《【與名師對話】2014年高考物理總復習第5講實驗：研究加速度與力、質量的關系課件新人教版必修1》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《【與名師對話】2014年高考物理總復習第5講實驗：研究加速度與力、質量的關系課件新人教版必修1（66頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。
1、FMa 控制變量法控制變量法 質量質量M 力力F 天平天平 托盤和砝碼托盤和砝碼 saT 2 打點計時器打點計時器 低壓交流電源低壓交流電源 刻度尺刻度尺 四、實驗步驟及數據處理四、實驗步驟及數據處理1用天平測出小車和砝碼的總質量用天平測出小車和砝碼的總質量M，小盤和砝碼的總，小盤和砝碼的總質量質量m，把數值記錄下來，把數值記錄下來2按如圖所示把實驗器材安裝好，只是不把懸掛小盤的按如圖所示把實驗器材安裝好，只是不把懸掛小盤的細繩系在車上，即不給小車加牽引力細繩系在車上，即不給小車加牽引力摩擦摩擦 阻力阻力 接通電源接通電源 放開小車放開小車 切斷電源切斷電源 5保持小車和砝碼的質量不變，在小盤
2、里放入適量的砝保持小車和砝碼的質量不變，在小盤里放入適量的砝碼，把小盤和砝碼的總質量碼，把小盤和砝碼的總質量m記錄下來，重復步驟記錄下來，重復步驟4.在小桶在小桶內再放入適量砝碼，記錄下小盤和砝碼的總質量內再放入適量砝碼，記錄下小盤和砝碼的總質量m，再重復，再重復步驟步驟4.6重復步驟重復步驟5兩次，得到三條紙帶兩次，得到三條紙帶7在每條紙帶上都選取一段比較理想的部分，標明計數在每條紙帶上都選取一段比較理想的部分，標明計數點，測量計數點間的距離，算出每條紙帶上的加速度的值點，測量計數點間的距離，算出每條紙帶上的加速度的值正比正比 反比反比 五、注意事項五、注意事項1一定要做好平衡摩擦力的工作，
3、也就是調出一個合適一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是調出一個合適的斜面，使小車的重力沿著斜面方向的分力正好平衡小車受的斜面，使小車的重力沿著斜面方向的分力正好平衡小車受的摩擦阻力在平衡摩擦力時，不要把懸掛小盤的細線系在的摩擦阻力在平衡摩擦力時，不要把懸掛小盤的細線系在小車上，即不要給小車加任何牽引力，并要讓小車拖著打點小車上，即不要給小車加任何牽引力，并要讓小車拖著打點的紙帶運動的紙帶運動2實驗步驟實驗步驟2、3不需要重復，即整個實驗平衡了摩擦力不需要重復，即整個實驗平衡了摩擦力后，不管以后是改變小盤和砝碼的總質量還是改變小車和砝后，不管以后是改變小盤和砝碼的總質量還是改變小車和砝碼的總質量，
4、都不需要重新平衡摩擦力碼的總質量，都不需要重新平衡摩擦力3每條紙帶必須在滿足小車與車上所加砝碼的總質量遠每條紙帶必須在滿足小車與車上所加砝碼的總質量遠大于小盤和砝碼的總質量的條件下打出只有如此，小盤和大于小盤和砝碼的總質量的條件下打出只有如此，小盤和砝碼的總重力才可視為小車受到的拉力砝碼的總重力才可視為小車受到的拉力4改變拉力和小車質量后，每次開始時小車應盡量靠近改變拉力和小車質量后，每次開始時小車應盡量靠近打點計時器，并應先接通電源，再放開小車，且應在小車到打點計時器，并應先接通電源，再放開小車，且應在小車到達滑輪前按住小車達滑輪前按住小車5作圖象時，要使盡可能多的點分布在所作直線上，不作圖
5、象時，要使盡可能多的點分布在所作直線上，不在直線上的點應盡可能對稱分布在所作直線兩側在直線上的點應盡可能對稱分布在所作直線兩側6作圖時兩軸標度比例要選擇適當，各量須采用國際單作圖時兩軸標度比例要選擇適當，各量須采用國際單位這樣作圖線時，坐標點間距不至于過密，誤差會小些位這樣作圖線時，坐標點間距不至于過密，誤差會小些7為提高測量精度為提高測量精度(1)應舍掉紙帶上開頭比較密集的點，在后邊便于測量的應舍掉紙帶上開頭比較密集的點，在后邊便于測量的地方找一個起點地方找一個起點(2)可以把每打五次點的時間作為時間單位，即從開始點可以把每打五次點的時間作為時間單位，即從開始點起，每五個點標出一個計數點，而
