（通用版）2018-2019版高考物理總復(fù)習(xí) 主題二 相互作用與運動定律 2.2.2實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系課件 新人教版.ppt

《（通用版）2018-2019版高考物理總復(fù)習(xí) 主題二 相互作用與運動定律 2.2.2實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系課件 新人教版.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（通用版）2018-2019版高考物理總復(fù)習(xí) 主題二 相互作用與運動定律 2.2.2實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系課件 新人教版.ppt（44頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

2.2.2實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系,一、實驗?zāi)康?.學(xué)會用控制變量法探究物理規(guī)律。2.探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。3.掌握利用圖象處理數(shù)據(jù)的方法。,二、實驗原理,采用控制變量法，在探究加速度與力、質(zhì)量三者關(guān)系時，先讓其中一個量保持不變來探究其他兩個量之間的關(guān)系。,1.控制小車的質(zhì)量M不變，分析加速度a與力F的關(guān)系。2.控制砝碼和小盤的質(zhì)量不變，即力F不變，改變小車的質(zhì)量M，分析加速度a與M的關(guān)系。三、實驗器材,電磁打點計時器、紙帶、復(fù)寫紙片、小車、一端附有定滑輪的長木板、小盤、細(xì)繩、交流電源、導(dǎo)線、天平(帶有一套砝碼)、薄木板、坐標(biāo)紙、刻度尺。,四、實驗步驟1.測質(zhì)量：用天平測量小盤的質(zhì)量m0和小車的質(zhì)量M0。2.安裝器材：按如圖所示將實驗器材安裝好(小車上不系繩)。,3.平衡摩擦力：把木板無滑輪的一端下面墊一薄木板，反復(fù)移動其位置，使小車在不掛小盤和砝碼的情況下，能沿木板做勻速直線運動(紙帶上相鄰點的間距相等)。,4.測a、F,(1)把小車停在打點計時器處，掛上小盤和砝碼，先接通電源，再讓小車拖著紙帶在木板上勻加速下滑，打出一條紙帶，紙帶記錄了小車的運動情況，取下紙帶并在紙帶上標(biāo)上號碼及此時所掛小盤和砝碼的總重力mg。(2)保持小車的質(zhì)量不變，改變小盤中砝碼的質(zhì)量，重復(fù)步驟(1)，多做幾次實驗，并記錄好相應(yīng)紙帶的編號及所掛小盤和砝碼的總重力m2g、m3g…,5.測a、M,(1)保持小車所受的合外力不變，在小車上加砝碼，接通電源后放開小車，用紙帶記錄小車的運動情況；取下紙帶，并在紙帶上標(biāo)上號碼及小車和砝碼的總質(zhì)量M1。(2)繼續(xù)在小車上增加砝碼，重復(fù)步驟(1)，多做幾次實驗，在每次實驗得到的紙帶上標(biāo)上號碼及小車和砝碼的總質(zhì)量M2、M3…,五、數(shù)據(jù)處理1.把小車在不同力作用下產(chǎn)生的加速度填在表中：,以a為縱坐標(biāo)、F為橫坐標(biāo)，根據(jù)數(shù)據(jù)作a－F圖象，用曲線擬合測量點，找出規(guī)律，分析a與F的關(guān)系。,2.把不同質(zhì)量的小車(小車和砝碼)在相同力的作用下產(chǎn)生的加速度大小填在表中：,3.實驗結(jié)論,(1)保持物體質(zhì)量不變時，物體的加速度a與所受力F成正比。(2)在力F不變時，物體的加速度a與質(zhì)量M成反比。,六、誤差分析1.系統(tǒng)誤差：本實驗用小盤和砝碼的總重力mg代替小車的拉力，而實際上小車所受的拉力要小于小盤和砝碼的總重力。小盤和砝碼的總質(zhì)量越接近于小車的質(zhì)量，誤差越大；反之，小盤和砝碼的總質(zhì)量越小于小車的質(zhì)量，由此引起的誤差就越小。因此，滿足小盤和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量的目的就是為了減小因?qū)嶒炘聿煌晟贫鸬恼`差。2.偶然誤差：摩擦力平衡不準(zhǔn)確、質(zhì)量測量不準(zhǔn)確、計數(shù)點間距測量不準(zhǔn)確、紙帶和細(xì)繩不嚴(yán)格與木板平行都會引起誤差。,七、注意事項1.平衡摩擦力時不要掛重物，整個實驗平衡了摩擦力后。不管以后是改變小盤和砝碼的質(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(yuǎn)大于小盤和砝碼的總質(zhì)量。3.改變拉力和小車質(zhì)量后，每次開始時小車應(yīng)盡量靠近打點計時器，并應(yīng)先接通電源，再放開小車，且應(yīng)在小車到達滑輪前按住小車。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(yīng)盡可能對稱分布在所作直線兩側(cè)。