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(浙江選考)2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第3章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 實(shí)驗(yàn)3 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系課件.ppt

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1、實(shí)驗(yàn)3探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系,注意事項(xiàng) 1.實(shí)驗(yàn)方法:控制變量法。 2.平衡摩擦力:在平衡摩擦力時(shí),不要懸掛小盤,但小車應(yīng)連著紙帶且接通電源。用手給小車一個(gè)初速度,如果在紙帶上打出的點(diǎn)的間隔是均勻的,表明小車受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡。 3.不重復(fù)平衡摩擦力:平衡了摩擦力后,不管以后是改變小盤和砝碼的總質(zhì)量還是改變小車和砝碼的總質(zhì)量,都不需要重新平衡摩擦力。 4.實(shí)驗(yàn)條件:Mm。只有如此,小盤和砝碼的總重力才可視為小車受到的拉力。,5.一先一后一按?。焊淖兝托≤囐|(zhì)量后,每次開(kāi)始時(shí)小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,并應(yīng)先接通電源,后放開(kāi)小車,且應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前按住小車。 6.作圖

2、:作圖時(shí)兩軸標(biāo)度比例要適當(dāng),各量須采用國(guó)際單位,這樣作圖線時(shí),坐標(biāo)點(diǎn)間距不至于過(guò)密,誤差會(huì)小些。,誤差分析 1.因?qū)嶒?yàn)原理不完善引起的誤差:本實(shí)驗(yàn)用小盤和砝碼的總重力mg代替小車的拉力,而實(shí)際上小車所受的拉力要小于小盤和砝碼的總重力。 2.摩擦力平衡不準(zhǔn)確、質(zhì)量測(cè)量不準(zhǔn)確、計(jì)數(shù)點(diǎn)間距測(cè)量不準(zhǔn)確、紙帶和細(xì)繩不嚴(yán)格與木板平行都會(huì)引起誤差。,熱點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn) 【例1】(201711月浙江選考)在做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中, (1)下列儀器需要用到的是________(多選)。,(2)下列說(shuō)法正確的是________(多選)。 A.先釋放紙帶再接通電源 B.拉小車的細(xì)線應(yīng)盡可能與長(zhǎng)木板平

3、行,C.紙帶與小車相連端的點(diǎn)跡較疏 D.輕推小車,拖著紙帶的小車能夠勻速下滑說(shuō)明摩擦力已被平衡 (3)如圖1所示是實(shí)驗(yàn)時(shí)打出的一條紙帶,A、B、C、D為每隔4個(gè)點(diǎn)取的計(jì)數(shù)點(diǎn),據(jù)此紙帶可知小車在D點(diǎn)的速度大小為_(kāi)_______ m/s(小數(shù)點(diǎn)后保留兩位)。,圖1,解析(1)本實(shí)驗(yàn)通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶分布求物體的加速度,需要通過(guò)改變小車質(zhì)量,用控制變量法研究加速度、質(zhì)量、合外力之間的關(guān)系,所以選擇儀器A、D。 (2)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源,待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后,再釋放小車,A錯(cuò)誤;為了保證繩子拉力沿木板方向,所以繩子要與木板平行,所以B正確;小車釋放前應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,以保證點(diǎn)足夠多,便于分

4、析小車加速度,開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)小車速度較慢,點(diǎn)間距較小,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;連紙帶的小車勻速下滑時(shí)表示小車所受合外力為零,說(shuō)明摩擦力已被平衡,選項(xiàng)D正確。,答案(1)AD(2)BD(3)0.21,熱點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新 1.實(shí)驗(yàn)器材的改進(jìn),圖2,(2)利用光電門測(cè)速度(如圖3),(3)利用位移傳感器測(cè)位移(如圖4),圖3,圖4,2.數(shù)據(jù)測(cè)量的改進(jìn),3.實(shí)驗(yàn)的拓展延伸 以“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”為背景測(cè)量物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)。,【例2】在用DIS研究小車加速度與外力的關(guān)系時(shí),某實(shí)驗(yàn)小組先用如圖5a所示的實(shí)驗(yàn)裝置,重物通過(guò)滑輪用細(xì)線拉小車,在小車和重物之間接一個(gè)不計(jì)質(zhì)量的微型力傳感器,位移傳感器(發(fā)射器)