6、相鄰計數點間的時間間隔起，每五個點標出一個計數點，而相鄰計數點間的時間間隔為為T0.1 s.六、實驗改進六、實驗改進本實驗中可以用氣墊導軌來代替長木板，這樣就省去了本實驗中可以用氣墊導軌來代替長木板，這樣就省去了平衡小車摩擦力的麻煩，小車的加速度也可以利用傳感器，平衡小車摩擦力的麻煩，小車的加速度也可以利用傳感器，借助于計算機來處理借助于計算機來處理(3)另兩組同學保持小車及車中的砝碼質量另兩組同學保持小車及車中的砝碼質量M一定，探究一定，探究加速度加速度a與所受外力與所受外力F的關系，由于他們操作不當，這兩組同的關系，由于他們操作不當，這兩組同學得到的學得到的aF關系圖象分別如下圖甲、乙所示
7、，其原因分別關系圖象分別如下圖甲、乙所示，其原因分別是：是：甲圖：甲圖：_；乙圖：乙圖：_。(1)由甲圖中刻度尺讀出兩個光電門中心之間的距離由甲圖中刻度尺讀出兩個光電門中心之間的距離s24 cm，由乙圖中游標卡尺測得遮光條的寬度，由乙圖中游標卡尺測得遮光條的寬度d_ cm.該該實驗小組在做實驗時，將滑塊從甲圖所示位置由靜止釋放，實驗小組在做實驗時，將滑塊從甲圖所示位置由靜止釋放，由數字計時器可以讀出遮光條通過光電門由數字計時器可以讀出遮光條通過光電門1的時間的時間t1，遮光條，遮光條通過光電門通過光電門2的時間的時間t2，則滑塊經過光電門，則滑塊經過光電門1時的瞬時速度的時的瞬時速度的表達式表
8、達式v1_，滑塊經過光電門，滑塊經過光電門2時的瞬時速度的表達時的瞬時速度的表達式式v2_，則滑塊的加速度的表達式，則滑塊的加速度的表達式a_.(以上以上表達式均用字母表示表達式均用字母表示)(2)在本次實驗中，實驗小組通過改變滑塊質量總共做了在本次實驗中，實驗小組通過改變滑塊質量總共做了6組實驗，得到如下表所示的實驗數據通過分析表中數據組實驗，得到如下表所示的實驗數據通過分析表中數據后，你得出的結論是后，你得出的結論是_.m/ga/(ms2)2502.023001.653501.334001.255001.008000.63(3)現(xiàn)需通過圖象進一步驗證你的結論，請利用表格數現(xiàn)需通過圖象進一步
9、驗證你的結論，請利用表格數據，在丙圖的坐標系中描點作出相應圖象據，在丙圖的坐標系中描點作出相應圖象(2)小車質量增加時，加速度卻在減小，但兩者的乘積不小車質量增加時，加速度卻在減小，但兩者的乘積不變，在合外力不變的情況下，物體運動的加速度跟物體的質變，在合外力不變的情況下，物體運動的加速度跟物體的質量成反比量成反比(3)描點連線如圖所示描點連線如圖所示(對應學生用書對應學生用書P60)實驗數據的處理方法實驗數據的處理方法圖象中的化曲為直法圖象中的化曲為直法在用圖象法處理實驗數據時，把原本是曲線的函數關系在用圖象法處理實驗數據時，把原本是曲線的函數關系通過控制條件或改變函數關系變成直線通過控制條
10、件或改變函數關系變成直線(3)實驗得到實驗得到a與與m的關系如圖乙所示，由此可知的關系如圖乙所示，由此可知_(取取兩位有效數字兩位有效數字)(對應學生用書對應學生用書P60)1(2012高考安徽卷高考安徽卷)圖甲為圖甲為“驗證牛頓第二定律驗證牛頓第二定律”的實的實驗裝置示意圖砂和砂桶的總質量為驗裝置示意圖砂和砂桶的總質量為m，小車和砝碼的總質量，小車和砝碼的總質量為為M.實驗中用砂和砂桶總重力的大小作為細線對小車拉力的實驗中用砂和砂桶總重力的大小作為細線對小車拉力的大小大小(1)實驗中，為了使細線對小車的拉力等于小車所受的合實驗中，為了使細線對小車的拉力等于小車所受的合外力，先調節(jié)長木板一端滑
11、輪的高度，使細線與長木板平外力，先調節(jié)長木板一端滑輪的高度，使細線與長木板平行接下來還需要進行的一項操作是行接下來還需要進行的一項操作是()A將長木板水平放置，讓小車連著已經穿過打點計時器將長木板水平放置，讓小車連著已經穿過打點計時器的紙帶，給打點計時器通電，調節(jié)的紙帶，給打點計時器通電，調節(jié)m的大小，使小車在砂和砂的大小，使小車在砂和砂桶的牽引下運動，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運動桶的牽引下運動，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運動B將長木板的一端墊起適當的高度，讓小車連著已經穿將長木板的一端墊起適當的高度，讓小車連著已經穿過打點計時器的紙帶，撤去砂和砂桶，給打點計時器通電，過打點計時器的
