第四章 2 实验：探究加速度与力、质量的关系课件.ppt

深层互动探究达标对点演练基础知识研读 2 实 验 ： 探 究 加 速 度 与 力 、 质 量 的 关 系 深层互动探究达标对点演练基础知识研读 实验目的、实验器材、实验原理 深层互动探究达标对点演练基础知识研读 实验目的1.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3.掌握利用图象处理数据的方法实验器材打点计时器、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、低压交流电源、天平(带有一套砝码)、刻度尺实验原理1. 控制变量法： (1)控制小车质量不变，研究小车的加速度a与受力F的关 系； (2)控制小车受力F不变，研究小车的加速度a与其质量m 的关系. 2. 需要测量的量： (1)小车与砝码总质量M(2)小车所受拉力Fm g (3)小车的加速度a 深层互动探究达标对点演练基础知识研读 1用天平测出小车和重物的质量分别为M0、m 0，并记录下来2按图421将实验器材安装好(小车上不系绳)实验步骤图421 深层互动探究达标对点演练基础知识研读 3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作后小车匀速直线运动为止4将重物通过细绳系在小车上，接通电源放开小车；取下纸带并在纸带上标上号码及此时所挂重物的重力m 0g.5保持小车的质量不变，改变所挂重物的重力，重复步骤4，多做几次实验，并记录好重物的重力m 1g、m 2g，以及加速度填入表格1. 深层互动探究达标对点演练基础知识研读 表格1物体的质量一定，加速度与受力的关系实验次数加速度a/(ms2)小车受力F/N123456. 保持托盘中所放重物的质量不变，在小车上加放砝码，并测出小车与所放砝码的总质量M，接通电源，放开小 车，取下纸带并标上号码 深层互动探究达标对点演练基础知识研读 7继续在小车上加放砝码，重复步骤6，多做几次实验8计算出每次纸带的加速度值及小车与砝码的总质量填入表格2. 表格2物体受到的外力一定，加速度与质量的关系 深层互动探究达标对点演练基础知识研读 1注意事项(1)平衡摩擦力时不要挂重物，整个实验平衡了摩擦力后，不需要重新平衡摩擦力(2)实验中必须满足小车和砝码的质量远大于小盘和砝码的总质量(3)各纸带上的加速度a，都应是该纸带上的平均加速度(4)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作直线两侧离直线较远的点可舍去(5)小车应靠近打点计时器且先接通电源再放手注意事项及误差分析 深层互动探究达标对点演练基础知识研读 3误差分析(1)质量的测量误差、纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差(2)因实验原理不完善造成误差：用小盘及砝码的总重力代替小车受到的拉力，存在系统误差小盘及砝码的总质量越接近小车的质量，误差就越大(3)平衡摩擦力不准造成误差. 深层互动探究达标对点演练基础知识研读 【典例1】 用如图422所示的装置研究在作用力F一定时，小车的加速度a与小车质量M的关系，某位同学设计的实验步骤如下：对实验步骤的考查图422A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； 深层互动探究达标对点演练基础知识研读 C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6 V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，增加小车上的砝码个 数，并记录每次增加后的M值，重复上述实验；F分析每条纸带，测量并计算出加速度的值；G作aM关系图象，并由图象确定aM关系(1)该同学漏掉的重要实验步骤是_，该步骤应排在_步实验之后 深层互动探究达标对点演练基础知识研读 (2)在上述步骤中，有错误的是_，应把_改为_(3)在上述步骤中，处理不恰当的是_，应把_改为_ 深层互动探究达标对点演练基础知识研读 答案(1)该同学漏掉的重要实验步骤是平衡摩擦力，该步骤应排在按图装好实验器材即B步实验之后(2)在上述步骤中，有错误的是步骤D，应把6 V电压的蓄电池改为6 V以下交流电压的学生电源平衡摩擦力方法：将不带定滑轮的一端适当垫高，在不挂托盘情况下，使小车带动着纸带(打点计时器打点时)，沿长木板恰好做匀速直线运动目的：使托盘与砝码的重力等于小车受到的合力 深层互动探究达标对点演练基础知识研读 【跟踪1】 在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，关于小车所受的合力，下列叙述中正确的是 ()A小车所受的合力就是所挂小盘和砝码的重力B小车所受的合力的大小等于托盘和砝码通过细绳对小车施加的拉力C只有平衡摩擦力之后，小车所受合力才等于细绳对小车的拉力D只有平衡摩擦力之后，且当小车的质量远大于托盘和砝码的总质量时，小车所受合力的大小可认为等于托盘和砝码的重力大小 深层互动探究达标对点演练基础知识研读 