《（通用版）2018-2019版高考物理总复习 主题二 相互作用与运动定律 2.2.2实验：探究加速度与力、质量的关系课件 新人教版.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（通用版）2018-2019版高考物理总复习 主题二 相互作用与运动定律 2.2.2实验：探究加速度与力、质量的关系课件 新人教版.ppt（44页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2.2.2实验：探究加速度与力、：探究加速度与力、质量的关系量的关系一、实验目的一、实验目的1.学会用控制学会用控制变量法探究物理量法探究物理规律。律。2.探究加速度与力、探究加速度与力、质量的关系。量的关系。3.掌握利用掌握利用图象象处理数据的方法。理数据的方法。二、实验原理二、实验原理采采用用控控制制变量量法法，在在探探究究加加速速度度与与力力、质量量三三者者关关系系时，先先让其中一个量保持不其中一个量保持不变来探究其他两个量之来探究其他两个量之间的关系。的关系。1.控制小控制小车的的质量量M不不变，分析加速度，分析加速度a与力与力F的关系。的关系。2.控控制制砝砝码和和小小盘的的质量量不
2、不变，即即力力F不不变，改改变小小车的的质量量M，分析加速度，分析加速度a与与M的关系。的关系。三、实验器材三、实验器材电磁磁打打点点计时器器、纸带、复复写写纸片片、小小车、一一端端附附有有定定滑滑轮的的长木木板板、小小盘、细绳、交交流流电源源、导线、天天平平(带有有一一套套砝砝码)、薄木板、坐、薄木板、坐标纸、刻度尺。、刻度尺。四、实验步骤四、实验步骤1.测质量：用天平量：用天平测量小量小盘的的质量量m0和小和小车的的质量量M0。2.安装器材：按如安装器材：按如图所示将所示将实验器材安装好器材安装好(小小车上不系上不系绳)。3.平平衡衡摩摩擦擦力力：把把木木板板无无滑滑轮的的一一端端下下面面
3、垫一一薄薄木木板板，反反复复移移动其其位位置置，使使小小车在在不不挂挂小小盘和和砝砝码的的情情况况下下，能能沿沿木木板板做做匀匀速直速直线运运动(纸带上相上相邻点的点的间距相等距相等)。4.测a、F(1)把把小小车停停在在打打点点计时器器处，挂挂上上小小盘和和砝砝码，先先接接通通电源源，再再让小小车拖拖着着纸带在在木木板板上上匀匀加加速速下下滑滑，打打出出一一条条纸带，纸带记录了了小小车的的运运动情情况况，取取下下纸带并并在在纸带上上标上上号号码及及此此时所挂小所挂小盘和砝和砝码的的总重力重力mg。(2)保保持持小小车的的质量量不不变，改改变小小盘中中砝砝码的的质量量，重重复复步步骤(1)，多
4、多做做几几次次实验，并并记录好好相相应纸带的的编号号及及所所挂挂小小盘和和砝砝码的的总重力重力m2g、m3g5.测a、M(1)保保持持小小车所所受受的的合合外外力力不不变，在在小小车上上加加砝砝码，接接通通电源源后后放放开开小小车，用用纸带记录小小车的的运运动情情况况；取取下下纸带，并并在在纸带上上标上号上号码及小及小车和砝和砝码的的总质量量M1。(2)继续在在小小车上上增增加加砝砝码，重重复复步步骤(1)，多多做做几几次次实验，在在每每次次实验得得到到的的纸带上上标上上号号码及及小小车和和砝砝码的的总质量量M2、M3五、数据处理五、数据处理1.把小把小车在不同力作用下在不同力作用下产生的加速