12、紙帶，撤去砂和砂桶，給打點計時器通電，輕推小車，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運動輕推小車，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運動C將長木板的一端墊起適當的高度，撤去紙帶以及砂和將長木板的一端墊起適當的高度，撤去紙帶以及砂和砂桶，輕推小車，觀察判斷小車是否做勻速運動砂桶，輕推小車，觀察判斷小車是否做勻速運動(2)實驗中要進行質量實驗中要進行質量m和和M的選取，以下最合理的一組是的選取，以下最合理的一組是()AM200 g，m10 g,15 g,20 g,25 g,30 g,40 gBM200 g，m20 g,40 g,60 g,80 g,100 g,120 gCM400 g，m10 g,15 g,
13、20 g,25 g,30 g,40 gDM400 g，m20 g,40 g,60 g,80 g,100 g,120 g(3)圖乙是實驗中得到的一條紙帶，圖乙是實驗中得到的一條紙帶，A，B，C，D，E，F(xiàn)，G為為7個相鄰的計數點，相鄰的兩個計數點之間還有四個點個相鄰的計數點，相鄰的兩個計數點之間還有四個點未畫出量出相鄰的計數點之間的距離分別為未畫出量出相鄰的計數點之間的距離分別為sAB4.22 cm，sBC4.65 cm，sCD5.08 cm，sDE5.49 cm，sEF5.91 cm，sFG6.34 cm.已知打點計時器的工作頻率為已知打點計時器的工作頻率為50 Hz，則小車的，則小車的加速度
14、加速度a_m/s2(結果保留兩位有效數字結果保留兩位有效數字)2(2012舟山模擬舟山模擬)在探究在探究“加速度與力、質量的關系加速度與力、質量的關系”的實驗中：的實驗中：(1)某同學將實驗器材組裝成如圖所示在接通電源進行某同學將實驗器材組裝成如圖所示在接通電源進行實驗之前，請你指出該裝置中的錯誤或不妥之處：實驗之前，請你指出該裝置中的錯誤或不妥之處：_.(2)改正實驗裝置后，該同學順利地完成了實驗如圖是改正實驗裝置后，該同學順利地完成了實驗如圖是他在實驗中得到的一條紙帶，圖中相鄰兩計數點之間的時間他在實驗中得到的一條紙帶，圖中相鄰兩計數點之間的時間間隔為間隔為0.1 s，由圖中的數據可算得小
15、車的加速度，由圖中的數據可算得小車的加速度a為為_m/s2.(結結果取兩位有效數字果取兩位有效數字)解析解析(1)打點計時器應使用交流電源，而實驗中使用的打點計時器應使用交流電源，而實驗中使用的是干電池是干電池(直流電源直流電源)；實驗時利用沙桶及沙的重力作為小車所；實驗時利用沙桶及沙的重力作為小車所受的合外力，而小車會受到長木板的摩擦力作用，故應該將受的合外力，而小車會受到長木板的摩擦力作用，故應該將小車的摩擦力平衡，實驗中沒有平衡小車的摩擦力；實驗時小車的摩擦力平衡，實驗中沒有平衡小車的摩擦力；實驗時小車應該靠近打點計時器，而實驗中小車初始位置離打點計小車應該靠近打點計時器，而實驗中小車初
16、始位置離打點計時器太遠時器太遠3(2012德州模擬德州模擬)某組同學設計了某組同學設計了“探究加速度探究加速度a與物與物體所受合力體所受合力F及質量及質量m的關系的關系”實驗圖實驗圖(a)為實驗裝置簡圖，為實驗裝置簡圖，A為小車，為小車，B為電火花計時為電火花計時器，器，C為裝有細砂的小桶，為裝有細砂的小桶，D為一端帶有定滑輪的長方形木為一端帶有定滑輪的長方形木板，實驗中認為細繩對小車的拉力板，實驗中認為細繩對小車的拉力F等于細砂和小桶的總重等于細砂和小桶的總重量，小車運動的加速度量，小車運動的加速度a可用紙帶上打出的點求得可用紙帶上打出的點求得(1)圖圖(b)為某次實驗得到的紙帶，已知實驗所