,要點一實驗原理和實驗方法[例1]在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中，滲透了研究問題的多種科學(xué)方法：,(1)實驗環(huán)境的等效法：_____________________________；(2)實驗條件設(shè)計的科學(xué)方法：______________________；(3)實驗原理的簡化：_____________________________，即當(dāng)小車質(zhì)量M車?m沙時，細(xì)繩對小車的拉力大小近似等于沙及桶的總重力m沙g；,答案(1)平衡摩擦力法(2)控制變量法(3)近似法(4)圖象法(5)化曲為直法,要點二數(shù)據(jù)處理和誤差分析[例2]某同學(xué)設(shè)計了一個探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m的關(guān)系的實驗，如圖1所示，圖甲為實驗裝置簡圖(交流電的頻率為50Hz)。,圖1,(1)圖乙為某次實驗得到的紙帶，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為________m/s2(保留兩位有效數(shù)字)。,圖2,思路點撥解答本題時可按以下思路進行分析：,(3)由圖可分析，當(dāng)加速度a為零時，拉力F并不為零，說明實驗前沒有平衡摩擦力或者未完全平衡摩擦力。答案見解析,方法總結(jié)實驗數(shù)據(jù)的處理方法——圖象法、“化曲為直”法,(1)研究加速度a和力F的關(guān)系以加速度a為縱坐標(biāo)，力F為橫坐標(biāo)，根據(jù)測量數(shù)據(jù)描點，然后作出圖象，如圖所示，若圖象是一條通過原點的直線，就能說明a與F成正比。,要點三創(chuàng)新方案設(shè)計[例3]兩個相同的小車并排放在光滑水平桌面上，小車前端系上細(xì)線，線的另一端跨過定滑輪各掛一個小盤，盤里分別放有不同質(zhì)量的砝碼(圖3甲)。小車所受的水平拉力F的大小可以認(rèn)為等于砝碼(包括砝碼盤)所受的重力大小。小車后端也系有細(xì)線，用一只夾子夾住兩根細(xì)線(圖乙)，控制兩輛小車同時開始運動和結(jié)束運動。,圖3,解析實驗過程中，當(dāng)兩小車質(zhì)量相同時，砝碼(包括砝碼盤)重力越大，相同時間內(nèi)位移越大，則加速度越大，進行實驗時會發(fā)現(xiàn)，加速度與所受拉力成正比；若砝碼重力不變，即拉力不變時，質(zhì)量越大的小車，相同時間內(nèi)位移越小，即加速度越小，進行測量分析知，加速度與質(zhì)量成反比。如果砝碼(包括砝碼盤)的重力G遠(yuǎn)小于小車的重力Mg時，G近似等于拉力F。答案加速度與拉力成正比加速度與質(zhì)量成反比G?Mg,方法總結(jié),(1)控制變量法：當(dāng)研究多個物理量的變化規(guī)律時，為了簡便，可設(shè)計保持其他物理量不變，只研究剩余兩個變化物理量的關(guān)系，這種方法叫做控制變量法。兩個相同的小車放在光滑水平面上，前端各系一條細(xì)繩，繩的另一端跨過定滑輪各掛一個小盤，盤中各放數(shù)目不等的砝碼，就可以驗證質(zhì)量一定的條件下，加速度與力的關(guān)系。,(2)對比實驗法：對比實驗法在物理實驗中經(jīng)常用到。兩小車后端各系一條細(xì)繩，一起被一個夾子夾著而使小車靜止(如圖所示)。打開夾子，兩小車同時開始運動，關(guān)上夾子，兩小車同時停下來。用刻度尺測出兩小車通過的位移，位移之比就等于它們的加速度之比。,1.如圖4所示為“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗裝置圖，以下做法正確的是(),A.平衡摩擦力時，應(yīng)將重物用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上B.本實驗中探究的方法是控制變量法,C.實驗時，先放開小車，后接通電源D.“重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量”這一條件如不滿足，對探究結(jié)果也不會產(chǎn)生影響,圖4,解析平衡摩擦力時，應(yīng)使小車在不受拉力作用下拖動紙帶做勻速直線運動，A錯誤；實驗中采用控制變量法，即探究加速度與合力關(guān)系時控制小車質(zhì)量不變，研究加速度與小車質(zhì)量關(guān)系時要控制拉力不變，B正確；實驗時，先接通電源打點，后放開小車拖動紙帶運動，C錯誤；為減小實驗誤差，實驗時必須做到重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，D錯誤。答案B,2.(多選)按實驗要求組裝好器材后，應(yīng)按一定步驟進行實驗，下述操作步驟的合理順序是(),①保持重物的質(zhì)量不變，在小車?yán)锛禹来a，測出加速度，重復(fù)幾次②保持小車質(zhì)量不變，改變重物的質(zhì)量，測出加速度，重復(fù)幾次③用天平測出小車和重物的質(zhì)量④平衡摩擦力，使小車近似做勻速直線運動,A.③④⑤①②⑥B.③⑤④①②⑥C.④③⑤①②⑥D(zhuǎn).④③⑤②①⑥解析探究a與F的關(guān)系與探究a與m的關(guān)系的順序可互換。答案CD,3.(多選)如圖5所示是在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)描繪出的三條a－F圖線，下列說法中正確的是(),A.三條傾斜直線所對應(yīng)繩的拉力相同B.三條傾斜直線所對應(yīng)的小車和砝碼的總質(zhì)量不同C.