【優(yōu)化方案】浙江省高考物理總復習 第3章 實驗四探究加速度與力、質量的關系課件 大綱人教

實驗四探究加速度與力、質量的關系

過程分析導引實驗典例精析實驗四探究加速度與力、質量的關系知識要點歸納知能優(yōu)化演練知識要點歸納實驗目的1．學會用控制變量法研究物理規(guī)律．2．探究加速度與力、質量的關系．3．掌握利用圖象處理數(shù)據(jù)的方法．實驗原理探究加速度a與力F及質量M的關系時，應用的基本方法是控制變量法，即先控制一個參量——小車的質量M不變，討論加速度a與力F的關系，再控制砝碼和小盤的質量不變，即力F不變，改變小車質量M，討論加速度a與M的關系．實驗器材打點計時器、紙帶、復寫紙片、小車、一端附有定滑輪的長木板、小盤、砝碼、夾子、細繩、低壓交流電源、導線、天平(帶有一套砝碼)、刻度尺．過程分析導引一、實驗步驟1．用天平測量小盤的質量m0和小車的質量M0.2．把一端附有滑輪的長木板放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點計時器固定在長木板上遠離滑輪的一端，連接好電路．圖3－4－13．平衡摩擦力：小車的尾部掛上紙帶，紙帶穿過打點計時器的限位孔，將木板無滑輪的一端稍微墊高一些，使小車在不掛小盤和砝碼的情況下，能沿木板做勻速直線運動．這樣小車所受重力沿木板的分力與小車所受滑動摩擦力平衡．在保證小盤和砝碼的質量遠小于小車質量的條件下，可以近似認為小盤和砝碼的總重力大小等于小車所受的合外力的大?。?．把小車停在打點計時器處，掛上小盤和砝碼，先接通電源，再讓小車拖著紙帶在木板上勻加速下滑，打出一條紙帶．計算小盤和砝碼的重力，即為小車所受的合外力，由紙帶計算出小車的加速度，并把力和對應的加速度記錄在紙帶上(或表格中)．5．改變小盤內砝碼的個數(shù)，重復步驟4，并多做幾次．6．保持小盤內的砝碼個數(shù)不變，在小車上放上砝碼改變小車的質量，讓小車在木板上滑動打出紙帶．計算砝碼和小車的總質量M，并由紙帶計算出小車對應的加速度．7．改變小車上砝碼的個數(shù)，重復步驟6，所對應的質量和加速度也需記錄．二、數(shù)據(jù)處理1．把小車在不同力作用下產(chǎn)生的加速度填在下表中：實驗次數(shù)加速度a/(m·s－2)小車受力F/N1234由以上數(shù)據(jù)畫出它的a－F關系圖象如圖3－4－2所示．通過a－F關系圖象，我們可以得出小車的加速度a與力F成正比．圖3－4－22．把不同質量的小車在相同力作用下產(chǎn)生的加速度填在下表中：實驗次數(shù)加速度a/(m·s－2)小車質量M/kg1234圖3－4－3三、實驗中應應注意的事項項1．一定要做好好平衡摩擦力力的工作，也也就是調出一一個合適的斜斜面，使小車車的重力沿著著斜面方向的的分力正好平平衡小車受的的摩擦阻力．．在平衡摩擦擦力時，不要要把懸掛小盤盤的細線系在在小車上，即即不要給小車車加任何牽引引力，并要讓讓小車拖著打打點的紙帶運運動．2．實驗步驟2、3不需要重復，，即整個實驗驗平衡了摩擦擦力后，不管管以后是改變變小盤和砝碼碼的總質量還還是改變小車車和砝碼的總總質量，都不不需要重新平平衡摩擦力．．3．每條紙帶必必須在滿足小小車與車上所所加砝碼的總總質量遠大于于小盤和砝碼碼的總質量的的條件下打出出．只有如此此，小盤和砝砝碼的總重力力才可視為小小車受到的拉拉力．4．改變拉力和和小車質量后后，每次開始始時小車應盡盡量靠近打點點計時器，并并應先接通電電源，再放開開小車，且應應在小車到達達滑輪前按住住小車．5．作圖象時，，要使盡可能能多的點在所所作直線上，，不在直線上上的點應盡可可能對稱分布布在所作直線線兩側．6．作圖時兩軸軸標度比例要要選擇適當．．各量須采用用國際單位，，這樣作圖線線時，坐標點點間距不至于于過密，誤差差會小些．7．為提高測量量精度，可以以采取下列措措施：(1)應舍掉掉紙帶帶上開開頭比比較密密集的的點，，在后后邊便便于測測量的的地方方找一一個起起點．．(2)可以把把每打打五次次點的的時間間作為為時間間單位位，即即從開開始點點起，，每隔隔四個個點標標出一一個計計數(shù)點點，而而相鄰鄰計數(shù)數(shù)點間間的時時間間間隔為為T＝0.1秒．四、誤誤差分分析及及實驗驗改進進1．誤差差分析析(1)質量的的測量量誤差差，紙紙帶上上打點點計時時器打打點間間隔距距離的的測量量誤差差，拉拉線或或紙帶帶不與與木板板平行行等都都會造造成誤誤差．．