2012高中物理 4.2實驗探究加速度與力、質(zhì)量的關系課件 新人教版必修1

1、2．實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關系,1．探究加速度與力、質(zhì)量的關系2．學會用控制變量法探究物理規(guī)律．3．掌握利用圖象處理數(shù)據(jù)的方法．,1．采用控制變量法當研究對象有兩個以上的參量發(fā)生牽連變化時，我們設法控制某些參量使之不變，而研究其中兩個參量之間的變化關系的方法，是物理實驗中經(jīng)常采取的一種方法．本實驗有F、m、a三個參量，研究加速度a與F及m的關系時，我們應先控制一個參量不變，研究另外兩個參量之間的關系．在該實驗中要求先控制小車

2、的質(zhì)量m不變，改變小車所受的拉力F，討論a與F的關系；再控制小車所受的拉力F不變，改變小車的質(zhì)量m，討論a與m的關系．,2．要測量的物理量小車與其上砝碼的總質(zhì)量M——用天平測出．小車受的拉力F——用天平測出小盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量m，由F＝mg算出．小車的加速度a——通過打點計時器打出的紙帶測算出．,打點計時器、紙帶及復寫紙、小車、一端附有定滑輪的長木板、小盤和砝碼、細繩、低壓交流電源、天平(帶有一套砝碼)、刻度尺．,一、實驗步驟

3、1．用天平測小車和小桶的質(zhì)量M0和m0，并把數(shù)值記錄下來．2．按下圖所示把實驗器材安裝好(不要把懸掛小桶的細繩系在小車上．),3．平衡摩擦力：把木板無滑輪的一端下面墊一薄木板，反復移動其位置，直到打點計時器正常工作后不掛重物的小車在斜面上做勻速直線運動為止(紙帶上相鄰點間距相等)．4．把細繩系在小車上并繞過滑輪懸掛小桶．先接通電源再放開小車，用紙帶記錄小車的運動情況，取下紙帶，在打點紙帶上標上紙帶號碼及此時砂和小桶的總重力m1g.,

4、5．保持小車的質(zhì)量不變，改變小桶內(nèi)砂子的質(zhì)量，重復步驟4，多做幾次實驗，并記錄好相應紙帶及砂和小桶的總重力m2g、m3g、…6．保持砂和小桶的質(zhì)量不變，在小車上加放砝碼，并測出小車與所放砝碼的總質(zhì)量M，接通電源，放開小車用紙帶記錄小車的運動情況，取下紙帶并在紙帶上標上號碼．7．繼續(xù)在小車上加放砝碼，重復步驟6，多做幾次實驗，在每次得到的紙帶上標上號碼．,二、探究加速度與力、質(zhì)量的關系1．物體的質(zhì)量一定，探究加速度與受力關系(1)

5、根據(jù)逐差法求出加速度，可把數(shù)據(jù)填入下表,2．物體受力一定，探究加速度與質(zhì)量的關系(1)根據(jù)逐差法求出加速度，可把數(shù)據(jù)填入下表,在做“探究加速度與力、質(zhì)量的關系”的實驗時，計算出各紙帶的加速度后，將測得的反映加速度a和力F的關系的有關資料記錄在表(1)中，將測得的反映加速度a和質(zhì)量M的關系的資料記錄在表(2)中表(1),3．實驗方案的探究(1)測量加速度的方案采用較多的方案是使用打點計時器，在運動物體上安裝一條連接打點計時器的紙帶

6、，根據(jù)紙帶上打出的點來測量加速度．前面所述的實驗方案，就是利用這種方法求取加速度的．它是根據(jù)在勻變速直線運動中，連續(xù)相等的時間T內(nèi)的位移之差Δx＝aT2求出加速度．條件允許也可以采用氣墊導軌和光電門測加速度，也可利用傳感器和計算機．,(2)測量物體所受外力的方案由于我們上述測量加速度的方案只能適用于勻變速直線運動，所以我們必須給物體提供一個恒定的外力，并且要測量這個外力．上述參考案例提供的外力比較容易測量．,答案：　A,1．本實驗中用

7、小盤及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(因為小盤和砝碼也有加速度)，存在系統(tǒng)誤差，小盤和砝碼的總質(zhì)量越接近小車的質(zhì)量，誤差就越大．,2．由于操作不夠準確造成的誤差．(1)質(zhì)量的測量誤差．(2)測量紙帶上各點間的距離的誤差(讀數(shù)誤差)．(3)繩或紙帶與木板不平行造成的誤差．(4)平衡摩擦力不準確造成的誤差：平衡過度使小車合外力偏大，平衡不足使小車的合外力偏小，此時要注意勻速運動是恰好平衡

8、摩擦力的標志．,1．平衡摩擦力時不要掛重物，整個實驗平衡了摩擦力后，不管以后是改變盤和砝碼的質(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．實驗中必須滿足小車和砝碼的總質(zhì)量遠大于小盤和砝碼的總質(zhì)量．只有如此，砝碼和小盤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，都應是該紙帶上的平均加速度．4．作圖象時，要使盡可能多的點在所作直線上，不在直線上的點應盡可能對稱分布在所作直線兩側．離直線較遠的點是錯誤數(shù)據(jù)，