解析托盘与砝码的重力不可说成是小车所受的合力，A错误；由于小车下滑必受摩擦力作用，平衡摩擦力之后(实际上是Mgsin Ff)，小车所受合力才等于细绳的拉力，B错误、C正确；只有当小车质量M远大于托盘与砝码质量m (即M m )时，细绳中的拉力大小才近似等于托盘和砝码的重力大小，也只有平衡了摩擦力之后，小车所受合力大小才近似等于托盘和砝码的重力大小，D正确答案CD 深层互动探究达标对点演练基础知识研读 1分析加速度和力的关系依据表格1，以加速度a为纵坐标，以外力F为横坐标，作出aF关系图象，如图423所示2分析加速度和质量的关系数据处理图423 深层互动探究达标对点演练基础知识研读 图424 深层互动探究达标对点演练基础知识研读 【典例2】 “探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图425甲所示图425 深层互动探究达标对点演练基础知识研读 (1)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425乙所示计时器打点的时间间隔为0.02 s从比较清晰的点起，每5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速度大小a_ m/s2.(结果保留两位有效数字)(2)平衡摩擦力后，将5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码添加到砝码盘中，测量小车的加速度小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表：砝码盘中砝码总重力F/N 0.196 0.392 0.588 0.784 0.980 加速度a/(ms2) 0.69 1.18 1.66 2.18 2.70 深层互动探究达标对点演练基础知识研读 请根据实验数据在图426中作出aF的关系图象(3)根据提供的实验数据作出的aF图线不通过原点，请说明主要原因图426 深层互动探究达标对点演练基础知识研读 (2)aF图象如图所示答案(1)0.16(2)aF图象见解析图(3)未计入砝码盘重 力或砝码盘的重力不能忽略 深层互动探究达标对点演练基础知识研读 实验中作出的aF图象有时不过原点，如图427所示造成这种现象的主要原因是：实验中没有考虑砝码托盘的质量，误将砝码的重力等于拉力F，或是平衡摩擦力时垫得太高了，会出现图象甲的情况；实验中没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不充分，会出现图象乙的情况图427 深层互动探究达标对点演练基础知识研读 【跟踪2】 如图428是某些同学根据实验数据画出的图象，下列说法中正确的是 ()图428 深层互动探究达标对点演练基础知识研读 A形成图(甲)的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大B形成图(乙)的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小C形成图(丙)的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大D形成图(丁)的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小答案AD 深层互动探究达标对点演练基础知识研读 1在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时 ()A应使砂和小桶的总质量远小于小车和砝码的总质量，以减小实验误差实验操作 深层互动探究达标对点演练基础知识研读答案ACD 深层互动探究达标对点演练基础知识研读 2在保持小车质量m不变，探究a与F的关系时，小车质量m和小盘及砝码质量m 分别选取下列四组值若其他操作都正确，要使所画出的aF图线较准确，应选用的一组测量值是 ()Am500 g，m 分别为50 g、70 g、100 g、125 gBm500 g，m 分别为20 g、30 g、40 g、50 gCm200 g，m 分别为50 g、70 g、100 g、125 gDm100 g，m 分别为30 g、40 g、50 g、60 g解析探究a与F的关系时，应满足m m ，B正确答案B 深层互动探究达标对点演练基础知识研读 3如图429所示是在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，根据实验数据描绘出的三条aF图线，下列说法中正确的是 ()数据处理与误差分析图429A三条倾斜直线所对应绳的拉力 相同B三条倾斜直线所对应的小车和砝码的总质量不同C直线1对应的小车和砝码的总质量最大D直线3对应的小车和砝码的总质量最大 深层互动探究达标对点演练基础知识研读 答案BD 深层互动探究达标对点演练基础知识研读 4某同学在实验中保持拉力不变，得到了小车加速度随质量变化的一组数据，如下表所示 深层互动探究达标对点演练基础知识研读 请你在图4210方格中建立合适坐标系并画出能直观反映出加速度与质量关系的图线图4210 深层互动探究达标对点演练基础知识研读答案见解析