(2)因實驗驗原理理不完完善造造成誤誤差：：本實實驗中中用小小盤和和砝碼碼的總總重力力代替替小車車受到到的拉拉力(實際上上小車車受到到的拉拉力要要小于于小盤盤和砝砝碼的的總重重力)，存在在系統(tǒng)統(tǒng)誤差差，小小盤和和砝碼碼的總總質量量越接接近小小車的的質量量，誤誤差就就越大大；反反之，，小盤盤和砝砝碼的的總質質量越越小于于小車車的質質量，，誤差差就越越?。?3)平衡衡摩摩擦擦力力不不準準造造成成誤誤差差：：在在平平衡衡摩摩擦擦力力時時，，除除了了不不掛掛小小盤盤外外，，其其他他的的都都跟跟正正式式實實驗驗一一樣樣(比如如要要掛掛好好紙紙帶帶、、接接通通打打點點計計時時器器)，勻勻速速運運動動的的標標志志是是打打點點計計時時器器打打出出的的紙紙帶帶上上各各點點的的距距離離相相等等．．2．實實驗驗改改進進本實實驗驗中中可可以以用用氣氣墊墊導導軌軌來來代代替替長長木木板板，，這這樣樣就就省省去去了了平平衡衡小小車車摩摩擦擦力力的的麻麻煩煩，，小小車車的的加加速速度度也也可可以以利利用用傳傳感感器器，，借借助助于于計計算算機機來來處處理理．．實驗典例精析(2009年高高考考上上海海卷卷)如圖圖3－4－4所示示為為““用用DIS(位移移傳傳感感器器、、數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)采采集集器器、、計計算算機機)研究究加加速速度度和和力力的的關關系系””的的實實驗驗裝裝置置．．題型一實驗原理和誤差分析例1圖3－4－(1)在該該實實驗驗中中必必須須采采用用控控制制變變量量法法，，應應保保持持________不變變，，用用鉤鉤碼碼所所受受的的重重力力作作為為________，用用DIS測小小車車的的加加速速度度．．(2)改變變所所掛掛鉤鉤碼碼的的數(shù)數(shù)量量，，多多次次重重復復測測量量．．在在某某次次實實驗驗中中根根據(jù)據(jù)測測得得的的多多組組數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)可可畫畫出出a－F關系圖線線(如圖3－4－5所示)．圖3－4－5①分析此此圖線的的OA段可得出出的實驗驗結論是是________________________________________________________________________________________________________________________________________________.②(單選題)此圖線的的AB段明顯偏偏離直線線，造成成此誤差差的主要要原因是是()A．小車與與軌道之之間存在在摩擦B．導軌保保持了水水平狀態(tài)態(tài)C．所掛鉤鉤碼的總總質量太太大D．所用小小車的質質量太大大【答案】(1)小車的總總質量(或：小車車的質量量)小車所受受外力(或：外力力、合外外力)(2)①在質量量不變的的條件下下，加速速度與合合外力成成正比②②C(2011年紹興模模擬)某實驗小小組利用用如圖3－4－6所示的實實驗裝置置來探究究當合外外力一定定時，物物體運動動的加速速度與其其質量之之間的關關系．題型二實驗數(shù)據(jù)的處理例2圖3－4－6(1)由圖3－4－6中刻度尺尺讀出兩兩個光電電門中心心之間的的距離x＝24cm，由圖3－4－7中游標卡卡尺測得得遮光條條的寬度度d＝________cm.該實驗小小組在做做實驗時時，將滑滑塊從圖圖3－4－6所示位置置由靜止止釋放，，由數(shù)字字計時器器可以讀讀出遮光光條通過過光電門門1的時間Δt1，遮光條條通過光光電門2的時間Δt2，則滑塊塊經(jīng)過光光電門1時的瞬時時速度的的表達式式v1＝________，滑塊經(jīng)經(jīng)過光電電門2時的瞬時時速度的的表達式式v2＝________，則滑塊塊的加速速度的表表達式a＝________.(以上表達達式均用用字母表表示)圖3－4－7(2)在本次實實驗中，，實驗小小組通過過改變滑滑塊質量量總共做做了6組實驗，，得到如如表所示示的實驗驗數(shù)據(jù)．．通過分分析表中中數(shù)據(jù)后后，你得得出的結結論是________．m(g)a(m/s2)2502.023001.653501.334001.255001.008000.63(3)現(xiàn)需通過過圖象進進一步