高考物理一轮复习 第3章 实验4 探究加速度与力、质量的关系课件.pptVIP

实验四探究加速度与力 质量的关系 注意事项1 实验方法 控制变量法 2 平衡摩擦力 在平衡摩擦力时 不要悬挂小盘 但小车应连着纸带且接通电源 用手给小车一个初速度 如果在纸带上打出的点的间隔是均匀的 表明小车受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡 3 实验条件 只有满足m m 小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力 4 一先一后一按住 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 后放开小车 且应在小车到达滑轮前按住小车 5 作图 作图时两轴标度比例要适当 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 误差分析1 因实验原理不完善引起的误差 本实验用小盘和砝码的总重力mg代替小车的拉力 而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力 2 摩擦力平衡不准确 质量测量不准确 计数点间距测量不准确 纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差 热点一实验原理与基本操作 b 实验时 应先接通打点计时器的电源 再放开小车c 每改变一次小车的质量 都需要改变垫入的小木块的厚度d 先保持小车质量不变 研究加速度与力的关系 再保持小车受力不变 研究加速度与质量的关系 最后归纳出加速度与力 质量的关系 3 本实验的目的是 探究加速度和力 质量的关系 所以不能把牛顿第二定律当成已知的公式来使用 故a错误 使用打点计时器时 都应该先接通电源 后释放纸带 故b正确 平衡摩擦力后 tan 与重物的质量无关 所以不用再次平衡摩擦力 故c错误 本实验采用控制变量法 故d正确 答案 1 平衡摩擦力 2 m m 3 bd 变式训练 1 在 探究加速度与力 质量的关系 时采用如图2所示的实验装置 小车及车中砝码质量为m 砂桶及砂的质量为m 1 若已平衡摩擦力 在小车做匀加速直线运动过程中 绳的张力大小t 当m与m的大小满足 时 才可认为绳子对小车的拉力大小等于砂和砂桶的重力 2 某同学在保持砂和砂桶质量m一定的条件下 探究小车加速度a与质量m的关系 其具体操作步骤如下 则做法合理的有 a 平衡摩擦力时 砂桶应用细线通过定滑轮系在小车上且小车后面的纸带也必须连好b 每次改变小车质量m时 都需要重新平衡摩擦力 2 平衡摩擦力时 应在不挂砂桶的情况下让小车带着纸带匀速下滑来平衡摩擦力 a错误 每次改变小车质量m时 不需要重新平衡摩擦力 b错误 实验时 先接通计时器的电源 再放开小车 c正确 小车运动的加速度必须由纸带上的测量数据计算得到 d错误 例2 一小组的同学用如图3所示装置做 探究物体质量一定时 加速度与力的关系 的实验 热点二数据处理及误差分析 1 下列说法正确的有 a 平衡摩擦力时 用细线一端挂空砝码盘 另一端与小车相连 将木板适当倾斜 使小车在木板上近似做匀速直线运动b 每次改变砝码及砝码盘总质量之后 应重新平衡摩擦力c 应让砝码及砝码盘总质量远大于小车及里面钩码的总质量d 砝码及砝码盘总质量远小于小车及里面钩码总质量时 可以近似认为小车受到的拉力等于砝码及砝码盘的重力 2 图4甲为实验中按规范操作打出的一条纸带的一部分 从比较清晰的点迹起 在纸带上标出了连续的5个计数点a b c d e 相邻两计数点之间都有4个计时点没有标出 用刻度尺分别测量出a点到b c d e的距离如图4甲所示 已知打点计时器接在频率为50hz的交流电源上 则此次实验中小车运动加速度的测量值a m s2 结果保留两位有效数字 3 某同学平衡摩擦力后 改变砝码盘中砝码的质量 分别测量出小车的加速度a 以砝码盘及砝码的重力f为横坐标 以小车的加速度a为纵坐标 得到如图乙所示的a f图线 则图线不通过坐标原点的主要原因是 解析 1 平衡摩擦力时 应将细线从小车上取下 轻轻推动小车 使小车沿木板运动 通过打点计时器打出来的纸带判断小车是否匀速运动 a错误 每次改变砝码及砝码盘总质量之后 不需要重新平衡摩擦力 b错误 应让砝码及砝码盘总质量远小于小车及里面钩码的总质量 c错误 砝码及砝码盘总质量远小于小车及里面钩码的总质量时 可以近似认为小车受到的拉力等于砝码及砝码盘的重力 d正确 变式训练 2 如图5所示为某同学探究加速度与力和质量关系的实验装置 两个相同质量的小车放在光滑水平板上 前端各系一条细绳 绳的一端跨过定滑轮各挂一个小盘 盘中可放砝码 两小车后端各系一条细绳 一起被夹子夹着使小车静止 打开夹子 两小车同时开始运动 关上夹子 两小车同时停下来 用刻度尺测出两小车的位移 下表是该同学在几次实验中记录的数据 请回答下述问题 1 在每一次实验中 甲 乙两车的位移之比等于 之比 请简要说明实验原理 2 第一次实验控制了 不变 在实验误差允许范围内可得出的结论是 3 第二次实验控制了 不变 在实验误差允许范围内可得出的结论是 4 第三次实验时 该同学先测量了甲车的位移 再根据前两次实验结论 计算出乙车应该发生的位移 然后再测量了乙车的位移 结果他高兴地发现 理论的预言与实际符合得相当好 请问 他计算出的乙车的位移应该是 以本实验为背景 通过改变实验条件 实验仪器设置题目 不脱离教材而又不拘泥教材 体现开放性 探究性 设计性等特点 热点三实验的改进与创新 例3 2014 新课标全国卷 某同学利用图7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 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 解析 1 把图乙中的点用平滑线连接后 可以看出 a m图线是曲线即非线性 2 由图像可知 小车受到钩码的拉力作用 但加速度仍为零 可能的原因是小车还受到摩擦力的作用 3 改进措施 第一图线不过原点 要平衡摩擦力 所以调整轨道的倾斜度 第二 要使小车受到合外力等于钩码的重力 要求钩码质量不能太大 即远小于小车的质量 答案 1 非线性 2 存在摩擦力 3 调整轨道倾斜度以平衡摩擦力远小于小车质量 变式训练 3 图8为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图 实验步骤如下 用天平测量物块和遮光片的总质量m 重物的质量m 用游标卡尺测量遮光片的宽度d 用米尺测量两光电门之间的距离x 调整轻滑轮 使细线水平 让物块从光电门a的左侧由静止释放 用数字毫秒计分别测出遮光片经