高考物理一輪復(fù)習(xí) 第3章 實(shí)驗(yàn)4 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系課件.ppt

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實(shí)驗(yàn)四探究加速度與力 質(zhì)量的關(guān)系 注意事項(xiàng)1 實(shí)驗(yàn)方法 控制變量法 2 平衡摩擦力 在平衡摩擦力時(shí) 不要懸掛小盤 但小車應(yīng)連著紙帶且接通電源 用手給小車一個(gè)初速度 如果在紙帶上打出的點(diǎn)的間隔是均勻的 表明小車受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡 3 實(shí)驗(yàn)條件 只有滿足M m 小盤和砝碼的總重力才可視為小車受到的拉力 4 一先一后一按住 改變拉力和小車質(zhì)量后 每次開始時(shí)小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 并應(yīng)先接通電源 后放開小車 且應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前按住小車 5 作圖 作圖時(shí)兩軸標(biāo)度比例要適當(dāng) 各量須采用國際單位 這樣作圖線時(shí) 坐標(biāo)點(diǎn)間距不至于過密 誤差會小些 誤差分析1 因?qū)嶒?yàn)原理不完善引起的誤差 本實(shí)驗(yàn)用小盤和砝碼的總重力mg代替小車的拉力 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)量測量不準(zhǔn)確 計(jì)數(shù)點(diǎn)間距測量不準(zhǔn)確 紙帶和細(xì)繩不嚴(yán)格與木板平行都會引起誤差 熱點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理與基本操作 B 實(shí)驗(yàn)時(shí) 應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源 再放開小車C 每改變一次小車的質(zhì)量 都需要改變墊入的小木塊的厚度D 先保持小車質(zhì)量不變 研究加速度與力的關(guān)系 再保持小車受力不變 研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系 最后歸納出加速度與力 質(zhì)量的關(guān)系 3 本實(shí)驗(yàn)的目的是 探究加速度和力 質(zhì)量的關(guān)系 所以不能把牛頓第二定律當(dāng)成已知的公式來使用 故A錯(cuò)誤 使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí) 都應(yīng)該先接通電源 后釋放紙帶 故B正確 平衡摩擦力后 tan 與重物的質(zhì)量無關(guān) 所以不用再次平衡摩擦力 故C錯(cuò)誤 本實(shí)驗(yàn)采用控制變量法 故D正確 答案 1 平衡摩擦力 2 m M 3 BD 變式訓(xùn)練 1 在 探究加速度與力 質(zhì)量的關(guān)系 時(shí)采用如圖2所示的實(shí)驗(yàn)裝置 小車及車中砝碼質(zhì)量為M 砂桶及砂的質(zhì)量為m 1 若已平衡摩擦力 在小車做勻加速直線運(yùn)動過程中 繩的張力大小T 當(dāng)M與m的大小滿足 時(shí) 才可認(rèn)為繩子對小車的拉力大小等于砂和砂桶的重力 2 某同學(xué)在保持砂和砂桶質(zhì)量m一定的條件下 探究小車加速度a與質(zhì)量M的關(guān)系 其具體操作步驟如下 則做法合理的有 A 平衡摩擦力時(shí) 砂桶應(yīng)用細(xì)線通過定滑輪系在小車上且小車后面的紙帶也必須連好B 每次改變小車質(zhì)量M時(shí) 都需要重新平衡摩擦力 2 平衡摩擦力時(shí) 應(yīng)在不掛砂桶的情況下讓小車帶著紙帶勻速下滑來平衡摩擦力 A錯(cuò)誤 每次改變小車質(zhì)量M時(shí) 不需要重新平衡摩擦力 B錯(cuò)誤 實(shí)驗(yàn)時(shí) 先接通計(jì)時(shí)器的電源 再放開小車 C正確 小車運(yùn)動的加速度必須由紙帶上的測量數(shù)據(jù)計(jì)算得到 D錯(cuò)誤 例2 一小組的同學(xué)用如圖3所示裝置做 探究物體質(zhì)量一定時(shí) 加速度與力的關(guān)系 的實(shí)驗(yàn) 熱點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理及誤差分析 1 下列說法正確的有 A 平衡摩擦力時(shí) 用細(xì)線一端掛空砝碼盤 另一端與小車相連 將木板適當(dāng)傾斜 使小車在木板上近似做勻速直線運(yùn)動B 每次改變砝碼及砝碼盤總質(zhì)量之后 應(yīng)重新平衡摩擦力C 應(yīng)讓砝碼及砝碼盤總質(zhì)量遠(yuǎn)大于小車及里面鉤碼的總質(zhì)量D 砝碼及砝碼盤總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車及里面鉤碼總質(zhì)量時(shí) 可以近似認(rèn)為小車受到的拉力等于砝碼及砝碼盤的重力 2 圖4甲為實(shí)驗(yàn)中按規(guī)范操作打出的一條紙帶的一部分 從比較清晰的點(diǎn)跡起 在紙帶上標(biāo)出了連續(xù)的5個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A B C D E 相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間都有4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)沒有標(biāo)出 用刻度尺分別測量出A點(diǎn)到B C D E的距離如圖4甲所示 已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在頻率為50Hz的交流電源上 則此次實(shí)驗(yàn)中小車運(yùn)動加速度的測量值a m s2 結(jié)果保留兩位有效數(shù)字 3 某同學(xué)平衡摩擦力后 