5、度填在表中：生的加速度填在表中：物理量物理量123456作用力作用力F加速度加速度a以以a为纵坐坐标、F为横横坐坐标，根根据据数数据据作作aF图象象，用用曲曲线拟合合测量量点点，找找出出规律律，分分析析a与与F的的关关系。系。2.把把不不同同质量量的的小小车(小小车和和砝砝码)在在相相同同力力的的作作用用下下产生生的的加加速速度大小填在表中：度大小填在表中：物理量物理量123456质量量M加速度加速度a3.实验结论(1)保持物体保持物体质量不量不变时，物体的加速度，物体的加速度a与所受力与所受力F成正比。成正比。(2)在力在力F不不变时，物体的加速度，物体的加速度a与与质量量M成反比。成反比。
6、六、误差分析六、误差分析1.系系统误差差：本本实验用用小小盘和和砝砝码的的总重重力力mg代代替替小小车的的拉拉力力，而而实际上上小小车所所受受的的拉拉力力要要小小于于小小盘和和砝砝码的的总重重力力。小小盘和和砝砝码的的总质量量越越接接近近于于小小车的的质量量，误差差越越大大；反反之之，小小盘和和砝砝码的的总质量量越越小小于于小小车的的质量量，由由此此引引起起的的误差差就就越越小小。因因此此，满足足小小盘和和砝砝码的的总质量量远小小于于小小车的的质量量的的目目的就是的就是为了减小因了减小因实验原理不完善而引起的原理不完善而引起的误差。差。2.偶偶然然误差差：摩摩擦擦力力平平衡衡不不准准确确、质量
7、量测量量不不准准确确、计数数点点间距距测量不准确、量不准确、纸带和和细绳不不严格与木板平行都会引起格与木板平行都会引起误差。差。七、注意事项七、注意事项1.平平衡衡摩摩擦擦力力时不不要要挂挂重重物物，整整个个实验平平衡衡了了摩摩擦擦力力后后。不不管管以以后后是是改改变小小盘和和砝砝码的的质量量还是是改改变小小车及及砝砝码的的质量量，都都不需要重新平衡摩擦力。不需要重新平衡摩擦力。2.实验中中必必须满足足小小车和和砝砝码的的总质量量远大大于于小小盘和和砝砝码的的总质量。量。3.改改变拉拉力力和和小小车质量量后后，每每次次开开始始时小小车应尽尽量量靠靠近近打打点点计时器器，并并应先先接接通通电源源
8、，再再放放开开小小车，且且应在在小小车到到达达滑滑轮前前按住小按住小车。4.作作图象象时，要使尽可能多的点在所作直，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直上，不在直线上的点上的点应尽可能尽可能对称分布在所作直称分布在所作直线两两侧。要点一实验原理和实验方法要点一实验原理和实验方法例例1在在“探探究究加加速速度度与与力力、质量量的的关关系系”的的实验中中，渗渗透透了了研研究究问题的多种科学方法：的多种科学方法：(1)实验环境的等效法：境的等效法：_；(2)实验条件条件设计的科学方法：的科学方法：_；(3)实验原理的原理的简化：化：_，即即当当小小车质量量M车m沙沙时，细绳对小小车的的拉拉力力大大小
9、小近近似似等等于于沙及桶的沙及桶的总重力重力m沙沙g；答案答案(1)平衡摩擦力法平衡摩擦力法 (2)控制控制变量法量法(3)近似法近似法(4)图象法象法 (5)化曲化曲为直法直法要点二数据处理和误差分析要点二数据处理和误差分析例例2某某同同学学设计了了一一个个探探究究加加速速度度a与与物物体体所所受受合合力力F及及质量量m的的关关系系的的实验，如如图1所所示示，图甲甲为实验装装置置简图(交交流流电的的频率率为50Hz)。图1(1)图乙乙为某某次次实验得得到到的的纸带，根根据据纸带可可求求出出小小车的的加加速速度大小度大小为_m/s2(保留两位有效数字保留两位有效数字)。图2思路点拨思路点拨解答
