高中物理 5.2.1 实验 探究加速度与力、质量的关系（精讲优练课型）课件 鲁科版必修1.ppt

第2节牛顿第二定律第1课时实验 探究加速度与力 质量的关系 实验过程 一 实验步骤1 称量质量 用天平测量小盘的质量m0和小车的质量m0 2 安装器材 按照如图所示把实验器材安装好 只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上 即不给小车牵引力 3 平衡摩擦力 在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块 反复移动薄木块的位置 直至小车在斜面上运动时可以保持匀速运动状态 纸带上相邻点间距相等 4 让小车靠近打点计时器 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1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 将所对应的质量和加速度填入表2中 7 改变小车上砝码的个数 重复步骤6 并多做几次 表1 二 数据处理1 计算加速度 先在纸带上标明计数点 测量各计数点间的距离 根据逐差法计算各条纸带对应的加速度 2 作图像找关系 根据记录的各组对应的加速度a与小车所受牵引力f 建立直角坐标系 描点画a f图像 如果图像是一条过原点的倾斜直线 便证明加速度与作用力成正比 再根据记录的各组对应的加速度a与小车和砝码总质量m 建立直角坐标系 描点画a 图像 如果图像是一条过原点的倾斜直线 就证明了加速度与质量成反比 表2 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都会造成误差 2 不满足小盘及砝码的总质量远小于小车的质量 会使a f图像或a 图像发生弯曲 造成误差 3 平衡摩擦力不准确时会造成实验误差 注意事项 1 平衡摩擦力时不要挂重物 平衡摩擦力后 都不需要再重新平衡摩擦力 2 平衡摩擦力后 每条纸带必须满足在小车和小车上所加砝码的总质量远大于砝码和小盘的总质量的条件下进行 3 每次实验开始时 小车尽量靠近打点计时器 先接通电源 再释放小车 4 各纸带上的加速度a 应是平均加速度 5 作图像时 要使尽可能多的点在直线上 不在直线上的点均匀地分布在直线两侧 离直线远的点舍掉 热点一实验原理及操作过程 典例1 用如图所示的装置探究在作用力f一定时 小车的加速度a与小车质量m的关系 某位同学设计的实验步骤如下 a 用天平称出小车和小桶及其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 保持小桶及其内部所装砂子的质量不变 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关系图像 并由图像确定a m关系 1 该同学漏掉的重要实验步骤是 该步骤应排在实验步骤之后 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 正确解答 实验中把小桶及其内所装砂子的重力看做与小车所受的拉力大小相等 实验中没有考虑摩擦力的作用 故必须平衡摩擦力 电磁打点计时器接在6v电压的蓄电池上将无法工作 必须接在4 6v交流电压的学生电源上 作a m关系图像 得到的是双曲线 很难作出正确的判断 必须 化曲为直 改作a 关系图像 答案 1 平衡摩擦力b 2 d6v电压的蓄电池4 6v交流电压的学生电源 3 g作a m关系图像作a 关系图像 热点二实验数据处理 典例2 2014 新课标全国卷 某同学利用图甲所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图 如图乙所示 实验中小车 含发射器 的质量为200g 实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮 小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到 回答下列问题 1 根据该同学的结果 小车的加速度与钩码的质量成 选填 线性 或 非线性 关系 2 由图乙可知 a m图线不经过原点 可能的原因是 3 若利用本实验装置来验证 在小车质量不变的情况下 小车的加速度与作用力成正比 的结论 并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力 则实验中应采取的改进措施是 钩码的质量应满足的条件是 正确解答 本题考查了验证牛顿第二定律 1 根据图中描出的各点 作出的图像不是一条直线 2 图像不过原点 有拉力但没有加速度 原因是摩擦力