實驗探究加速度與力、質量的關系.ppt

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高考調研新課標高考總復習,高三物理（人教版）,實驗探究加速度與力、質量的關系,高考調研新課標高考總復習,高三物理（人教版）,一、實驗目的1．學會用控制變量法研究物理規(guī)律．2．驗證牛頓第二定律．3．掌握利用圖象處理數據的方法．,,,自主再現,高考調研新課標高考總復習,高三物理（人教版）,二、實驗原理1．探究加速度a與力F及質量M的關系時，應用的基本方法是控制變量法，即先控制一個參量——小車的質量M不變，討論加速度a與力F的關系，再控制砝碼和小盤的質量不變，即力F不變，改變小車質量M，討論加速度a與M的關系．2．實驗中需要測量的物理量和測量方法是：小車及砝碼的總質量M；用天平測出．小車受到的拉力F認為等于托盤和砝碼的總重力mg.小車的加速度a利用紙帶根據Δx＝aT2計算．,高考調研新課標高考總復習,高三物理（人教版）,三、實驗器材打點計時器、紙帶、復寫紙片、小車、一端附有定滑輪的長木板、小盤、砝碼、夾子、細繩、低壓交流電源、導線、天平(帶有一套砝碼)、刻度尺、坐標紙．四、實驗步驟1．用天平測出小車和小盤的質量M和M′，把數值記錄下來．2．按照如圖所示裝置把實驗器材安裝好，只是不把懸掛小盤的細線系在小車上(即不給小車加牽引力)．,高考調研新課標高考總復習,高三物理（人教版）,3．平衡摩擦力：在長木板的不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木塊，反復移動木板的位置，直至小車在斜面上運動時可以保持勻速運動狀態(tài)，這時小車拖著紙帶運動時受到的摩擦力恰好與小車所受重力在斜面方向上的分力平衡．4．把細繩系在小車上并繞過滑輪懸掛小盤，先接通電源再放開小車，打點計時器在紙帶上打下一系列的點．打點完成后切斷電源，取下紙帶，在紙帶上標上紙帶號碼．,高考調研新課標高考總復習,高三物理（人教版）,5．保持小車及車內砝碼的質量不變，在小盤內放入質量為m′的砝碼，重復步驟4.在小盤內分別放入質量為m″，m，…的砝碼，再重復步驟4.m′，m″，m…的數值都要記錄在紙帶上(或表格內)．6．在每條紙帶上都選取一段比較理想的部分，標明計數點，測量計數點間的距離，算出每條紙帶上的加速度的值．7．用縱坐標表示加速度，橫坐標表示力，根據實驗結果在坐標平面上畫出相應的點．若這些點在一條直線上，便證明了加速度與作用力成正比．,高考調研新課標高考總復習,高三物理（人教版）,8．保持砝碼和小盤的質量不變，在小車上依次加砝碼(也需作好記錄)，重復上述步驟，用縱坐標表示加速度a，橫坐標表示小車砝碼總質量的倒數，在坐標平面上根據實驗結果畫出相應的點，如果這些點是在一條直線上，就證明加速度與質量成反比．五、數據處理1．把小車在不同力作用下產生的加速度填在下表中：,高考調研新課標高考總復習,高三物理（人教版）,由以上數據畫出它的a－F關系圖象如圖所示．通過a－F關系圖象，我們可以得出小車的加速度a與力F成正比．2．把不同質量的小車在相同力作用下產生的加速度填在下表中：,高考調研新課標高考總復習,高三物理（人教版）,2．因實驗原理不完善造成誤差本實驗中用小盤和砝碼的總重力代替小車受到的拉力(實際上小車受到的拉力要小于小盤和砝碼的總重力)，存在系統(tǒng)誤差．小盤和砝碼的總質量越接近小車的質量，誤差就越大；反之，小盤和砝碼的總質量越小于小車的質量，誤差就越?。?高考調研新課標高考總復習,高三物理（人教版）,3．平衡摩擦力不準造成誤差在平衡摩擦力時，除了不掛小盤外；其他的都跟正式實驗一樣(比如要掛好紙帶，接通打點計時器)，勻速運動的標志是打點計時器打出的紙帶上各點的距離相等．,高考調研新課標高考總復習,高三物理（人教版）,高考調研新課標高考總復習,高三物理（人教版）,七、注意事項1．一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是調出一個合適的斜面，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量還是改變小車和砝碼的總質量，都不需要重新平衡摩擦力．,高考調研新課標高考總復習,高三物理（人教版）,3．每條紙帶必須在滿足小車與車上所加砝碼的總質量遠大于小盤和砝碼的總質量的條件下打出．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．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．