【同步导学】高中物理 4.2实验：探究加速度与力、质量的关系课件 新人教版必修1.ppt

2 实验 探究加速度与力 质量的关系 1 探究加速度与力 质量的关系2 学会用控制变量法探究物理规律 3 掌握利用图象处理数据的方法 1 采用控制变量法当研究对象有两个以上的参量发生牵连变化时 我们设法控制某些参量使之不变 而研究其中两个参量之间的变化关系的方法 是物理实验中经常采取的一种方法 本实验有f m a三个参量 研究加速度a与f及m的关系时 我们应先控制一个参量不变 研究另外两个参量之间的关系 在该实验中要求先控制小车的质量m不变 改变小车所受的拉力f 讨论a与f的关系 再控制小车所受的拉力f不变 改变小车的质量m 讨论a与m的关系 2 要测量的物理量小车与其上砝码的总质量m 用天平测出 小车受的拉力f 用天平测出小盘和盘内砝码的总质量m 由f mg算出 小车的加速度a 通过打点计时器打出的纸带测算出 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 天平 带有一套砝码 刻度尺 一 实验步骤1 用天平测小车和小桶的质量m0和m0 并把数值记录下来 2 按下图所示把实验器材安装好 不要把悬挂小桶的细绳系在小车上 3 平衡摩擦力 把木板无滑轮的一端下面垫一薄木板 反复移动其位置 直到打点计时器正常工作后不挂重物的小车在斜面上做匀速直线运动为止 纸带上相邻点间距相等 4 把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶 先接通电源再放开小车 用纸带记录小车的运动情况 取下纸带 在打点纸带上标上纸带号码及此时砂和小桶的总重力m1g 5 保持小车的质量不变 改变小桶内砂子的质量 重复步骤4 多做几次实验 并记录好相应纸带及砂和小桶的总重力m2g m3g 6 保持砂和小桶的质量不变 在小车上加放砝码 并测出小车与所放砝码的总质量m 接通电源 放开小车用纸带记录小车的运动情况 取下纸带并在纸带上标上号码 7 继续在小车上加放砝码 重复步骤6 多做几次实验 在每次得到的纸带上标上号码 二 探究加速度与力 质量的关系1 物体的质量一定 探究加速度与受力关系 1 根据逐差法求出加速度 可把数据填入下表 2 物体受力一定 探究加速度与质量的关系 1 根据逐差法求出加速度 可把数据填入下表 在做 探究加速度与力 质量的关系 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的关系的有关资料记录在表 1 中 将测得的反映加速度a和质量m的关系的资料记录在表 2 中表 1 3 实验方案的探究 1 测量加速度的方案采用较多的方案是使用打点计时器 在运动物体上安装一条连接打点计时器的纸带 根据纸带上打出的点来测量加速度 前面所述的实验方案 就是利用这种方法求取加速度的 它是根据在匀变速直线运动中 连续相等的时间t内的位移之差 x at2求出加速度 条件允许也可以采用气垫导轨和光电门测加速度 也可利用传感器和计算机 2 测量物体所受外力的方案由于我们上述测量加速度的方案只能适用于匀变速直线运动 所以我们必须给物体提供一个恒定的外力 并且要测量这个外力 上述参考案例提供的外力比较容易测量 答案 a 1 本实验中用小盘及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 因为小盘和砝码也有加速度 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 2 由于操作不够准确造成的误差 1 质量的测量误差 2 测量纸带上各点间的距离的误差 读数误差 3 绳或纸带与木板不平行造成的误差 4 平衡摩擦力不准确造成的误差 平衡过度使小车合外力偏大 平衡不足使小车的合外力偏小 此时要注意匀速运动是恰好平衡摩擦力的标志 1 平衡摩擦力时不要挂重物 整个实验平衡了摩擦力后 不管以后是改变盘和砝码的质量还是改变小车及砝码的质量 都不需要重新平衡摩擦力 2 实验中必须满足小车和砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量 只有如此 砝码和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等 