【與名師對話】2014年高考物理總復習 第5講 實驗研究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系課件 新人教版必修1

1、,F＝Ma,控制變量法,質(zhì)量M,力F,天平,托盤和砝碼,Δs＝aT 2,,打點計時器,低壓交流電源,刻度尺,四、實驗步驟及數(shù)據(jù)處理1．用天平測出小車和砝碼的總質(zhì)量M，小盤和砝碼的總質(zhì)量m，把數(shù)值記錄下來．2．按如圖所示把實驗器材安裝好，只是不把懸掛小盤的細繩系在車上，即不給小車加牽引力．,摩擦,阻力,接通電源,放開小車,切斷電源,5．保持小車和砝碼的質(zhì)量不變，在小盤里放入適量的砝碼，把小盤和砝碼的總質(zhì)量m′記錄下來，重復步驟4.在小

2、桶內(nèi)再放入適量砝碼，記錄下小盤和砝碼的總質(zhì)量m″，再重復步驟4.6．重復步驟5兩次，得到三條紙帶．7．在每條紙帶上都選取一段比較理想的部分，標明計數(shù)點，測量計數(shù)點間的距離，算出每條紙帶上的加速度的值．,正比,反比,五、注意事項1．一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是調(diào)出一個合適的斜面，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．在平衡摩擦力時，不要把懸掛小盤的細線系在小車上，即不要給小車加任何牽引力，并要讓小車拖著打點的

3、紙帶運動．2．實驗步驟2、3不需要重復，即整個實驗平衡了摩擦力后，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，都不需要重新平衡摩擦力．,3．每條紙帶必須在滿足小車與車上所加砝碼的總質(zhì)量遠大于小盤和砝碼的總質(zhì)量的條件下打出．只有如此，小盤和砝碼的總重力才可視為小車受到的拉力．4．改變拉力和小車質(zhì)量后，每次開始時小車應盡量靠近打點計時器，并應先接通電源，再放開小車，且應在小車到達滑輪前按住小車．5．作圖象時，要使盡可能

4、多的點分布在所作直線上，不在直線上的點應盡可能對稱分布在所作直線兩側(cè)．,6．作圖時兩軸標度比例要選擇適當，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．為提高測量精度(1)應舍掉紙帶上開頭比較密集的點，在后邊便于測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，即從開始點起，每五個點標出一個計數(shù)點，而相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T＝0.1 s.,六、實驗改進本實驗中可以用氣墊導軌來代替長木板，

5、這樣就省去了平衡小車摩擦力的麻煩，小車的加速度也可以利用傳感器，借助于計算機來處理．,(3)另兩組同學保持小車及車中的砝碼質(zhì)量M一定，探究加速度a與所受外力F的關(guān)系，由于他們操作不當，這兩組同學得到的a－F關(guān)系圖象分別如下圖甲、乙所示，其原因分別是：甲圖：_________________________；乙圖：__________________________。,(1)由甲圖中刻度尺讀出兩個光電門中心之間的距離s＝24 cm，由

6、乙圖中游標卡尺測得遮光條的寬度d＝________ cm.該實驗小組在做實驗時，將滑塊從甲圖所示位置由靜止釋放，由數(shù)字計時器可以讀出遮光條通過光電門1的時間Δt1，遮光條通過光電門2的時間Δt2，則滑塊經(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＝________，則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，實驗小組通過改變滑塊質(zhì)量總共做

7、了6組實驗，得到如下表所示的實驗數(shù)據(jù)．通過分析表中數(shù)據(jù)后，你得出的結(jié)論是________.,(3)現(xiàn)需通過圖象進一步驗證你的結(jié)論，請利用表格數(shù)據(jù)，在丙圖的坐標系中描點作出相應圖象．,(2)小車質(zhì)量增加時，加速度卻在減小，但兩者的乘積不變，在合外力不變的情況下，物體運動的加速度跟物體的質(zhì)量成反比．(3)描點連線如圖所示．,(對應學生用書P60)實驗數(shù)據(jù)的處理方法——圖象中的化曲為直法在用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)時，把原本是曲線的函數(shù)關(guān)系通