直線1對應(yīng)的小車和砝碼的總質(zhì)量最大D.直線3對應(yīng)的小車和砝碼的總質(zhì)量最大,圖5,答案BD,4.“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中，在研究小車的加速度a和小車的質(zhì)量M的關(guān)系時，由于沒有始終滿足M?m(m為沙桶及沙桶中沙的質(zhì)量)的條件，結(jié)果得到的圖象應(yīng)是(),答案D,5.如圖6所示是某同學(xué)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時，已接通電源正要釋放紙帶時的情況，請你指出該同學(xué)的五個差錯；,圖6,(1)電源________；(2)電磁打點計時器位置________；(3)滑輪位置________；(4)小車位置________；(5)長木板____________________。,解析探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時，電磁打點計時器應(yīng)使用低壓(6V)交流電源，且要固定在長木板無滑輪的一端，即應(yīng)靠右端；釋放紙帶時小車應(yīng)靠近打點計時器；連接小車的細(xì)線應(yīng)保持水平，故應(yīng)調(diào)節(jié)滑輪位置使拉線水平；實驗時應(yīng)平衡摩擦力，使小車所受重力沿斜面方向的分力與小車所受摩擦力平衡，故應(yīng)墊高長木板右端平衡摩擦力。答案(1)應(yīng)用6V交流電源(2)應(yīng)靠右端(3)應(yīng)使拉線水平(4)應(yīng)靠近打點計時器(5)應(yīng)墊高右端平衡摩擦力,6.某實驗小組利用圖7所示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。,圖7,(1)下列做法正確的是________(填字母代號)。A.調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳緣K的細(xì)繩與長木板保持平行B.在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動摩擦力時，將裝有砝碼的砝碼桶通過定滑輪拴在木塊上C.實驗時，先放開木塊再接通打點計時器的電源D.通過增減木塊上的砝碼改變質(zhì)量時，不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度,(2)圖8是甲、乙兩同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的圖象。,形成圖線甲的原因是________________________________。形成圖線乙的原因是________________________________。,圖8,解析(1)實驗中細(xì)繩要與長木板保持平行，A項正確；平衡摩擦力時不能將裝有砝碼的砝碼桶通過細(xì)繩繞過滑輪拴在木塊上，這樣無法平衡摩擦力，B項錯誤；實驗時應(yīng)先接通打點計時器的電源再放開木塊，C項錯誤；平衡摩擦力后，改變木塊上的砝碼的質(zhì)量后不再需要重新平衡摩擦力，D項正確。(2)圖線甲中F＝0時，木塊就有了加速度，可見是長木板傾角過大。圖線乙中，有了拉力時，加速度仍為0，說明未平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠。答案(1)AD(2)長木板傾角過大未平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠,7.某同學(xué)利用圖9(a)所示實驗裝置及數(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(b)所示。實驗中小車(含發(fā)射器)的質(zhì)量為200g，實驗時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算機得到?；卮鹣铝袉栴}：,圖9,(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(b)可知，a－m圖線不經(jīng)過原點，可能的原因是____________________________________________________。(3)若利用本實驗裝置來驗證“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，則實驗中應(yīng)采取的改進措施是_______，鉤碼的質(zhì)量應(yīng)滿足的條件是____________。,解析(1)由圖象可知小車的加速度與鉤碼的質(zhì)量成非線性關(guān)系。(2)a－m圖線不經(jīng)過原點，在m軸上有截距，即掛上鉤碼后小車加速度仍為零，可能的原因是存在摩擦力。(3)本實驗直接以鉤碼所受重力mg作為小車受到的合外力，則應(yīng)采取的措施是調(diào)節(jié)軌道的傾斜度以平衡摩擦力，鉤碼的質(zhì)量應(yīng)滿足的條件是遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。答案(1)非線性(2)存在摩擦力(3)調(diào)節(jié)軌道的傾斜度以平衡摩擦力遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量,