《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11》由会员分享，可在线阅读，更多相关《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11（83页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2实验：探究加速度与力、实验：探究加速度与力、质量的关系质量的关系1探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、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掌握利用图象处理数据的方法1采用控制变量法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，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中经常采取的一种方法本实验有F、m、a三三个参量，研究加速度个参量
2、，研究加速度a与与F及及m的关系时，我们的关系时，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不变，改变小车所受的拉力F，讨论，讨论a与与F的关的关系；再控制小车所受的拉力系；再控制小车所受的拉力F不变，改变小车的不变，改变小车的质量质量m，讨论，讨论a与与m的关系的关系2要测量的物理量要测量的物理量小车与其上砝码的总质量小车与其上砝码的总质量M用天平测出用天平测出小车受的拉力小车受的拉力F用天平测出小盘和盘内砝用天平测出小盘和盘内砝码的总质量码的总质量
3、m，由，由Fmg算出算出小车的加速度小车的加速度a通过打点计时器打出的纸通过打点计时器打出的纸带测算出带测算出打点计时器、纸带及复写纸、小车、一端附有打点计时器、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、低压交定滑轮的长木板、小盘和砝码、细绳、低压交流电源、天平流电源、天平(带有一套砝码带有一套砝码)、刻度尺、刻度尺一、实验步骤一、实验步骤1用天平测小车和小桶的质量用天平测小车和小桶的质量M0和和m0，并把数，并把数值记录下来值记录下来2按下图所示把实验器材安装好按下图所示把实验器材安装好(不要把悬挂小不要把悬挂小桶的细绳系在小车上桶的细绳系在小车上)3平衡摩擦力：把木板无
4、滑轮的一端下面垫一薄平衡摩擦力：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作后不挂重物的小车在斜面上做匀速直线运动为止止(纸带上相邻点间距相等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，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
5、质保持小车的质量不变，改变小桶内砂子的质量，重复步骤量，重复步骤4，多做几次实验，并记录好相应，多做几次实验，并记录好相应纸带及砂和小桶的总重力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码，并测出小车与所放砝码的总质量M，接通电，接通电源，放开小车用纸带记录小车的运动情况，取下源，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，重复步骤继续在小车上加放砝码，重复步骤6，多做几，多做几次实验，在每次得到的纸带上标上号码次实验，在每次得
6、到的纸带上标上号码二、探究加速度与力、质量的关系二、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，可把数据填入下表根据逐差法求出加速度，可把数据填入下表实验序号实验序号加速度加速度a/(ms2)小车受力小车受力F/N1232物体受力一定，探究加速度与质量的关系物体受力一定，探究加速度与质量的关系(1)根据逐差法求出加速度，可把数据填入下表根据逐差法求出加速度，可把数据填入下表实验序号实验序号加速度加速度a/(ms2)小车质量小车质量M/kg123在做在做“探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、质量的关系”的实
7、验时，的实验时，计算出各纸带的加速度后，将测得的反映加速度计算出各纸带的加速度后，将测得的反映加速度a和力和力F的关系的有关资料记录在表的关系的有关资料记录在表(1)中，将测得中，将测得的反映加速度的反映加速度a和质量和质量M的关系的资料记录在表的关系的资料记录在表(2)中中表表(1)a/(ms2)1.984.065.958.12F/N1.002.003.004.003实验方案的探究实验方案的探究(1)测量加速度的方案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，根据纸体上安装一条连接打点计时器的纸带，根据纸带
8、上打出的点来测量加速度前面所述的实验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内的位移之差内的位移之差xaT2求出加速度条件允许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利用传感器和计算机(2)测量物体所受外力的方案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变速直线运动，所以
9、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案例提供的外力比较容易测量答案：答案：A1本实验中用小盘及砝码的总重力代替小车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小盘和砝码的总重力(因为小盘和砝码也有加因为小盘和砝码也有加速度速度)，存在系统误差，小盘和砝码的总质量，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由于操作不够准确造成的误差(1)质量的测量误差
10、质量的测量误差(2)测量纸带上各点间的距离的误差测量纸带上各点间的距离的误差(读数误差读数误差)(3)绳或纸带与木板不平行造成的误差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，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
11、重新平还是改变小车及砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力衡摩擦力2实验中必须满足小车和砝码的总质量远大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各纸带上的加速度各纸带上的加速度a，都应是该纸带上的，都应是该纸带上的平均加速度平均加速度4作图象时，要使尽可能多的点在所作直线作图象时，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，作直线两侧离直线较远的点是错误数据
12、，可舍去不予考虑可舍去不予考虑5小车应靠近打点计时器且先接通电源再放小车应靠近打点计时器且先接通电源再放手手.A用天平称出小车和小桶及内部所装砂子的质量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将电磁打点计时器接在6 V电压的蓄电池上，接电压的蓄电池上，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，增加小车上保持小桶及其中砂子的质量不变，