17、用電源的頻為某次實驗得到的紙帶，已知實驗所用電源的頻率為率為50 Hz.根據紙帶可求出電火花計時器打根據紙帶可求出電火花計時器打B點時的速度為點時的速度為_m/s，小車的加速度大小為，小車的加速度大小為_m/s2.(結果均結果均保留兩位有效數字保留兩位有效數字)(2)在在“探究加速度探究加速度a與質量與質量m的關系的關系”時，某同學按照自時，某同學按照自己的方案將實驗數據在坐標系中進行了標注，但尚未完成圖己的方案將實驗數據在坐標系中進行了標注，但尚未完成圖象象(如圖所示如圖所示)請繼續(xù)幫助該同學作出坐標系中的圖象請繼續(xù)幫助該同學作出坐標系中的圖象(3)在在“探究加速度探究加速度a與合力與合力F
18、的關系的關系”時，該同學根據實時，該同學根據實驗數據作出了加速度驗數據作出了加速度a與合力與合力F的圖線如圖的圖線如圖(c)，該圖線不通過，該圖線不通過坐標原點，試分析圖線不通過坐標原點的原因坐標原點，試分析圖線不通過坐標原點的原因答：答：_(2)將坐標系中各點連成一條直線，連接時應使直線過盡將坐標系中各點連成一條直線，連接時應使直線過盡可能多的點，不在直線上的點應大致對稱地分布在直線的兩可能多的點，不在直線上的點應大致對稱地分布在直線的兩側，離直線較遠的點應視為錯誤數據，不予考慮，連線如圖側，離直線較遠的點應視為錯誤數據，不予考慮，連線如圖所示所示(3)圖線與橫軸有截距，說明實驗前沒有平衡摩
19、擦力或平圖線與橫軸有截距，說明實驗前沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠衡摩擦力不夠答案答案 (1)1.63.2(2)見解析見解析(3)實驗前沒有平衡摩擦力實驗前沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠或平衡摩擦力不夠4(2013銀川一中月考銀川一中月考)下圖為研究加速度和力的關系的下圖為研究加速度和力的關系的實驗裝置實驗裝置(1)在本實驗中，用鉤碼所受的重力大小當做小車所受的在本實驗中，用鉤碼所受的重力大小當做小車所受的_，用，用DIS系統(tǒng)系統(tǒng)(數字化實驗系統(tǒng)數字化實驗系統(tǒng))測小車的加速度在測小車的加速度在改變所掛鉤碼的數量，多次重復測量中，改變所掛鉤碼的數量，多次重復測量中，_(選填選填“需需要要”“”“
20、不需要不需要”)同時在小車上加減砝碼同時在小車上加減砝碼(2)根據在某次實驗中測得的多組數據可畫出根據在某次實驗中測得的多組數據可畫出aF關系圖關系圖線線(如右圖所示如右圖所示)分析此圖線的分析此圖線的OA段可得出的實驗結論是段可得出的實驗結論是_，此圖線的此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是_(選選填填A、B、C、D其中一項其中一項)A小車與軌道之間存在摩擦小車與軌道之間存在摩擦 B導軌保持了水平狀態(tài)導軌保持了水平狀態(tài)C所掛鉤碼的總質量太大所掛鉤碼的總質量太大 D所用小車的質量太大所用小車的質量太大(3)控制變量法是一種實驗研究的方法，某同
21、學為了探究控制變量法是一種實驗研究的方法，某同學為了探究影響平拋運動水平射程的因素，通過改變拋出點的高度及初影響平拋運動水平射程的因素，通過改變拋出點的高度及初速度的方法做了速度的方法做了6次實驗，實驗數據記錄如表以下探究方案次實驗，實驗數據記錄如表以下探究方案符合控制變量法的是符合控制變量法的是_.序號序號拋出點的高度拋出點的高度(m)水平初速度水平初速度(m/s)水平射程水平射程(m)10.202.00.4020.203.00.6030.452.00.6040.454.01.2050.802.00.8060.806.02.40A.若探究水平射程與初速度的關系，可用表中序號為若探究水平射程與
22、初速度的關系，可用表中序號為1、3、5的實驗數據的實驗數據B若探究水平射程與高度的關系，可用表中序號為若探究水平射程與高度的關系，可用表中序號為1、3、5的實驗數據的實驗數據C若探究水平射程與高度的關系，可用表中序號為若探究水平射程與高度的關系，可用表中序號為2、4、6的實驗數據的實驗數據D若探究水平射程與初速度的關系，可用表中序號為若探究水平射程與初速度的關系，可用表中序號為2、4、6的實驗數據的實驗數據答案答案 (1)合外力不需要合外力不需要(2)在質量不變的條件下，加速度與外力成正比在質量不變的條件下，加速度與外力成正比C(3)B5某同學設計了如圖所示的裝置來探究加速度與力的關某同學設計
