【优化探究】高考物理一轮复习 第3章第3单元课件 必修1.ppt

一 实验目的1 学会用控制变量法研究物理规律 2 探究加速度与力 质量的关系 3 掌握灵活运用图象处理问题的方法 二 实验原理控制变量法 在所研究的问题中 有两个以上的参量在发生牵连变化时 可以控制某个或某些量不变 只研究其中两个量之间的变化关系的方法 这也是物理学中研究问题时经常采用的方法 本实验中 研究的参量为f m和a 可以控制参量m一定 研究f与a的关系 也可控制参量f一定 研究m与a的关系 三 实验器材打点计时器 纸带及复写纸 小车 一端附有定滑轮的长木板 小盘和砝码 细绳 低压交流电源 导线 天平 刻度尺 四 实验步骤 如图 1 用天平测量小盘的质量m0和小车的质量m0 2 把一端附有滑轮的长木板放在实验桌上 并使滑轮伸出桌面 把打点计时器固定在长木板上远离滑轮的一端 连接好电路 3 平衡摩擦力 小车的尾部挂上纸带 纸带穿过打点计时器的限位孔 将木板无滑轮的一端稍微垫高一些 使小车在不挂小盘和砝码的情况下 能沿木板做匀速直线运动 这样小车所受重力沿木板的分力与小车所受滑动摩擦力平衡 在保证小盘和砝码的质量远小于小车质量的条件下 可以近似认为小盘和砝码的总重力大小等于小车所受的合外力的大小 4 把小车停在打点计时器处 挂上小盘和砝码 先接通电源 再让小车拖着纸带在木板上匀加速下滑 打出一条纸带 计算小盘和砝码的重力 即为小车所受的合外力 由纸带计算出小车的加速度 并把力和对应的加速度填入表 一 中 5 改变小盘内砝码的个数 重复步骤4 并多做几次 6 保持小盘内的砝码个数不变 在小车上放上砝码改变小车的质量 让小车在木板上滑动打出纸带 计算砝码和小车的总质量m 并由纸带计算出小车对应的加速度 7 改变小车上砝码的个数 重复步骤6 并将所对应的质量和加速度填入表 二 中 表 一 表 二 六 误差分析1 质量的测量误差 纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差 拉线或纸带不与木板平行等都会造成误差 2 因实验原理不完善造成误差 本实验中用小盘和砝码的总重力代替小车受到的拉力 实际上小车受到的拉力要小于小盘和砝码的总重力 存在系统误差 小盘和砝码的总质量越接近小车的质量 误差就越大 反之 小盘和砝码的总质量越小于小车的质量 误差就越小 3 平衡摩擦力不准造成误差 在平衡摩擦力时 除了不挂小盘外 其他的都跟正式实验一样 比如要挂好纸带 接通打点计时器 匀速运动的标志是打点计时器打出的纸带上相邻点的距离相等 七 注意事项1 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 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和砝码的总质量 都不需要重新平衡摩擦力 3 每条纸带必须在满足小车与车上所加砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下打出 只有如此 小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力 4 改变拉力和小车质量后 每次开始时小车应尽量靠近打点计时器 并应先接通电源 再放开小车 且应在小车到达滑轮前按住小车 5 作图象时 要使尽可能多的点在所作直线上 不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧 6 作图时两轴标度比例要选择适当 各量须采用国际单位 这样作图线时 坐标点间距不至于过密 误差会小些 7 为提高测量精度 1 应舍掉纸带上开头比较密集的点 在后边便于测量的地方找一个起点 2 可以把每打五次点的时间作为时间单位 即从开始点起 每五个点标出一个计数点 而相邻计数点间的时间间隔为t 0 1s 八 实验改进本实验中可以用气垫导轨来代替长木板 这样就省去了平衡小车摩擦力的麻烦 小车的加速度也可以利用传感器 借助于计算机来处理 实验原理和注意事项 如图所示的是做探究牛顿第二定律实验中打出的一条纸带 相邻记数点的时间间隔为t 间距s1 s2 s3 s6已测量出 1 请写出三个不同的计算加速度的表达式 2 甲 乙两同学用同一装置实验 画出了各自的a f图象 如图1所示 这两个同学在做实验时 采用的哪一个物理量不同 试比较其大小 3 如图2所示 是丙同学根据测量数据画出的a f图线 表示实验的问题是 2 由a