改變砝碼盤中砝碼的質(zhì)量 分別測量出小車的加速度a 以砝碼盤及砝碼的重力F為橫坐標(biāo) 以小車的加速度a為縱坐標(biāo) 得到如圖乙所示的a F圖線 則圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)的主要原因是 解析 1 平衡摩擦力時(shí) 應(yīng)將細(xì)線從小車上取下 輕輕推動小車 使小車沿木板運(yùn)動 通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出來的紙帶判斷小車是否勻速運(yùn)動 A錯(cuò)誤 每次改變砝碼及砝碼盤總質(zhì)量之后 不需要重新平衡摩擦力 B錯(cuò)誤 應(yīng)讓砝碼及砝碼盤總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車及里面鉤碼的總質(zhì)量 C錯(cuò)誤 砝碼及砝碼盤總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車及里面鉤碼的總質(zhì)量時(shí) 可以近似認(rèn)為小車受到的拉力等于砝碼及砝碼盤的重力 D正確 變式訓(xùn)練 2 如圖5所示為某同學(xué)探究加速度與力和質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置 兩個(gè)相同質(zhì)量的小車放在光滑水平板上 前端各系一條細(xì)繩 繩的一端跨過定滑輪各掛一個(gè)小盤 盤中可放砝碼 兩小車后端各系一條細(xì)繩 一起被夾子夾著使小車靜止 打開夾子 兩小車同時(shí)開始運(yùn)動 關(guān)上夾子 兩小車同時(shí)停下來 用刻度尺測出兩小車的位移 下表是該同學(xué)在幾次實(shí)驗(yàn)中記錄的數(shù)據(jù) 請回答下述問題 1 在每一次實(shí)驗(yàn)中 甲 乙兩車的位移之比等于 之比 請簡要說明實(shí)驗(yàn)原理 2 第一次實(shí)驗(yàn)控制了 不變 在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)可得出的結(jié)論是 3 第二次實(shí)驗(yàn)控制了 不變 在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)可得出的結(jié)論是 4 第三次實(shí)驗(yàn)時(shí) 該同學(xué)先測量了甲車的位移 再根據(jù)前兩次實(shí)驗(yàn)結(jié)論 計(jì)算出乙車應(yīng)該發(fā)生的位移 然后再測量了乙車的位移 結(jié)果他高興地發(fā)現(xiàn) 理論的預(yù)言與實(shí)際符合得相當(dāng)好 請問 他計(jì)算出的乙車的位移應(yīng)該是 以本實(shí)驗(yàn)為背景 通過改變實(shí)驗(yàn)條件 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)置題目 不脫離教材而又不拘泥教材 體現(xiàn)開放性 探究性 設(shè)計(jì)性等特點(diǎn) 熱點(diǎn)三實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新 例3 2014 新課標(biāo)全國卷 某同學(xué)利用圖7甲所示實(shí)驗(yàn)裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)獲得了小車加速度a與鉤碼的質(zhì)量m的對應(yīng)關(guān)系圖 如圖乙所示 實(shí)驗(yàn)中小車 含發(fā)射器 的質(zhì)量為200g 實(shí)驗(yàn)時(shí)選擇了不可伸長的輕質(zhì)細(xì)繩和輕定滑輪 小車的加速度由位移傳感器及與之相連的計(jì)算機(jī)得到 回答下列問題 1 根據(jù)該同學(xué)的結(jié)果 小車的加速度與鉤碼的質(zhì)量成 填 線性 或 非線性 關(guān)系 2 由圖乙可知 a m圖線不經(jīng)過原點(diǎn) 可能的原因是 3 若利用本實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證 在小車質(zhì)量不變的情況下 小車的加速度與作用力成正比 的結(jié)論 并直接以鉤碼所受重力mg作為小車受到的合外力 則實(shí)驗(yàn)中應(yīng)采取的改進(jìn)措施是 鉤碼的質(zhì)量應(yīng)滿足的條件是 解析 1 把圖乙中的點(diǎn)用平滑線連接后 可以看出 a m圖線是曲線即非線性 2 由圖像可知 小車受到鉤碼的拉力作用 但加速度仍為零 可能的原因是小車還受到摩擦力的作用 3 改進(jìn)措施 第一圖線不過原點(diǎn) 要平衡摩擦力 所以調(diào)整軌道的傾斜度 第二 要使小車受到合外力等于鉤碼的重力 要求鉤碼質(zhì)量不能太大 即遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量 答案 1 非線性 2 存在摩擦力 3 調(diào)整軌道傾斜度以平衡摩擦力遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量 變式訓(xùn)練 3 圖8為測量物塊與水平桌面之間動摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖 實(shí)驗(yàn)步驟如下 用天平測量物塊和遮光片的總質(zhì)量M 重物的質(zhì)量m 用游標(biāo)卡尺測量遮光片的寬度d 用米尺測量兩光電門之間的距離x 調(diào)整輕滑輪 使細(xì)線水平 讓物塊從光電門A的左側(cè)由靜止釋放 用數(shù)字毫秒計(jì)分別測出遮光片經(jīng)過光電門A和光電門B所用的時(shí)間 tA和 tB 求出加速度a 多次重復(fù)步驟 求a的平均值 根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求出動摩擦因數(shù) 回答下列問題 1 測量d時(shí) 某次游標(biāo)卡尺 主尺的最小分度為1mm 的示數(shù)如圖9所示 其讀數(shù)為 cm 4 如果細(xì)線沒有調(diào)整到水平 由此引起的誤差屬于 填 偶然誤差 或 系統(tǒng)誤差