浙江省高考物理三輪沖刺 實(shí)驗(yàn)（3）探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系課件

實(shí)驗(yàn)(3):探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系一、實(shí)驗(yàn)原理圖二、基本實(shí)驗(yàn)要求1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究物體的加速度與它所受的合力、質(zhì)量的定量關(guān)系。(2)學(xué)會(huì)用控制變量法研究物理規(guī)律。(3)學(xué)會(huì)靈活運(yùn)用圖象法處理物理問(wèn)題的方法(化曲為直)。2.實(shí)驗(yàn)原理在探究加速度a與合力F及質(zhì)量m的定量關(guān)系時(shí),用到的基本方法是控制變量法,即:(1)保持m一定時(shí),改變物體受力F測(cè)出加速度a,用圖象法研究a與F的關(guān)系;(2)保持F一定時(shí),改變物體質(zhì)量m測(cè)出加速度a,用圖象法研究a與m的關(guān)系。3.實(shí)驗(yàn)器材小車、砝碼、小盤、細(xì)繩、夾子、一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板、墊木、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、低壓交流電源、復(fù)寫紙、導(dǎo)線兩根、紙帶、天平、刻度尺等。4.實(shí)驗(yàn)步驟(1)用天平測(cè)出小車和盛有砝碼的小盤的質(zhì)量m和m,把數(shù)據(jù)記錄在表格中。(2)按實(shí)驗(yàn)裝置圖把實(shí)驗(yàn)器材安裝好,使長(zhǎng)木板有滑輪的一端伸出桌面。(3)在長(zhǎng)木板不帶定滑輪的一端下面墊上墊木,通過(guò)前后移動(dòng),來(lái)平衡小車的摩擦力。(4)把細(xì)線系在小車上并跨過(guò)定滑輪,此時(shí)要調(diào)節(jié)定滑輪的高度使細(xì)線與木板平行。(5)將小車放于靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處,在小盤里放入適量的砝碼,接通電源,放開(kāi)小車得到一打好點(diǎn)的紙帶(注意不要讓小車撞到定滑輪)。(6)保持小車的質(zhì)量不變,改變砝碼的質(zhì)量,按上面步驟再做多次實(shí)驗(yàn)。(7)算出每條紙帶加速度的值并記錄在表格中。(8)保持小盤內(nèi)砝碼質(zhì)量不變,在小車上放鉤碼改變小車的質(zhì)量,重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)。把各次實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)填入表內(nèi)。(9)用縱坐標(biāo)表示加速度a、橫坐標(biāo)表示合外力F,即砝碼和小盤的總重力mg,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描出相應(yīng)的點(diǎn),作出a-F圖線。(10)用縱坐標(biāo)表示加速度a、橫坐標(biāo)表示小車質(zhì)量的倒數(shù),在坐標(biāo)系中根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描出相應(yīng)的點(diǎn)并作圖線。5.數(shù)據(jù)處理(1)求加速度:在每條紙帶上都選取一段比較理想的部分,按照“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中求加速度的方法,計(jì)算出各條紙帶對(duì)應(yīng)的加速度的值。(2)以a為縱坐標(biāo)、F為橫坐標(biāo),根據(jù)各組數(shù)據(jù)描點(diǎn)、連線,如果這些點(diǎn)在一條過(guò)原點(diǎn)的直線上,說(shuō)明a與F成正比。如圖甲所示。 (3)以a為縱坐標(biāo)、 為橫坐標(biāo),根據(jù)各組數(shù)據(jù)描點(diǎn)、連線,如果這些點(diǎn)在一條過(guò)原點(diǎn)的直線上,說(shuō)明a與m成反比。如圖乙所示。6.注意事項(xiàng)(1)平衡摩擦力時(shí)不要掛小桶,應(yīng)連著紙帶,且接通電源,判斷小車是否做勻速直線運(yùn)動(dòng)可以直接觀察,也可以用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶判定(各點(diǎn)間距離相等)。整個(gè)實(shí)驗(yàn)平衡了摩擦力后,不管以后是改變小盤和砝碼的質(zhì)量,還是改變小車及鉤碼的質(zhì)量,都不需要重新平衡摩擦力。(2)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程要確保砝碼和小桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量。7.