,高考調研新課標高考總復習,高三物理（人教版）,一、實驗原理及操作例1在探究加速度與物體所受合外力和質量間的關系時，采用如圖所示的實驗裝置，小車及車中的砝碼質量用M表示，盤及盤中的砝碼質量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動的紙帶由打點計時器打上的點計算出：(1)當M與m的大小關系滿足________時，才可以認為繩子對小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力．(2)一組同學在先保持盤及盤中的砝碼質量一定，探究加速度與質量的關系，以下做法錯誤的是(),,,探究應用,高考調研新課標高考總復習,高三物理（人教版）,A．平衡摩擦力時，應將盤及盤中的砝碼用細繩通過定滑輪系在小車上B．每次改變小車的質量時，不需要重新平衡摩擦力C．實驗時，先放開小車，再接通打點計時器電源D．小車運動的加速度可用天平測出m以及小車質量M，直接用公式a＝mg/M求出,高考調研新課標高考總復習,高三物理（人教版）,(3)在保持小車及車中的砝碼質量M一定，探究加速度與所受合外力的關系時，由于平衡摩擦力時操作不當，二位同學得到的a－F關系，分別如圖甲、乙所示(a是小車的加速度、F是細線作用于小車的拉力)，其原因分別是：________.【解析】(1)在“探究加速度與力、質量的關系”實驗中，為了減小系統(tǒng)誤差，必須滿足m?M，才可以認為繩子對小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力．,高考調研新課標高考總復習,高三物理（人教版）,(2)平衡摩擦力時，不能將盤及盤中的砝碼用細繩通過定滑輪系在小車上，每次改變小車的質量時，不需要重新平衡摩擦力，實驗時，先接通打點計時器電源，再放開小車，小車運動的加速度應由打點計時器打出的紙帶求出，選項A、C、D錯誤．(3)甲圖當外力F為零時，小車就有加速度了，是因為平衡摩擦力時，長木板的傾角過大了，乙圖中對應一段外力F后才有加速度，是因為沒有平衡摩擦力或木板的傾角過?。?高考調研新課標高考總復習,高三物理（人教版）,二、數據處理與實驗結論的得出例2某學習小組的同學在用打點計時器探究物體的加速度與物體的質量之間的關系實驗中，不改變拉力，只改變物體的質量，得到了如下表所示的幾組數據，其中第3組數據還未算出加速度，但對應該組已打出了紙帶，如圖甲所示(長度單位：cm)，圖中各點為每5個打點選出的計數點(兩計數點間還有4個打點未標出),高考調研新課標高考總復習,高三物理（人教版）,(1)請由紙帶上的數據，計算出缺少的加速度值并填入表中(小數點后保留兩位數)．(2)請在圖乙中建立合適的坐標，將表中各組數據用小黑點描在坐標紙上，并作出平滑的圖線．,,,高考調研新課標高考總復習,高三物理（人教版）,(3)由圖象得出的結論是：________________________________________________________________________,高考調研新課標高考總復習,高三物理（人教版）,高考調研新課標高考總復習,高三物理（人教版）,三、創(chuàng)新實驗跟蹤訓練(2010山東理綜)某同學設計了如圖所示的裝置來探究加速度與力的關系．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滑的鉛筆以代替定滑輪，細繩的兩端分別于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F0，以此表示滑動摩擦力的大?。賹⒛景宸呕卦幉醋?，繼續(xù)向瓶中加水后，記下彈簧秤的示數F1，然后釋放木板，并用秒表記下木板運動到PQ處的時間t.,高考調研新課標高考總復習,高三物理（人教版）,(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用的方法是(一種即可)________.(2)改變瓶中水的質量重復實驗，確定加速度a與彈簧秤示數F1的關系．下列圖像能表示該同學實驗結果的是________．,高考調研新課標高考總復習,高三物理（人教版）,(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．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據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誘思啟導(1)該實驗研究對象是木板，F1是木塊受的合力嗎？(2)隨著瓶中水的增加，木板的加速度增加得越來越快還是越來越慢？,高考調研新課標高考總復習,高三物理（人教版）,【答案】(1)增大d，水的質量要比木板質量小得多(2)c(3)bc,高考調研新課標高考總復習,高三物理（人教版）,課后練習,