10、本题时可按以下思路进行分析：解答本题时可按以下思路进行分析：(3)由由图图可可分分析析，当当加加速速度度a为为零零时时，拉拉力力F并并不不为为零零，说说明明实实验前没有平衡摩擦力或者未完全平衡摩擦力。验前没有平衡摩擦力或者未完全平衡摩擦力。答案答案见解析解析方法总结方法总结实验数据的处理方法实验数据的处理方法图象法、图象法、“化曲为直化曲为直”法法(1)研究加速度研究加速度a和力和力F的关系的关系以以加加速速度度a为为纵纵坐坐标标，力力F为为横横坐坐标标，根根据据测测量量数数据据描描点点，然然后后作作出出图图象象，如如图图所所示示，若若图图象象是是一一条条通通过过原原点点的的直直线线，就就能说
11、明能说明a与与F成正比。成正比。要点三创新方案设计要点三创新方案设计例例3两两个个相相同同的的小小车并并排排放放在在光光滑滑水水平平桌桌面面上上，小小车前前端端系系上上细线，线的的另另一一端端跨跨过定定滑滑轮各各挂挂一一个个小小盘，盘里里分分别放放有有不不同同质量量的的砝砝码(图3甲甲)。小小车所所受受的的水水平平拉拉力力F的的大大小小可可以以认为等等于于砝砝码(包包括括砝砝码盘)所所受受的的重重力力大大小小。小小车后后端端也也系系有有细线，用用一一只只夹子子夹住住两两根根细线(图乙乙)，控控制制两两辆小小车同同时开开始始运运动和和结束运束运动。图3解解析析实实验验过过程程中中，当当两两小小车
12、车质质量量相相同同时时，砝砝码码(包包括括砝砝码码盘盘)重重力力越越大大，相相同同时时间间内内位位移移越越大大，则则加加速速度度越越大大，进进行行实实验验时时会会发发现现，加加速速度度与与所所受受拉拉力力成成正正比比；若若砝砝码码重重力力不不变变，即即拉拉力力不不变变时时，质质量量越越大大的的小小车车，相相同同时时间间内内位位移移越越小小，即即加加速速度度越越小小，进进行行测测量量分分析析知知，加加速速度度与与质质量量成成反反比比。如如果果砝砝码码(包包括括砝砝码码盘盘)的的重重力力G远远小小于于小小车车的的重重力力Mg时时，G近近似似等等于于拉力拉力F。答案答案加速度与拉力成正比加速度与加速
13、度与拉力成正比加速度与质量成反比量成反比GMg方法总结方法总结(1)控控制制变变量量法法：当当研研究究多多个个物物理理量量的的变变化化规规律律时时，为为了了简简便便，可可设设计计保保持持其其他他物物理理量量不不变变，只只研研究究剩剩余余两两个个变变化化物物理理量量的的关关系系，这这种种方方法法叫叫做做控控制制变变量量法法。两两个个相相同同的的小小车车放放在在光光滑滑水水平平面面上上，前前端端各各系系一一条条细细绳绳，绳绳的的另另一一端端跨跨过过定定滑滑轮轮各各挂挂一一个个小小盘盘，盘盘中中各各放放数数目目不不等等的的砝砝码码，就就可可以以验验证证质质量量一一定定的条件下，加速度与力的关系。的条
14、件下，加速度与力的关系。(2)对比实验法：对比实验法在物理实验中经常用到。对比实验法：对比实验法在物理实验中经常用到。两两小小车车后后端端各各系系一一条条细细绳绳，一一起起被被一一个个夹夹子子夹夹着着而而使使小小车车静静止止(如如图图所所示示)。打打开开夹夹子子，两两小小车车同同时时开开始始运运动动，关关上上夹夹子子，两两小小车车同同时时停停下下来来。用用刻刻度度尺尺测测出出两两小小车车通通过过的的位位移移，位位移移之之比比就就等于它们的加速度之比。等于它们的加速度之比。1.如如图4所所示示为“探探究究加加速速度度与与力力、质量量的的关关系系”的的实验装装置置图，以下做法正确的是以下做法正确的