誤差分析(1)因?qū)嶒?yàn)原理不完善引起誤差:本實(shí)驗(yàn)用小盤和砝碼的總重力mg代替小車受到的拉力,而實(shí)際上小車所受的拉力要小于小盤和砝碼的總重力。(2)摩擦力平衡不準(zhǔn)確、質(zhì)量測(cè)量不準(zhǔn)確、計(jì)數(shù)點(diǎn)間距測(cè)量不準(zhǔn)確、紙帶和細(xì)繩不嚴(yán)格與木板平行都會(huì)引起誤差?？键c(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)1實(shí)驗(yàn)原理和操作典例典例5(1)我們已經(jīng)知道,物體的加速度a同時(shí)跟合外力F和質(zhì)量m兩個(gè)因素有關(guān),要研究這三個(gè)物理量之間的定量關(guān)系的思想方法是。 (2)某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案如圖所示,她想用砂桶的重力表示小車受到的合外力F,為了減小這種做法帶來(lái)的實(shí)驗(yàn)誤差,她先做了兩方面的調(diào)整措施:考點(diǎn)1考點(diǎn)2a.用小木塊將長(zhǎng)木板無(wú)滑輪的一端墊高,目的是。 b.使砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量,目的是使拉小車的力近似等于。 (3)該同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)中打出的紙帶求加速度時(shí),處理方案有兩種:兩種方案中,你認(rèn)為選擇方案比較合理。 考點(diǎn)1考點(diǎn)2解析: (1)要研究三個(gè)物理量之間的定量關(guān)系的思想方法是控制變量法。(2)用小木塊將長(zhǎng)木板無(wú)滑輪的一端墊高,目的是平衡摩擦力。想用砂桶的重力表示小車受到的合外力F,為了減小這種做法帶來(lái)的實(shí)驗(yàn)誤差,應(yīng)使砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量,目的是使拉小車的力近似等于砂桶的重力。(3)利用實(shí)驗(yàn)中打出的紙帶求加速度時(shí),需要根據(jù) 利用逐差法計(jì)算,方案B比較合理。答案: (1)控制變量法(2)平衡摩擦力砂桶的重力(3)B考點(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)2數(shù)據(jù)處理與誤差分析典例典例6(1)用電火花計(jì)時(shí)器記錄紙帶運(yùn)動(dòng)的時(shí)間,電火花計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50 Hz,如圖為小車帶動(dòng)的紙帶上記錄的一些點(diǎn),在每相鄰兩點(diǎn)間都有四個(gè)點(diǎn)未畫出,從紙帶上測(cè)出x1=3.20 cm,x2=4.74 cm,x3=6.40 cm,x4=8.02 cm,x5=9.64 cm,x6=11.28 cm,x7=12.84 cm。該小車的加速度a=。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) 考點(diǎn)1考點(diǎn)2(2)在保持小車及車中的砝碼質(zhì)量m1一定,探究加速度與所受合外力的關(guān)系時(shí),由于平衡摩擦力時(shí)操作不當(dāng),兩位同學(xué)得到的a-F關(guān)系分別如圖中的甲、乙所示(a是小車的加速度,F是細(xì)線作用于小車的拉力)。其原因分別是:甲圖:;乙圖:。 考點(diǎn)1考點(diǎn)2解析: (1)給的紙帶有7段,去掉開(kāi)始的一段,取后6段,由逐差法求得小車加速度 。(2)甲圖:F=0,a0,說(shuō)明平衡摩擦力時(shí),長(zhǎng)木板的傾角過(guò)大了,乙圖:沒(méi)有平衡摩擦力或木板的傾角過(guò)小。答案: (1)1.62 m/s2(2)平衡摩擦力時(shí),長(zhǎng)木板的傾角過(guò)大了;沒(méi)有平衡摩擦力或木板的傾角過(guò)小了考點(diǎn)1考點(diǎn)2典例典例7如圖甲所示,某同學(xué)將力傳感器固定在小車上,然后把繩的一端固定在傳感器拉鉤上,用來(lái)測(cè)量繩對(duì)小車的拉力,探究在小車及傳感器總質(zhì)量不變時(shí)加速度跟它們所受拉力的關(guān)系,根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中作出了如圖乙所示的a-F圖象。甲 乙(1)本實(shí)驗(yàn)中是否仍需要砂和桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和傳感器的總質(zhì)量。(選填“是”或“否”)。 (2)由圖象求出小車和傳感器的總質(zhì)量為kg。 考點(diǎn)1考點(diǎn)2解析: (1)因傳感器可直接測(cè)出小車和傳感器受到的拉力,因此不需要保證砂和桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和傳感器的總質(zhì)量。(2)a-F圖象斜率為 ,由圖知圖象斜率k=1,則小車和傳感器的總質(zhì)量為1 kg。答案: (1)否(2)1