3 各纸带上的加速度a 都应是该纸带上的平均加速度 4 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 离直线较远的点是错误数据 可舍去不予考虑 5 小车应靠近打点计时器且先接通电源再放手 a 用天平称出小车和小桶及内部所装砂子的质量b 按图装好实验器材c 把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂砂桶d 将电磁打点计时器接在6v电压的蓄电池上 接通电源 放开小车 打点计时器在纸带上打下一系列点 并在纸带上标明小车质量e 保持小桶及其中砂子的质量不变 增加小车上的砝码个数 并记录每次增加后的m值 重复上述实验f 分析每条纸带 测量并计算出加速度的值 g 作a m关系图象 并由图象确定a m关系 1 该同学漏掉的重要实验步骤是 该步骤应排在 步实验之后 2 在上述步骤中 有错误的是 应把 改为 3 在上述步骤中 处理不恰当的是 应把 改为 丙 答案 acd 2 在 探究加速度与力 质量的关系 的实验中 下列说法中正确的是 a 平衡摩擦力时 小桶应用细线通过定滑轮系在小车上 但小桶内不能装砂b 实验中无需始终保持小车和砝码的质量远远大于砂和小桶的质量c 实验中如用纵坐标表示加速度 用横坐标表示小车和车内砝码的总质量 描出相应的点在一条直线上 即可证明加速度与质量成反比d 平衡摩擦力时 小车后面的纸带必须连好 因为运动过程中纸带也要受阻力 答案 d 3 在 探究物体的加速度与力 质量的关系 时 下列说法中正确的是 a 同时测出物体的质量 加速度和力 能容易发现三者之间的关系b 保持物体的质量不变 一定要测出加速度的数值 才能找出加速度与力的关系c 可以利用物体做自由落体运动来探究加速度与质量的关系d 如果加速度与力的图象是一条过原点的倾斜直线 则加速度与力成正比 答案 d 4 如下图所示 是某次利用气垫导轨探究加速度与力 质量关系的实验装置安装完毕后的示意图 图中a为砂桶和砂 b为定滑轮 c为滑块及上面添加的砝码 d为纸带 e为电火花计时器 f为蓄电池 电压为6v g是电键 请指出图中的三处错误 1 2 3 答案 1 b接滑块的细线应水平 或与导轨平行 2 c滑块离计时器太远 3 e电火花计时器用的是220v的交流电 不能接直流电 5 在探究加速度和力的关系时 我们使用了两个完全相同的小车 水平拉小车的绳的另外一端分别挂有不同数目的钩码 设钩码的数目与对小车的拉力成正比 且操作符合实验要求 试根据下表中记录的信息 表中小车位移单位为m 得出加速度和力的关系为 答案 加速度和力成正比 6 2009 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 在桌面上画出两条平行线mn pq 并测出间距d 开始时将木板置于mn处 现缓慢向瓶中加水 直到木板刚刚开始运动为止 记下弹簧秤的示数f0 以此表示滑动摩擦力的大小 再将木板放回原处并按住 继续向瓶中加水后 记下弹簧秤的示数f1 然后释放木板 并用秒表记下木板运动到pq处的时间t 1 木板的加速度可以用d t表示为a 为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是 一种即可 2 改变瓶中水的质量重复实验 确定加速度a与弹簧秤示数f1的关系 下列图象能表示该同学实验结果的是 3 用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比 它的优点是 a 可以改变滑动摩擦力的大小b 可以更方便地获取多组实验数据c 可以比较精确地测出摩擦力的大小d 可以获得更大的加速度以提高实验精确度 8 在探究加速度与力 质量的关系实验中 采用下图所示的实验装置 小车及车中砝码的质量用m表示 盘及盘中砝码的质量用m表示 小车的加速度可由小车后拖动的纸带由打点计时器打上的点计算出 1 当m与m的大小关系满足 时 才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力 2 一组同学在做加速度与质量的关系实验时 保持盘及盘中砝码的质量一定 改变小车及车中砝码的质量 测出相应的加速度 采用图象法