13、增加小车上的砝码个数，并记录每次增加后的的砝码个数，并记录每次增加后的M值，重复上述值，重复上述实验实验F分析每条纸带，测量并计算出加速度的值分析每条纸带，测量并计算出加速度的值G作作aM关系图象，并由图象确定关系图象，并由图象确定aM关系关系(1)该同学漏掉的重要实验步骤是该同学漏掉的重要实验步骤是_，该步，该步骤应排在骤应排在_步实验之后步实验之后(2)在上述步骤中，有错误的是在上述步骤中，有错误的是_，应把，应把_改为改为_(3)在上述步骤中，处理不恰当的是在上述步骤中，处理不恰当的是_，应，应把把_改为改为_丙丙答案：答案：ACD2在在“探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、质量的
14、关系”的实验中，的实验中，下列说法中正确的是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，平衡摩擦力时，小
15、车后面的纸带必须连好，因为运动过程中纸带也要受阻力因为运动过程中纸带也要受阻力答案：答案：D3在在“探究物体的加速度与力、质量的关系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与质量的关系D如果加速度与力的图象是一条过原
16、点的倾斜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直线，则加速度与力成正比答案：答案：D4如下图所示，是某次利用气垫导轨探究加速如下图所示，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度与力、质量关系的实验装置安装完毕后的示意图，图中意图，图中A为砂桶和砂，为砂桶和砂，B为定滑轮，为定滑轮，C为滑为滑块及上面添加的砝码，块及上面添加的砝码，D为纸带，为纸带，E为电火花计为电火花计时器，时器，F为蓄电池，电压为为蓄电池，电压为6 V，G是电键，请是电键，请指出图中的三处错误：指出图中的三处错误：(1)_；(2)_；(3)_答案：答案：(1)B接滑块的细线
17、应水平接滑块的细线应水平(或与导轨平或与导轨平行行)(2)C滑块离计时器太远滑块离计时器太远(3)E电火花计时器用的是电火花计时器用的是220 V的交流电，不能的交流电，不能接直流电接直流电5在探究加速度和力的关系时，我们使用了两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试根据下表中记录的信息(表中小车位移单位为表中小车位移单位为m)，得出加速
18、度和力的关系为，得出加速度和力的关系为_.实验次实验次数数第一次第一次第二次第二次第三次第三次项目项目钩码数钩码数目目位移位移x钩码数钩码数目目位移位移x钩码数钩码数目目位移位移x小车小车110.1110.1120.23小车小车220.2330.3430.35答案：答案：加速度和力成正比加速度和力成正比6(2009江苏卷江苏卷)“探究加速度与物体质量、物体探究加速度与物体质量、物体受力的关系受力的关系”的实验装置如图甲所示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了一条纸带如图乙所示计时器打
19、点的时间间隔为为0.02 s从比较清晰的点起，每从比较清晰的点起，每5个点取一个计个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离该小车的加数点，量出相邻计数点之间的距离该小车的加速度速度a_m/s2.(结果保留两位有效数字结果保留两位有效数字)(2)平衡摩擦力后，将平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车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码添加到砝码盘中，测量小车的加速度小车的加速度的加速度a与砝码盘中砝码总重力与砝码盘中砝码总重力F的实验数据的实验数据如下表：如下表：砝码盘中砝码总砝码盘中砝码总
20、重力重力F(N)0.196 0.392 0.588 0.784 0.980加速度加速度a(ms2)0.691.181.662.182.70在桌面上画出两条平行线在桌面上画出两条平行线MN、PQ，并测出间，并测出间距距d.开始时将木板置于开始时将木板置于MN处，现缓慢向瓶中加处，现缓慢向瓶中加水，直到木板刚刚开始运动为止，记下弹簧秤水，直到木板刚刚开始运动为止，记下弹簧秤的示数的示数F0，以此表示滑动摩擦力的大小再将，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，记下弹簧秤的示数下弹簧秤的示数F1，然后释放木板，并用秒表，然后释放木板，
21、并用秒表记下木板运动到记下木板运动到PQ处的时间处的时间t.(1)木板的加速度可以用木板的加速度可以用d、t表示为表示为a_；为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方；为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是法是(一种即可一种即可)_(2)改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度a与与弹簧秤示数弹簧秤示数F1的关系下列图象能表示该同学实的关系下列图象能表示该同学实验结果的是验结果的是_(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，它的优点是比，它的优点是_a可以改变滑动摩擦力的大小可以改变滑动摩擦力的大小b可以
22、更方便地获取多组实验数据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，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，小车及车中砝码采用下图所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用表示，盘及盘中砝码的质量用m表表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带由示，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打点计时器打上的点计算出(1)当当M与与m的大小关系满足的大小关系满足_时，才可以时，
23、才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力力(2)一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保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，采用图象法处理码的质量，测出相应的加速度，采用图象法处理数据为了比较容易地确定出加速度数据为了比较容易地确定出加速度a与质量与质量M的的关系，应该作关系，应该作a与与_的图象的图象(3)如下图如下图(a)为甲同学根据测量数据作出的为甲同学根据测量数据作出的aF图线，说明实验存在的问题是图线，说明实验存在的问题是_(4)乙、丙同学用同一装置做实验画出了各自乙、丙同学用同一装置做实验画出了各自得到的得到的aF图线如图图线如图(b)所示，两个同学做实验所示，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同？时的哪一个物理量取值不同？_答案：答案：(1)Mm(2)1/M(3)没有没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不平衡摩擦力或平衡摩擦力不够够(4)小小车车及及车车上的砝上的砝码码的的总质总质量不同量不同