23、了如圖所示的裝置來探究加速度與力的關系彈簧秤固定在一合適的木板上，桌面的右邊緣固定一支系彈簧秤固定在一合適的木板上，桌面的右邊緣固定一支表面光滑的鉛筆以代替定滑輪，細繩的兩端分別與彈簧秤的表面光滑的鉛筆以代替定滑輪，細繩的兩端分別與彈簧秤的掛鉤和礦泉水瓶連接在桌面上畫出兩條平行線掛鉤和礦泉水瓶連接在桌面上畫出兩條平行線MN、PQ，并，并測出間距測出間距d.開始時將木板置于開始時將木板置于MN處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到木板剛剛開始運動為止，記下彈簧秤的示數到木板剛剛開始運動為止，記下彈簧秤的示數F0，以此表示，以此表示滑動摩擦力的大小再將木板放回原處并按住，繼續(xù)向瓶中滑動
24、摩擦力的大小再將木板放回原處并按住，繼續(xù)向瓶中加水后，記下彈簧秤的示數加水后，記下彈簧秤的示數F1，然后釋放木板，并用秒表記，然后釋放木板，并用秒表記下木板運動到下木板運動到PQ處的時間處的時間t.木板的加速度可以用木板的加速度可以用d、t表示為表示為a_；為了；為了減小測量加速度的偶然誤差可以采用的方法是減小測量加速度的偶然誤差可以采用的方法是(一種即一種即可可)_改變瓶中水的質量重復實驗，確定加速度改變瓶中水的質量重復實驗，確定加速度a與彈簧秤示與彈簧秤示數數F1的關系下列圖象能表示該同學實驗結果的是的關系下列圖象能表示該同學實驗結果的是_用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，用加
25、水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，它的優(yōu)點是它的優(yōu)點是_a可以改變滑動摩擦力的大小可以改變滑動摩擦力的大小b可以更方便地獲取多組實驗數據可以更方便地獲取多組實驗數據c可以比較精確地測出摩擦力的大小可以比較精確地測出摩擦力的大小d可以獲得更大的加速度以提高實驗精度可以獲得更大的加速度以提高實驗精度6(2012高考江蘇卷高考江蘇卷)為測定木塊與桌面之間的動摩擦因為測定木塊與桌面之間的動摩擦因數，小亮設計了如右圖所示的裝置進行實驗實驗中，當木數，小亮設計了如右圖所示的裝置進行實驗實驗中，當木塊塊A位于水平桌面上的位于水平桌面上的O點時，重物點時，重物B剛好接觸地面將剛好接觸地面將A拉到拉到P
26、點，待點，待B穩(wěn)定后靜止釋放，穩(wěn)定后靜止釋放，A最終滑到最終滑到Q點分別測量點分別測量OP，OQ的長度的長度h和和s.改變改變h，重復上述實驗，分別記錄幾組實驗數，重復上述實驗，分別記錄幾組實驗數據據(1)實驗開始時，發(fā)現(xiàn)實驗開始時，發(fā)現(xiàn)A釋放后會撞到滑輪請?zhí)岢鰞蓚€解釋放后會撞到滑輪請?zhí)岢鰞蓚€解決方法決方法(2)請根據下表的實驗數據作出請根據下表的實驗數據作出sh關系的圖象關系的圖象.h(cm)20.030.040.050.060.0s(cm)19.528.539.048.056.5(3)實驗測得實驗測得A，B的質量分別為的質量分別為m0.40 kg，M0.50 kg.根據根據sh圖象可計算出圖象可計算出A木塊與桌面間的動摩擦因數木塊與桌面間的動摩擦因數_.(結果保留一位有效數字結果保留一位有效數字)(4)實驗中，滑輪軸的摩擦會導致實驗中，滑輪軸的摩擦會導致的測量結果的測量結果_(填填“偏大偏大”或或“偏小偏小”)答案答案 (1)減小減小B的質量增加細線的長度的質量增加細線的長度(或增大或增大A的質的質量；降低量；降低B的起始高度的起始高度)(2)如圖所示如圖所示(3)0.4(4)偏大偏大
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