15、是()A.平平衡衡摩摩擦擦力力时，应将将重重物物用用细绳通通过定滑定滑轮系在小系在小车上上B.本本实验中中探探究究的的方方法法是是控控制制变量法量法C.实验时，先放开小，先放开小车，后接通，后接通电源源D.“重重物物的的质量量远小小于于小小车的的质量量”这一一条条件件如如不不满足足，对探探究究结果也不会果也不会产生影响生影响图4解解析析平平衡衡摩摩擦擦力力时时，应应使使小小车车在在不不受受拉拉力力作作用用下下拖拖动动纸纸带带做做匀匀速速直直线线运运动动，A错错误误；实实验验中中采采用用控控制制变变量量法法，即即探探究究加加速速度度与与合合力力关关系系时时控控制制小小车车质质量量不不变变，研研究
16、究加加速速度度与与小小车车质质量量关关系系时时要要控控制制拉拉力力不不变变，B正正确确；实实验验时时，先先接接通通电电源源打打点点，后后放放开开小小车车拖拖动动纸纸带带运运动动，C错错误误；为为减减小小实实验验误误差差，实实验验时时必须做到重物的质量远小于小车的质量，必须做到重物的质量远小于小车的质量，D错错误误。答案答案B2.(多多选选)按按实验要要求求组装装好好器器材材后后，应按按一一定定步步骤进行行实验，下下述操作步述操作步骤的合理的合理顺序是序是()保保持持重重物物的的质量量不不变，在在小小车里里加加砝砝码，测出出加加速速度度，重重复几次复几次保保持持小小车质量量不不变，改改变重重物物
17、的的质量量，测出出加加速速度度，重重复复几次几次用天平用天平测出小出小车和重物的和重物的质量量平衡摩擦力，使小平衡摩擦力，使小车近似做匀速直近似做匀速直线运运动A.B.C.D.解析解析探究探究a与与F的关系与探究的关系与探究a与与m的关系的顺序可互换。的关系的顺序可互换。答案答案CD3.(多多选选)如如图5所所示示是是在在“探探究究加加速速度度与与力力、质量量的的关关系系”实验中中，根根据据实验数数据据描描绘出出的的三三条条aF图线，下下列列说法法中中正正确确的是的是()A.三条三条倾斜直斜直线所所对应绳的拉力相同的拉力相同B.三条三条倾斜直斜直线所所对应的小的小车和砝和砝码的的总质量不同量不
18、同C.直直线1对应的小的小车和砝和砝码的的总质量最大量最大D.直直线3对应的小的小车和砝和砝码的的总质量最大量最大图5答案答案BD4.“探探究究加加速速度度与与力力、质量量的的关关系系”的的实验中中，在在研研究究小小车的的加加速速度度a和和小小车的的质量量M的的关关系系时，由由于于没没有有始始终满足足Mm(m为沙沙桶桶及及沙沙桶桶中中沙沙的的质量量)的的条条件件，结果果得得到到的的图象象应是是()答案答案D5.如如图6所所示示是是某某同同学学探探究究加加速速度度与与力力、质量量的的关关系系时，已已接接通通电源源正正要要释放放纸带时的的情情况况，请你你指指出出该同同学学的的五五个差个差错；图6(
19、1)电源源_；(2)电磁打点磁打点计时器位置器位置_；(3)滑滑轮位置位置_；(4)小小车位置位置_；(5)长木板木板_。解解析析探探究究加加速速度度与与力力、质质量量的的关关系系时时，电电磁磁打打点点计计时时器器应应使使用用低低压压(6V)交交流流电电源源，且且要要固固定定在在长长木木板板无无滑滑轮轮的的一一端端，即即应应靠靠右右端端；释释放放纸纸带带时时小小车车应应靠靠近近打打点点计计时时器器；连连接接小小车车的的细细线线应应保保持持水水平平，故故应应调调节节滑滑轮轮位位置置使使拉拉线线水水平平；实实验验时时应应平平衡衡摩摩擦擦力力，使使小小车车所所受受重重力力沿沿斜斜面面方方向向的的分分
20、力力与与小小车车所所受摩擦力平衡，故应垫高长木板右端平衡摩擦力。受摩擦力平衡，故应垫高长木板右端平衡摩擦力。答答案案(1)应用用6V交交流流电源源 (2)应靠靠右右端端(3)应使使拉拉线水水平平 (4)应靠近打点靠近打点计时器器(5)应垫高右端平衡摩擦力高右端平衡摩擦力6.某某实验小小组利用利用图7所示的装置探究加速度与力、所示的装置探究加速度与力、质量的关系。量的关系。图7(1)下列做法正确的是下列做法正确的是_(填字母代号填字母代号)。A.调节滑滑轮的高度，使的高度，使牵引木引木块的的细绳与与长木板保持平行木板保持平行B.在在调节木木板板倾斜斜度度平平衡衡木木块受受到到的的滑滑动摩摩擦擦力