f图象上 对应f相同时 由图象可知a甲 a乙 f相同时加速度与质量成反比 则m甲 m乙 即甲 乙两同学的实验所用小车和砝码的总质量不同 且m甲 m乙 3 没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够 答案 见规范解答 实验数据的处理 2009年高考江苏卷 探究加速度与物体质量 物体受力的关系 的实验装置如图甲所示 1 在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中 打出了一条纸带如图乙所示 计时器打点的时间间隔为0 02s 从比较清晰的点起 每5个点取一个计数点 量出相邻计数点之间的距离 该小车的加速度a m s2 结果保留两位有效数字 2 平衡摩擦力后 将5个相同的砝码都放在小车上 挂上砝码盘 然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中 测量小车的加速度 小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力f的实验数据如下表 请根据实验数据作出a f的关系图象 3 根据提供的实验数据作出的a f图线不通过原点 请说明主要原因 规范解答 1 由题意可知计数间隔t 5t0 0 1s 由 s at2和 s 0 16cm 1 6 10 3m可得 a 0 16m s2 2 a f图线如图所示 3 平衡小车与桌面之间的摩擦力 a f图象仍不通过原点 可能是在计算f时忘记加入砝码盘的重力 使作出的图象向左平移造成的 答案 1 0 16 2 见规范解答 3 忘记加入砝码盘的重力 如图所示的实验装置可以验证牛顿运动定律 小车上固定一个盒子 盒子内盛有砂子 砂桶的总质量 包括桶以及桶内砂子质量 记为m 小车的总质量 包括车 盒子及盒内砂子质量 记为m 1 验证在质量不变的情况下 加速度与合外力成正比 从盒子中取出一些砂子 装入砂桶中 称量并记录砂桶的总重力mg 将该力视为合外力f 对应的加速度a则从打下的纸带中计算得出 多次改变合外力f的大小 每次都会得到一个相应的加速度 本次实验中 桶内的砂子取自小车中 故系统的总质量不变 以合外力f为横轴 以加速度a为纵轴 画出a f图象 图象是一条过原点的直线 a f图象斜率的物理意义是 你认为把砂桶的总重力mg当作合外力f是否合理 答 填 合理 或 不合理 本次实验中 是否应该满足m m这样的条件 答 填 是 或 否 理由是 2 验证在合外力不变的情况下 加速度与质量成反比 保持桶内砂子质量m不变 在盒子内添加或去掉一些砂子 验证加速度与质量的关系 本次实验中 桶内的砂子总质量不变 故系统所受的合外力不变 用图象法处理数据时 以加速度a为纵轴 应该以 倒数为横轴 本章的命题热点主要集中在以下几点 1 灵活运用隔离法和整体法求解加速度相等的连接体 注意两个物体受力上的联系 即牛顿第三定律 2 用正交分解法解决受力较为复杂的问题 在正交的两个方向上应用牛顿运动定律或平衡条件 3 综合应用牛顿运动定律和运动学规律分析 解决问题 注重考查运动上的连接 1 在光滑水平面上有一质量为m的物块受到水平恒力f的作用而运动 在其正前方固定一个足够长的劲度系数为k的轻质弹簧 如图所示 在物块与弹簧接触且向右运动的过程中 下列说法正确的是 a 物块在接触弹簧的过程中一直做减速运动b 物块接触弹簧后先加速后减速 当弹力等于f时其速度最大c 当弹簧处于压缩量最大时 物块的加速度等于f md 当物块的速度为零时 弹簧的压缩量等于f k 解析 物块接触弹簧后 弹簧形变量逐渐增大 开始一段时间弹力小于f 所以物块会继续向右加速 直到弹力等于f 此时加速度为0 但速度到最大 物块继续向右运动 弹簧形变量继续增大 弹力大于f 加速度方向变为向左 开始减速 直到速度为零 故a错 b对 由于无法得知物块接触弹簧时的速度 弹簧的最大形变量无法得知 故加速度不能确定 故c错 物块速度为零时 弹簧压缩量必大于f k 故d错 答案 b 2 刚买回车的第一天 小明和父母去看望亲朋 小明的爸爸决定驾车前行 当拐一个弯时 发现前面是一个上坡 一个小男孩追逐一个球突然跑到车前 小明爸爸急踏刹车 车轮在马路上划出一道12m长的黑带后停住 幸好没有撞着小男孩 小男孩若无其事地跑开了 路边目睹了全过程的一位交通警察走过来 递过来一张超速罚款单 并指出这段路最高限速是60km h 小明对当时的情况作了调查 估计路面与水平面间的夹角为15 查课本可知轮胎