高考物理总复习实验23.3实验3探究加速度与力质量的关系省公开课一等奖百校联赛赛课微课获奖课件

试验(3):探究加速度与力、质量关系第1页一、试验原理图二、基本试验要求1.试验目标:(1)经过试验探究物体加速度与它所受协力、质量定量关系。(2)学会用控制变量法研究物理规律。(3)学会灵活利用图象法处理物理问题方法(化曲为直)。第2页2.试验原理:在探究加速度a与协力F及质量m定量关系时,用到基本方法是控制变量法,即:(1)保持m一定时,改变物体受力F测出加速度a,用图象法研究a与F关系;(2)保持F一定时,改变物体质量m测出加速度a,用图象法研究a与m关系。3.试验器材:小车、砝码、小盘、细绳、夹子、一端附有定滑轮长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、复写纸、导线两根、纸带、天平、刻度尺等。第3页4.试验步骤:(1)用天平测出小车和盛有砝码小盘质量m和m',把数据统计在表格中。(2)按试验装置图把试验器材安装好,使长木板有滑轮一端伸出桌面。(3)在长木板不带定滑轮一端下面垫上垫木,经过前后移动,来平衡小车摩擦力。(4)把细线系在小车上并跨过定滑轮,此时要调整定滑轮高度使细线与木板平行。(5)将小车放于靠近打点计时器处,在小盘里放入适量砝码,接通电源,放开小车得到一打好点纸带(注意不要让小车撞到定滑轮)。(6)保持小车质量不变,改变砝码质量,按上面步骤再做屡次试验。第4页(7)算出每条纸带加速度值并统计在表格中。(8)保持小盘内砝码质量不变,在小车上放钩码改变小车质量,重复上面试验。把各次试验中数据填入表内。(9)用纵坐标表示加速度a、横坐标表示合外力F,即砝码和小盘总重力m'g,依据试验数据在坐标纸上描出对应点,作出a-F图线。(10)用纵坐标表示加速度a、横坐标表示小车质量倒数,在坐标系中依据试验数据描出对应点并作图线。第5页5.数据处理:(1)求加速度:在每条纸带上都选取一段比较理想部分,按照“研究匀变速直线运动”试验中求加速度方法,计算出各条纸带对应加速度值。(2)以a为纵坐标、F为横坐标,依据各组数据描点、连线,假如这些点在一条过原点直线上,说明a与F成正比。如图甲所表示。(3)以a为纵坐标、

为横坐标,依据各组数据描点、连线,假如这些点在一条过原点直线上,说明a与m成反比。如图乙所表示。第6页6.注意事项:(1)平衡摩擦力时不要挂小桶,应连着纸带,且接通电源,判断小车是否做匀速直线运动能够直接观察,也能够用打点计时器打出纸带判定(各点间距离相等)。整个试验平衡了摩擦力后,不论以后是改变小盘和砝码质量,还是改变小车及钩码质量,都不需要重新平衡摩擦力。(2)整个试验过程要确保砝码和小桶总质量远小于小车和砝码总质量。7.误差分析:(1)因试验原理不完善引发误差:本试验用小盘和砝码总重力m'g代替小车受到拉力,而实际上小车所受拉力要小于小盘和砝码总重力。(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发误差。第7页考点1考点2试验原理和操作典例5(1)我们已经知道,物体加速度a同时跟合外力F和质量m两个原因相关,要研究这三个物理量之间定量关系思想方法是

。

(2)某同学试验方案如图所表示,她想用砂桶重力表示小车受到合外力F,为了减小这种做法带来试验误差,她先做了两方面调整办法:第8页考点1考点2a.用小木块将长木板无滑轮一端垫高,目标是

。

b.使砂桶质量远小于小车质量,目标是使拉小车力近似等于

。

(3)该同学利用试验中打出纸带求加速度时,处理方案有两种:两种方案中,你认为选择方案

比较合理。

答案解析解析关闭答案解析关闭第9页考点1考点2数据处理与误差分析典例6(1)用电火花计时器统计纸带运动时间,电火花计时器所用电源频率为50Hz,如图为小车带动纸带上统计一些点,在每相邻两点间都有四个点未画出,从纸带上测出x1=3.20cm,x2=4.74cm,x3=6.40cm,x4=8.02cm,x5=9.64cm,x6=11.28cm,x7=12.84cm。该小车加速度a=

。(结果保留三位有效数字)

第10页考点1考点2(2)在保持小车及车中砝码质量m1一定,探究加速度与所受合外力关系时,因为平衡摩擦力时操作不妥,两位同学得到a-F关系分别如图中甲、乙所表示(a是小车加速度,F是细线作用于小车拉力)。其原因分别是:甲图:

;乙图:

。

答案解析解析关闭答案解析关闭第11页考点1考点2典例7如图甲所表示,某同学将力传感器固定在小车上,然后把绳一端固定在传感器拉钩上,用来测量绳对小车拉力,探究在小车及传感器总质量不变时加速度跟它们所受拉力关系,依据所测数据在坐标系中作出了如图乙所表示a-F图象。

甲