8、過控制條件或改變函數(shù)關(guān)系變成直線．,(3)實驗得到a與m的關(guān)系如圖乙所示，由此可知μ＝__(取兩位有效數(shù)字),(對應學生用書P60)1．(2012·高考安徽卷)圖甲為“驗證牛頓第二定律”的實驗裝置示意圖．砂和砂桶的總質(zhì)量為m，小車和砝碼的總質(zhì)量為M.實驗中用砂和砂桶總重力的大小作為細線對小車拉力的大?。?(1)實驗中，為了使細線對小車的拉力等于小車所受的合外力，先調(diào)節(jié)長木板一端滑輪的高度，使細線與長木板平行．接下來還需要進行

9、的一項操作是(　　)A．將長木板水平放置，讓小車連著已經(jīng)穿過打點計時器的紙帶，給打點計時器通電，調(diào)節(jié)m的大小，使小車在砂和砂桶的牽引下運動，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運動B．將長木板的一端墊起適當?shù)母叨?，讓小車連著已經(jīng)穿過打點計時器的紙帶，撤去砂和砂桶，給打點計時器通電，輕推小車，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運動,C．將長木板的一端墊起適當?shù)母叨?，撤去紙帶以及砂和砂桶，輕推小車，觀察判斷小車是否做勻速運動,(2)實驗中要進行

10、質(zhì)量m和M的選取，以下最合理的一組是(　　)A．M＝200 g，m＝10 g,15 g,20 g,25 g,30 g,40 gB．M＝200 g，m＝20 g,40 g,60 g,80 g,100 g,120 gC．M＝400 g，m＝10 g,15 g,20 g,25 g,30 g,40 gD．M＝400 g，m＝20 g,40 g,60 g,80 g,100 g,120 g,(3)圖乙是實驗中得到的一條紙帶，A，B，C

11、，D，E，F(xiàn)，G為7個相鄰的計數(shù)點，相鄰的兩個計數(shù)點之間還有四個點未畫出．量出相鄰的計數(shù)點之間的距離分別為sAB＝4.22 cm，sBC＝4.65 cm，sCD＝5.08 cm，sDE＝5.49 cm，sEF＝5.91 cm，sFG＝6.34 cm.已知打點計時器的工作頻率為50 Hz，則小車的加速度a＝________m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)．,2．(2012·舟山模擬)在探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中：(

12、1)某同學將實驗器材組裝成如圖所示．在接通電源進行實驗之前，請你指出該裝置中的錯誤或不妥之處：_________.,(2)改正實驗裝置后，該同學順利地完成了實驗．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(jié)果取兩位有效數(shù)字),[解析]　(1)打點計時器應使用交流電源，而實驗中使用的是干電池(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

13、會受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；實驗時小車應該靠近打點計時器，而實驗中小車初始位置離打點計時器太遠．,3．(2012·德州模擬)某組同學設計了“探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m的關(guān)系”實驗．圖(a)為實驗裝置簡圖，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，實驗中認為細繩對小車的拉力F等于細砂和小桶的總重量，小車運動的加速度a可用紙帶上打

14、出的點求得．,(1)圖(b)為某次實驗得到的紙帶，已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(jié)果均保留兩位有效數(shù)字),(2)在“探究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系”時，某同學按照自己的方案將實驗數(shù)據(jù)在坐標系中進行了標注，但尚未完成圖象(如圖所示)．請繼續(xù)幫助該同學作出坐標系中的圖象．,(3)在“探究加速度a與合力F的關(guān)系”時，該同學根據(jù)實

