高考物理 力与运动复习课件3.ppt

匀变速直线运动的物体都具有加速度 加速度的大小反映了物体运动速度改变的快慢 加速度与哪些因素有关呢 有什么关系呢 1 提出问题 同学们根据日常生活中的体验和观察到的现象中 发现当物体受到外力作用时 物体的速度要发生改变 即有加速度 猜想1 加速度跟物体受到的外力有关日常生活经验可知 同一个人去推不同的物体 在相同条件下 被除数推物体质量越大 它的运动状态越难改变 即加速度较小 猜想2 加速度跟物体的质量有关 2 猜想与假设 实验方案 根据猜想 我们将逐个研究 当研究其中的一个因素时 要保证可能对它产生影响的其他因素不发生变化 这种方法称为控制变量法 1 保持研究对象即小车的质量不变 改变砂桶内砂的质量 即改变牵引力测出小车的对应加速度 用图象法验证加速度是否正比于作用力 3 设计实验 2 保持砂桶内砂的质量不变 改变研究对象的质量 即往小车内加砝码 用电磁打点计时器测出小车的对应加速度 用图象法验证加速度是否反比于质量 附有定滑轮的长木板 薄木块 小车 细线 小桶及砂 打点计时器 低压交流电源 导线 天平 带一套砝码 砝码 毫米刻度尺 纸带及复写纸等 4 实验器材 1 用天平测出小车和小桶的质量m和m 并把数值记录下来 5 实验步骤 2 按图3 3 1所示 安装实验器材 只是不把悬挂小桶用的细绳系在车上 即不给小车加牵引力 3 平衡摩擦力 在长木板的不带定滑轮的一端下面垫薄木块并反复移动其位置 直到在打点计时器正常工作后 小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态为止 4 记录小车内所加砝码的质量 称好砂子后将砂倒入小桶 把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶 此时要调整定滑轮的高度使绳与木板平行 接通电源 放开小车 待打点计时器在纸带上打好点后取下纸带并作好标记 5 保持小车总质量不变 改变砂的质量 均要用天平称量 按步骤4中方法打好纸带并标上标记 6 在每条纸带上都选取一段比较理想的部分 算出加速度的值 6 注意事项 3 小车所受的阻力f 应包括车受的摩擦力和打点计时器对车后所拖纸带的摩擦力 因此 严格地说 在改变小车的总质量时应重新平衡阻力 而实际实验中只须平衡一次摩擦力即可 原因是振针对纸带的阻力是周期性变化的 所以难以做到重力沿斜面的分力与阻力完全平衡 小车也不是严格的匀加速运动 5 作图象时 要使尽可能多的点在一条直线上 不在直线上的点也要尽可能对称分布在直线的两侧 如遇个别偏差较大的点可舍去 6 准备释放小车时 小车应靠近打点计时器 小桶不宜离地面太近 应该在接通电源后再放小车 当小车接近滑轮时用手按住小车 1 因原理不完善引起的误差 本实验用砂和砂桶的总重力 m m g代替小车的拉力 而实际小车所受的拉力要小于砂和砂桶的总重力 这个砂和砂桶的总质量越接近小车和砝码的总质量 误差越大 反之砂和砂桶的总质量越小于小车和砝码的总质量 由此引起的误差就越小 因此满足砂和砂桶的总质量m远小于小车和砝码的总质量m的目的就是为了减小实验原理不完善而引起的误差 此误差可因m m而减小 但不可能消去此误差 7 本实验的误差来源 2 因平衡摩擦力不当而引起的误差 本节实验可以利用沙与沙桶替代砝码及砝码盘 下图即为某同学安装的实验装置图 在图3 3 2所示状态下 开始做实验 该同学在装置和操作中的主要错误是 1 实验操作 图3 3 2 解析 可根据有关实验的原理 误差原因 结果合理等方面考虑 打点计时器必须用低压交流电 细线需与木板平行 小车要靠近打点计时器 答案 长木板右端未垫高以平衡摩擦力 电源应改用10v以下交流电源 牵引小车的细线与木板不平行 开始实验时 小车离打点计时器太远 本题主要是考察该实验的操作及数据处理 只要对这些有一定了解 应该说是不难选择的 在探究加速度与力 质量的关系的实验中备有下列器材 a 打点计时器 b 天平 带砝码 c 秒表 d 低压直流电源 e 纸带和复写低 f 导线 细线 g 小车 h 砂和小桶 i 带滑轮的长木板 其中多余的器材是 填代号 缺少的器材是 解析 打点计时器用低压交流电 另外要有刻度尺和砝码 不需要秒表 答案 c d缺少的器材有低压交流电源 刻度尺 砝码 在 探究加速度与物体质量 物体受力的关系 实验中 研究加速度与力的关系时得到如图3 3 3所示的图象 试分析其原因 2 数据处理 解析 在做a f关系实验时 用沙和沙桶重力mg代替了小车所受的拉力f 如图3 3 4所示 事实上 砂和砂桶的重力mg与小车所受的拉力f是不相等的 这是产生实验系统误差的原因 为此 必须根据牛顿第二定律分析mg和f在产生加速度问题上存在的差别 由图象经过原点知 小车所受的摩擦力已被平衡 设小车实际加速度为a 由牛顿第二定律可得 mg m m a即a mg m m 若视f mg 设这种情况下小车的加速度为a 则a mg m 在本实验中 m保持不变 与mg与f成正比 而实际加速度a与mg成非线性关系 且m越大 图象斜率越小 理想情况下 加速度a与实际加速度a差值为 上式可见 m取不同值 a不同 m越大 a越大 当m m时 a a a 0 这就是要求该实验必须满足m m的原因所在 本题误差是由于砂及砂桶质量较大 不能很好满足m m造成的 答案 见解析 2009 江苏大丰中学阶段测试 在 探究加速度与力 质量之间的关系 的实验中 某同学得到如下表格 1 完成表格 2 在图3 3 5中建立坐标系 作出a f图象 3 根据图象判断 实验产生误差的最主要原因是 解析 1 2 描点得图象如图3 3 6所示 3 图象在a轴上有一段正的截距 说明平衡摩擦力时 斜面轨道斜角过大 答案 详见解析 例 在做 验证牛顿运动定律 的实验时 计算出各纸带的加速度后 将测得的反映加速度a和力f的关系的有关数据记录在表1中 将测得的反映加速度a和质量m的关系的有关数据记录在表2中 表1 表2 根据表中所列数据 分别画出a f图象和a 1 m图象 分析纠正 不少同学在画图时常把a f图象和a 1 m图象画成折线 原因是没有掌握实验原理 正确解答如下图 答案 见解析 2009 汕头月考 用下述实验可以探索物体的加速度与物体的质量的关系 取两个质量相同的小车 放在光滑的平面上 小车的一端拴上细绳 跨过定滑轮 下面挂着小盘 盘内放上相同数目的砝码 使两个小车所受绳子的拉力相等 小车的另一端也拴上绳子 并用夹子夹住 如图3 3 7 在其中一个小车上加放砝码以增大它的质量 事先用天平测量两小车 包括砝码 的质量m1 m2 打开夹子 两小车同时在相等恒定的拉力作用下由静止做匀加速运动 经过一段时间 关上夹子 两小车同时停下 测量两小车的位移s