31cm.以a表示加速度，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，有Δx=［(x5-x1)+(x6-x2)+(x7-x3)+(x8-x4)］=4aT2,又知T=0.04s，解得a=-3.0m/s2.重物落地后木塊只受滑動(dòng)摩擦力的作用，以m表示木塊的質(zhì)量，根據(jù)牛頓第二定律，有-μmg=ma,解得μ=0.30.【點(diǎn)評(píng)】本題也可以根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)先求出速度v,然后畫(huà)出v-t圖象,再求出v-t圖象的斜率,即為小車的加速度a.,同學(xué)們,來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全,