9、可舍去不予考慮．5．小車應靠近打點計時器且先接通電源再放手.,A．用天平稱出小車和小桶及內(nèi)部所裝砂子的質(zhì)量B．按圖裝好實驗器材C．把輕繩系在小車上并繞過定滑輪懸掛砂桶D．將電磁打點計時器接在6 V電壓的蓄電池上，接通電源，放開小車，打點計時器在紙帶上打下一系列點，并在紙帶上標明小車質(zhì)量E．保持小桶及其中砂子的質(zhì)量不變，增加小車上的砝碼個數(shù)，并記錄每次增加后的M值，重復上述實驗F．分析每條紙帶，測量并計算出加速度的值,G．作a

10、－M關系圖象，并由圖象確定a－M關系(1)該同學漏掉的重要實驗步驟是________，該步驟應排在________步實驗之后．(2)在上述步驟中，有錯誤的是________，應把________改為________．(3)在上述步驟中，處理不恰當?shù)氖莀_______，應把________改為________．,丙,答案：　ACD,2．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關系”的實驗中，下列說法中正確的是(　　)A．平衡摩擦力時，小桶應用細

11、線通過定滑輪系在小車上，但小桶內(nèi)不能裝砂B．實驗中無需始終保持小車和砝碼的質(zhì)量遠遠大于砂和小桶的質(zhì)量C．實驗中如用縱坐標表示加速度，用橫坐標表示小車和車內(nèi)砝碼的總質(zhì)量，描出相應的點在一條直線上，即可證明加速度與質(zhì)量成反比D．平衡摩擦力時，小車后面的紙帶必須連好，因為運動過程中紙帶也要受阻力,答案：　D,3．在“探究物體的加速度與力、質(zhì)量的關系”時，下列說法中正確的是(　　)A．同時測出物體的質(zhì)量、加速度和力，能容易發(fā)現(xiàn)三者之間的

12、關系B．保持物體的質(zhì)量不變，一定要測出加速度的數(shù)值，才能找出加速度與力的關系C．可以利用物體做自由落體運動來探究加速度與質(zhì)量的關系D．如果加速度與力的圖象是一條過原點的傾斜直線，則加速度與力成正比,答案：　D,4．如下圖所示，是某次利用氣墊導軌探究加速度與力、質(zhì)量關系的實驗裝置安裝完畢后的示意圖，圖中A為砂桶和砂，B為定滑輪，C為滑塊及上面添加的砝碼，D為紙帶，E為電火花計時器，F(xiàn)為蓄電池，電壓為6 V，G是電鍵，請指出圖中的三處

13、錯誤：,(1)________________________________________________________________________；(2)________________________________________________________________________；(3)___________________________________________________________

14、_____________．,答案：　(1)B接滑塊的細線應水平(或與導軌平行)(2)C滑塊離計時器太遠(3)E電火花計時器用的是220 V的交流電，不能接直流電,5．在探究加速度和力的關系時，我們使用了兩個完全相同的小車，水平拉小車的繩的另外一端分別掛有不同數(shù)目的鉤碼，設鉤碼的數(shù)目與對小車的拉力成正比，且操作符合實驗要求．試根據(jù)下表中記錄的信息(表中小車位移單位為m)，得出加速度和力的關系為________.,答案：　加速度和力成

15、正比,6．(2009·江蘇卷)“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關系”的實驗裝置如圖甲所示．(1)在平衡小車與桌面之間摩擦力的過程中，打出了一條紙帶如圖乙所示．計時器打點的時間間隔為0.02 s．從比較清晰的點起，每5個點取一個計數(shù)點，量出相鄰計數(shù)點之間的距離．該小車的加速度a＝________m/s2.(結果保留兩位有效數(shù)字),(2)平衡摩擦力后，將5個相同的砝碼都放在小車上．掛上砝碼盤，然后每次從小車上取一個砝碼添加到砝

16、碼盤中，測量小車的加速度．小車的加速度a與砝碼盤中砝碼總重力F的實驗數(shù)據(jù)如下表：,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?。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(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

17、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(zhì)量重復實驗，確定加速度a與彈簧秤示數(shù)F1的關系．下列圖象能表示該同學實驗結果的是________．,(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確度,8．在探究加速度與力、質(zhì)量的關系實驗中，采

18、用下圖所示的實驗裝置，小車及車中砝碼的質(zhì)量用M表示，盤及盤中砝碼的質(zhì)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，才可以認為繩對小車的拉力大小等于盤及盤中砝碼的重力．(2)一組同學在做加速度與質(zhì)量的關系實驗時，保持盤及盤中砝碼的質(zhì)量一定，改變小車及車中砝碼的質(zhì)量，測出相應的加速度，采用圖象法處理數(shù)據(jù)．為了比較容易地確定出加速度a與質(zhì)量M的關系，應該作a與___

19、_____的圖象．,(3)如下圖(a)為甲同學根據(jù)測量數(shù)據(jù)作出的a－F圖線，說明實驗存在的問題是________________________________________________________________________．(4)乙、丙同學用同一裝置做實驗．畫出了各自得到的a－F圖線如圖(b)所示，兩個同學做實驗時的哪一個物理量取值不同？_______________________________________