高考物理总复习 实验4 探究加速度与力、质量的定量关系课件.ppt

实验四探究加速度与力 质量的定量关系 一 实验目的1 学会用控制变量法研究物理规律 2 验证牛顿第二定律 3 掌握利用图象处理数据的方法 二 实验原理探究加速度a与力f及质量m的关系时 应用的基本方法是控制变量法 即先控制一个参量 小车的质量m不变 讨论加速度a与力f的关系 再控制小盘和砝码的质量不变 即力f不变 改变小车质量m 讨论加速度a与m的关系 三 实验器材打点计时器 纸带 复写纸 小车 一端附有定滑轮的长木板 小盘 夹子 细绳 低压交流电源 导线 天平 刻度尺 砝码 四 实验步骤1 用天平测出小车和盛有砝码的小盘质量m和m 2 安装实验器材 如图1所示 五 实验数据的处理方法 图象法 化曲为直的方法1 探究加速度与力的关系以加速度a为纵坐标 以f为横坐标 根据测量的数据描点 然后作出图象 看图象否通过原点的直线 就能判断a与f是否成正比 六 注意事项1 平衡摩擦力 一定要做好平衡摩擦力的工作 也就是调出一个合适的斜面 使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小车受的摩擦阻力 在平衡摩擦力时 不要把悬挂小盘的细线系在小车上 即不要给小车加任何牵引力 并要让小车拖着打点的纸带运动 2 不重复平衡摩擦力 实验步骤2 3不需要重复 即整个实验平衡了摩擦力后 不管以后是改变小盘和砝码的总质量还是改变小车的质量 都不需要重新平衡摩擦力 例1 2014 深圳一模 用图3甲所示的装置做 验证牛顿第二定律 的实验 1 为了减小长木板对小车摩擦力的影响 必须在长木板 填 远离 或 靠近 滑轮的一端下面垫一块木板 反复移动木板的位置 直至小车能单独在长木板上做 运动 2 为了验证小车的加速度与其质量的定量关系 必须采用 3 保持小车受力不变 测量不同质量的小车在这个力作用下的加速度 某次实验中打出如图3乙所示的纸带 打点计时器电源的频率为50hz 则这个加速度值a m s2 答案 1 远离匀速直线 2 变量控制 或控制变量 3 0 8 或0 80 4 图略 例2 2015 揭阳模拟 用如图5所示的实验装置来验证牛顿第二定律 为消除摩擦力的影响 实验前必须平衡摩擦力 1 某同学平衡摩擦力时是这样操作的 将小车静止地放在水平长木板上 把木板不带滑轮的一端慢慢垫高 如图5乙 直到小车由静止开始沿木板向下滑动为止 请问这位同学的操作是否正确 如果不正确 应当如何进行 答 2 如果这位同学先如 1 中的操作 然后不断改变对小车的拉力f 他得到m 小车质量 保持不变情况下的a f图线是下图中的 填选项代号的字母 解析 1 小车由静止下滑 说明重力沿斜面的分力大于摩擦力 因此平衡过度 所以该同学的操作不正确 正确的操作应该为给小车一个初速度 小车能够带动纸带匀速下滑 2 如果这位同学先如 1 中的操作 导致平衡摩擦力过度 因此当小车上还没有挂沙和沙桶时 小车应该就已经有加速度了 故图象abd错误 c正确 9 近似法 控制变量法 平衡摩擦力法和化曲为直法 3 在 探究加速度与力的关系 时 保持小车的质量不变 改变小盘中砝码的质量 该同学根据实验数据作出了加速度a与合力f的关系图线如图10所示 该图线不通过坐标原点 试分析图线不通过坐标原点的原因 答案 1 3 2 2 见解析 3 实验前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分 1 实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉 使气垫导轨水平 在不增加其他仪器的情况下 如何判定调节是否到位 答 2 若取m 0 4kg 改变m的值进行多次实验 以下m的取值不合适的一个是 a m 5gb m 15gc m 40gd m 400g 3 在此实验中 需要测得每一个牵引力对应的加速度 其中求得的加速度的表达式为 用 t1 t2 d s表示 1 在安装实验装置时 应调整滑轮的高度 使 同时轨道应适当 使小车在不挂砝码盘时恰好在轨道上做 以平衡摩擦力 2 在实验时 为减小系统误差 应使砝码盘和砝码的总质量 小车的质量 填 远大于 远小于 或 等于 3 本实验通过比较两小车的位移来比较小车加速度的大小 能这样比较 是因为 4 要验证加速度与力成正比时 应使 相等且不变 而改变 要验证加速度与质量成反比时 应保持 相等