21、力时，将将装装有有砝砝码的砝的砝码桶通桶通过定滑定滑轮拴在木拴在木块上上C.实验时，先放开木，先放开木块再接通打点再接通打点计时器的器的电源源D.通通过增增减减木木块上上的的砝砝码改改变质量量时，不不需需要要重重新新调节木木板板倾斜度斜度(2)图8是甲、乙两同学根据是甲、乙两同学根据实验数据画出的数据画出的图象。象。形成形成图线甲的原因是甲的原因是_。形成形成图线乙的原因是乙的原因是_。图8解解析析(1)实实验验中中细细绳绳要要与与长长木木板板保保持持平平行行，A项项正正确确；平平衡衡摩摩擦擦力力时时不不能能将将装装有有砝砝码码的的砝砝码码桶桶通通过过细细绳绳绕绕过过滑滑轮轮拴拴在在木木块块上
22、上，这这样样无无法法平平衡衡摩摩擦擦力力，B项项错错误误；实实验验时时应应先先接接通通打打点点计计时时器器的的电电源源再再放放开开木木块块，C项项错错误误；平平衡衡摩摩擦擦力力后后，改改变变木木块块上的砝码的质量后不再需要重新平衡摩擦力，上的砝码的质量后不再需要重新平衡摩擦力，D项正确。项正确。(2)图图线线甲甲中中F0时时，木木块块就就有有了了加加速速度度，可可见见是是长长木木板板倾倾角角过过大大。图图线线乙乙中中，有有了了拉拉力力时时，加加速速度度仍仍为为0，说说明明未未平平衡衡摩摩擦力或平衡摩擦力不够。擦力或平衡摩擦力不够。答答案案(1)AD(2)长木木板板倾角角过大大未未平平衡衡摩摩擦
23、擦力力或或平平衡衡摩摩擦擦力不力不够7.某某同同学学利利用用图9(a)所所示示实验装装置置及及数数字字化化信信息息系系统获得得了了小小车加加速速度度a与与钩码的的质量量m的的对应关关系系图，如如图(b)所所示示。实验中中小小车(含含发射射器器)的的质量量为200g，实验时选择了了不不可可伸伸长的的轻质细绳和和轻定定滑滑轮，小小车的的加加速速度度由由位位移移传感感器器及及与与之之相相连的的计算机得到。回答下列算机得到。回答下列问题：图9(1)根根据据该同同学学的的结果果，小小车的的加加速速度度与与钩码的的质量量成成_(填填“线性性”或或“非非线性性”)关系。关系。(2)由由图(b)可知，可知，a
24、m图线不不经过原点，可能的原因是原点，可能的原因是_。(3)若若利利用用本本实验装装置置来来验证“在在小小车质量量不不变的的情情况况下下，小小车的的加加速速度度与与作作用用力力成成正正比比”的的结论，并并直直接接以以钩码所所受受重重力力mg作作为小小车受受到到的的合合外外力力，则实验中中应采采取取的的改改进措措施施是是_，钩码的的质量量应满足的条件是足的条件是_。解析解析(1)由图象可知小车的加速度与钩码的质量成非线性关系。由图象可知小车的加速度与钩码的质量成非线性关系。(2)am图图线线不不经经过过原原点点，在在m轴轴上上有有截截距距，即即挂挂上上钩钩码码后后小小车加速度仍为零，可能的原因是存在摩擦力。车加速度仍为零，可能的原因是存在摩擦力。(3)本本实实验验直直接接以以钩钩码码所所受受重重力力mg作作为为小小车车受受到到的的合合外外力力，则则应应采采取取的的措措施施是是调调节节轨轨道道的的倾倾斜斜度度以以平平衡衡摩摩擦擦力力，钩钩码码的的质质量量应满足的条件是远小于小车的质量。应满足的条件是远小于小车的质量。答答案案(1)非非线性性(2)存存在在摩摩擦擦力力(3)调节轨道道的的倾斜斜度度以以平平衡摩擦力衡摩擦力远小于小小于小车的的质量量