15、驗數(shù)據(jù)作出了加速度a與合力F的圖線如圖(c)，該圖線不通過坐標原點，試分析圖線不通過坐標原點的原因．答：_______________________,(2)將坐標系中各點連成一條直線，連接時應使直線過盡可能多的點，不在直線上的點應大致對稱地分布在直線的兩側(cè)，離直線較遠的點應視為錯誤數(shù)據(jù)，不予考慮，連線如圖所示．,(3)圖線與橫軸有截距，說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)見解析　(3)實

16、驗前沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠,4．(2013·銀川一中月考)下圖為研究加速度和力的關(guān)系的實驗裝置．,(1)在本實驗中，用鉤碼所受的重力大小當做小車所受的________，用DIS系統(tǒng)(數(shù)字化實驗系統(tǒng))測小車的加速度．在改變所掛鉤碼的數(shù)量，多次重復測量中，________(選填“需要”“不需要”)同時在小車上加減砝碼．,(2)根據(jù)在某次實驗中測得的多組數(shù)據(jù)可畫出a－F關(guān)系圖線(如右圖所示)．分析此圖線的OA段可得出的實驗結(jié)

17、論是_，此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是__(選填A、B、C、D其中一項)A．小車與軌道之間存在摩擦 B．導軌保持了水平狀態(tài)C．所掛鉤碼的總質(zhì)量太大 D．所用小車的質(zhì)量太大,(3)控制變量法是一種實驗研究的方法，某同學為了探究影響平拋運動水平射程的因素，通過改變拋出點的高度及初速度的方法做了6次實驗，實驗數(shù)據(jù)記錄如表．以下探究方案符合控制變量法的是________.,A.若探究水平射程與初速度的關(guān)系，可用表

18、中序號為1、3、5的實驗數(shù)據(jù)B．若探究水平射程與高度的關(guān)系，可用表中序號為1、3、5的實驗數(shù)據(jù)C．若探究水平射程與高度的關(guān)系，可用表中序號為2、4、6的實驗數(shù)據(jù)D．若探究水平射程與初速度的關(guān)系，可用表中序號為2、4、6的實驗數(shù)據(jù),[答案] (1)合外力　不需要(2)①在質(zhì)量不變的條件下，加速度與外力成正比?、贑(3)B,5．某同學設計了如圖所示的裝置來探究加速度與力的關(guān)系．彈簧秤固定在一合適的木板上，桌面的右邊緣固定一支表面光

19、滑的鉛筆以代替定滑輪，細繩的兩端分別與彈簧秤的掛鉤和礦泉水瓶連接．在桌面上畫出兩條平行線MN、PQ，并測出間距d.開始時將木板置于MN處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到木板剛剛開始運動為止，記下彈簧秤的示數(shù)F0，以此表示滑動摩擦力的大小．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動到PQ處的時間t.,①木板的加速度可以用d、t表示為a＝__________；為了減小測量加速度的偶然誤差可以采

20、用的方法是(一種即可)__________．②改變瓶中水的質(zhì)量重復實驗，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實驗結(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)點是__________．a(chǎn)．可以改變滑動摩擦力的大小b．可以更方便地獲取多組實驗數(shù)據(jù)c．可以比較精確地測出摩擦力的大小d．可以獲得更大的加速度以提高實驗精度,6．(2012·高考江蘇卷)為測定木塊與桌面之間的動

21、摩擦因數(shù)，小亮設計了如右圖所示的裝置進行實驗．實驗中，當木塊A位于水平桌面上的O點時，重物B剛好接觸地面．將A拉到P點，待B穩(wěn)定后靜止釋放，A最終滑到Q點．分別測量OP，OQ的長度h和s.改變h，重復上述實驗，分別記錄幾組實驗數(shù)據(jù)．,(1)實驗開始時，發(fā)現(xiàn)A釋放后會撞到滑輪．請?zhí)岢鰞蓚€解決方法．(2)請根據(jù)下表的實驗數(shù)據(jù)作出s－h(huán)關(guān)系的圖象.,(3)實驗測得A，B的質(zhì)量分別為m＝0.40 kg，M＝0.50 kg.根據(jù)s－h(huán)圖象可計算