5、隨小車一起沿水平軌道運(yùn)動(dòng),位移傳感器(接收器)固定在軌道一端,實(shí)驗(yàn)中力傳感器的拉力為F,保持小車包括位移傳感器(發(fā)射器)的質(zhì)量不變,改變重物重力重復(fù)實(shí)驗(yàn)若干次,得到加速度與外力的關(guān)系如圖b所示。,圖5,(1)小車與軌道間的滑動(dòng)摩擦力FfN。 (2)從圖象中分析,小車包括位移傳感器(發(fā)射器)的質(zhì)量為kg。 (3)該實(shí)驗(yàn)小組為得到a與F成正比的關(guān)系,應(yīng)將斜面的傾角調(diào)整到tan 。,解析(1)根據(jù)圖象可知,當(dāng)F0.67 N時(shí),小車開(kāi)始有加速度,則Ff0.67 N。,(3)為得到a與F成正比的關(guān)系,則應(yīng)該平衡摩擦力,則有: Mgsin Mgcos 解得tan ,,所以tan 0.1。 答案(1)0.6

6、7(2)0.67(3)0.1,1.(201811月浙江選考)在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,兩個(gè)相同的小車放在光滑水平板上,前端各系一條細(xì)繩,繩的另一端跨過(guò)定滑輪各掛一個(gè)小盤,盤中可放重物。小車的停和動(dòng)通過(guò)用黑板擦按住小車后的細(xì)線和抬起來(lái)控制,如圖6甲所示。實(shí)驗(yàn)要求小盤和重物所受的重力近似等于使小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的力。,圖6,(1)請(qǐng)指出圖乙中錯(cuò)誤之處: ______________________________________。 (2)調(diào)整好實(shí)驗(yàn)裝置后,在某次實(shí)驗(yàn)中測(cè)得兩小車的位移分別是x1和x2,則兩車的加速度之比為。,答案(1)拉小車的細(xì)繩與木板沒(méi)有平行托盤和砝碼的總質(zhì)量沒(méi)

7、有遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量(2)x1:x2,2.(2018浙江諸暨牌頭中學(xué)期中)在探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)將實(shí)驗(yàn)器材組裝后,釋放小車前瞬間的情景如圖7甲所示。(甲圖為實(shí)際拍攝圖,乙圖為相應(yīng)簡(jiǎn)圖) (1)在接通電源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前,請(qǐng)你指出圖中的錯(cuò)誤或不妥之處 __________________________________________________________________, __________________________________________________________________, _____________________________

8、_____________________________________。,圖7,(2)改正實(shí)驗(yàn)裝置后,該同學(xué)順利地完成了實(shí)驗(yàn)。圖8是他在實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶,圖中相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間時(shí)間間隔為0.1 s,由圖中數(shù)據(jù)可得小車的加速度為m/s2。,圖8,解析(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用交流電源;為了盡可能的利用紙帶在釋放前小車應(yīng)緊靠打點(diǎn)計(jì)時(shí)器;在本實(shí)驗(yàn)中我們認(rèn)為繩子的拉力等于物體所受的合外力,故在實(shí)驗(yàn)前要首先平衡摩擦力。 答案(1)小車沒(méi)有靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器沒(méi)有平衡摩擦力電源使用了直流電源(2)0.40 m/s2,3.某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖9甲所示的裝置進(jìn)行“探究加速度與合外力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。 (1)在實(shí)驗(yàn)中必須

9、平衡摩擦力,以平衡摩擦力,當(dāng)小車運(yùn)動(dòng)時(shí),摩擦力恰好被平衡。 (2)為了減小誤差,在平衡摩擦力后,每次實(shí)驗(yàn)必須通過(guò)改變鉤碼的個(gè)數(shù)來(lái)改變小車所受合外力,獲取多組數(shù)據(jù)。若小車質(zhì)量為400 g,實(shí)驗(yàn)中每次所用的鉤碼總質(zhì)量范圍應(yīng)選組會(huì)比較合理。(填選項(xiàng)前的字母) A.1040 g B.200400 g C.1 0002 000 g,(3)實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所使用的是(選填“交流”或“直流”)電源,頻率為50 Hz,圖乙中給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的紙帶的一部分:1、2、3、4、5是計(jì)數(shù)點(diǎn),每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打點(diǎn)未標(biāo)出,每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔是s,由該紙帶可求得小車的加速度am/s2。(結(jié)果保留2位小數(shù))

10、(4)改變鉤碼的個(gè)數(shù)重復(fù)實(shí)驗(yàn),得到加速度a與合外力F的關(guān)系如圖丙所示,分析線段OA,可得出實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是_____________________________________。,圖9,答案(1)傾斜木板勻速直線(2)A(3)交流0.11.07(4)在質(zhì)量不變的條件下,物體的加速度與合外力成正比,4.為了“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”,甲、乙、丙三位同學(xué)分別設(shè)計(jì)了如圖10所示的實(shí)驗(yàn)裝置,小車總質(zhì)量用M表示(乙圖中M包括小車與傳感器,丙圖中M包括小車和與小車固定的滑輪),鉤碼總質(zhì)量用m表示。,圖10,(1)為便于測(cè)量合外力的大小,并得到小車總質(zhì)量一定時(shí),小車的加速度與所受合外力成正比的結(jié)論,下列

11、說(shuō)法正確的是() A.三組實(shí)驗(yàn)中只有甲需要平衡摩擦力 B.三組實(shí)驗(yàn)都需要平衡摩擦力 C.三組實(shí)驗(yàn)中只有甲需要滿足所掛鉤碼的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量M的條件 D.三組實(shí)驗(yàn)都需要滿足所掛鉤碼的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量M的條件 (2)圖丁是用圖甲裝置中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打的紙帶的一部分,O、A、B、C、D和E為紙帶上六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),加速度大小用a表示。則OD間的距離為cm。圖戊是根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出的st2圖線(s為各計(jì)數(shù)點(diǎn)至同一起點(diǎn)的距離),則加速度大小am/s2(保留3位有效數(shù)字)。,(3)若乙、丙兩位同學(xué)發(fā)現(xiàn)某次測(cè)量中力傳感器和彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)相同,通過(guò)計(jì)算得到小車加速度均為a,g為當(dāng)?shù)刂亓铀俣?,則乙、

12、丙兩位同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)所用小車總質(zhì)量之比為。,(3)由于圖乙、丙中力傳感器示數(shù)與彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)相同,則丙中小車?yán)κ且抑械?倍,而小車加速度相同,由此可知乙、丙兩位同學(xué)所用小車質(zhì)量比為12。 答案(1)BC(2)1.200.934(0.9320.935均可)(3)12,5.(2018新高考選考終極適應(yīng)卷)如圖11,為某同學(xué)設(shè)計(jì)的“探究加速度與物體所受合力F及質(zhì)量m的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖。,圖11 (1)本實(shí)驗(yàn)采用的實(shí)驗(yàn)方法是。 A.控制變量法 B.假設(shè)法 C.理想實(shí)驗(yàn)法 D.等效替代法 (2)在保持小車受力相同時(shí),探究加速度與質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中,以下說(shuō)法正確的是。,A.平衡摩擦力時(shí),應(yīng)將裝有砝碼的小桶用

13、細(xì)繩通過(guò)定滑輪系在小車上 B.每次改變小車的質(zhì)量時(shí),不需要重新平衡摩擦力 C.實(shí)驗(yàn)時(shí),先放開(kāi)小車,再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源,(3)圖12是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶的一部分,其中O、A、B、C、D是計(jì)數(shù)點(diǎn),每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)(圖中未標(biāo)出),計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖13,由紙帶求出小車打“B”點(diǎn)時(shí)的速度m/s,加速度的大小為m/s2。(計(jì)算結(jié)果均保留2位有效數(shù)字),(4)如圖13所示是某同學(xué)在探究加速度與力的關(guān)系時(shí),根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)作出的aF圖線。其中圖線不過(guò)原點(diǎn)的原因是,圖線在末端彎曲的原因是________________________________________________ _________________________________________________。,圖12,圖13,解析(1)本實(shí)驗(yàn)采用的實(shí)驗(yàn)方法是控制變量法。,(4)由圖線可知,當(dāng)力F到達(dá)一定的值時(shí)才有加速度,故圖線不過(guò)原點(diǎn)的原因是未平衡摩擦力或未完全平衡摩擦力;圖線在末端彎曲的原因是未滿足小車的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小桶和砝碼的總質(zhì)量。 答案(1)A(2)BD(3)0.541.5(4)未平衡摩擦力或未完全平衡摩擦未滿足小車的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小桶和砝碼的總質(zhì)量,

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