《高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第三章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 實(shí)驗(yàn)四 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系課件》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第三章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 實(shí)驗(yàn)四 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系課件（37頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、實(shí)驗(yàn)四探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系第三章牛頓運(yùn)動(dòng)定律內(nèi)容索引過(guò)好雙基關(guān)命題點(diǎn)一 教材原型實(shí)驗(yàn)命題點(diǎn)二 實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新1過(guò)好雙基關(guān)1.實(shí)驗(yàn)原理(1)保持質(zhì)量不變，探究加速度跟 的關(guān)系.(2)保持合外力不變，探究加速度與 的關(guān)系.(3)作出aF圖象和a 圖象，確定其關(guān)系.2.實(shí)驗(yàn)器材小車(chē)、砝碼、小盤(pán)、細(xì)繩、一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板、墊木、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、 、導(dǎo)線兩根、紙帶、天平、米尺.合外力質(zhì)量低壓交流電源基本實(shí)驗(yàn)要求3.實(shí)驗(yàn)步驟(1)測(cè)量：用天平測(cè)量小盤(pán)和砝碼的質(zhì)量m和小車(chē)的質(zhì)量m.(2)安裝：按照如圖所示裝置把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，只是不把懸掛小盤(pán)的細(xì)繩系在小車(chē)上(即不給小車(chē) ).牽引力(3)平衡摩擦力：在長(zhǎng)

2、木板的不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木塊，使小車(chē)能 下滑.(4)操作：小盤(pán)通過(guò)細(xì)繩繞過(guò)定滑輪系于小車(chē)上，先 后 ，斷開(kāi)電源，取下紙帶編號(hào)碼.保持小車(chē)的質(zhì)量m不變，改變小盤(pán)和砝碼的質(zhì)量m，重復(fù)步驟.在每條紙帶上選取一段比較理想的部分，測(cè)加速度a.描點(diǎn)作圖，作aF的圖象.保持小盤(pán)和砝碼的質(zhì)量m不變，改變小車(chē)質(zhì)量m，重復(fù)步驟和，作a 圖象.勻速接通電源放開(kāi)小車(chē)1.注意事項(xiàng)(1)平衡摩擦力：適當(dāng)墊高木板的右端，使小車(chē)的重力沿斜面方向的分力正好平衡 .在平衡摩擦力時(shí)，不要把懸掛小盤(pán)的細(xì)繩系在小車(chē)上，讓小車(chē)?yán)┻^(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶勻速運(yùn)動(dòng).(2)不重復(fù)平衡摩擦力.(3)實(shí)驗(yàn)條件： .(4)一先一后一按：改

3、變拉力和小車(chē)質(zhì)量后，每次開(kāi)始時(shí)小車(chē)應(yīng)盡量靠近_，并應(yīng)先接通電源，后釋放小車(chē)，且應(yīng)在小車(chē)到達(dá)滑輪前按住小車(chē).小車(chē)和紙帶受到的阻力mm打點(diǎn)計(jì)時(shí)器規(guī)律方法總結(jié)規(guī)律方法總結(jié)2.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(pán)和砝碼的總重力mg代替小車(chē)的拉力，而實(shí)際上小車(chē)所受的拉力要小于小盤(pán)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.3.數(shù)據(jù)處理(1)利用xaT2及逐差法求a.(2)以a為縱坐標(biāo)，F(xiàn)為橫坐標(biāo)，根據(jù)各組數(shù)據(jù)描點(diǎn)，如果這些點(diǎn)在一條過(guò)原點(diǎn)的直線上，說(shuō)明a與F成正比.(3)以a為縱坐標(biāo)， 為橫坐標(biāo)，描點(diǎn)、連線，如果該

4、線為過(guò)原點(diǎn)的直線，就能判定a與m成反比.命題點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)2 用圖甲所示裝置探究物體的加速度與力的關(guān)系.實(shí)驗(yàn)時(shí)保持小車(chē)(含車(chē)中重物)的質(zhì)量M不變，細(xì)線下端懸掛鉤碼的總重力作為小車(chē)受到的合力F，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)出小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度a.【例1】(1)關(guān)于實(shí)驗(yàn)操作，下列說(shuō)法正確的是A.實(shí)驗(yàn)前應(yīng)調(diào)節(jié)滑輪高度，使滑輪和小車(chē)間的細(xì)線與木板平行B.平衡摩擦力時(shí)，在細(xì)線的下端懸掛鉤碼，使小車(chē)在線的拉力作用下能 勻速下滑C.每次改變小車(chē)所受的拉力后都要重新平衡摩擦力D.實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，后釋放小車(chē)答案解析在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡小車(chē)受到的滑動(dòng)摩擦力時(shí)，不應(yīng)懸掛鉤碼，故B錯(cuò)誤；由于平衡摩擦力之后有Mgsin

5、 Mgcos ，故tan ，所以無(wú)論小車(chē)的質(zhì)量是否改變，小車(chē)所受的滑動(dòng)摩擦力都等于小車(chē)的重力沿斜面方向的分力，改變小車(chē)所受的拉力，不需要重新平衡摩擦力，故C錯(cuò)誤.(2)圖乙為實(shí)驗(yàn)中打出紙帶的一部分，從比較清晰的點(diǎn)跡起，在紙帶上標(biāo)出連續(xù)的5個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間都有4個(gè)點(diǎn)跡未標(biāo)出，測(cè)出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到A點(diǎn)間的距離.已知所用電源的頻率為50 Hz，打B點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度v_ m/s，小車(chē)的加速度a_ m/s2.答案解析0.3160.93題眼A、C的時(shí)間中點(diǎn)分析已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50 Hz，則紙帶上相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T(mén)50.02 s0.1 s根據(jù)xaT2可得：xCExACa

6、(2T)2，小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度為(3)改變細(xì)線下端鉤碼的個(gè)數(shù)，得到aF圖象如圖丙所示，造成圖線上端彎曲的原因可能是_.答案解析隨所掛鉤碼質(zhì)量m的增大，不能滿足Mm隨著力F的增大，即隨所掛鉤碼質(zhì)量m的增大，不能滿足Mm，因此圖線上部出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象.思維擴(kuò)展思維擴(kuò)展為什么向下彎曲？極限思維：當(dāng)m增大到無(wú)窮大時(shí)，a趨近于g.題組階梯突破題組階梯突破1.(1)我們已經(jīng)知道，物體的加速度a同時(shí)跟合外力F和質(zhì)量M兩個(gè)因素有關(guān).要研究這三個(gè)物理量之間的定量關(guān)系，需采用的思想方法是_.答案控制變量法(2)某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案如圖所示，她想用砂桶的重力表示小車(chē)受到的合外力F，為了減少這種做法帶來(lái)的實(shí)驗(yàn)誤差，她先做了兩方

7、面的調(diào)整措施：a.用小木塊將長(zhǎng)木板無(wú)滑輪的一端墊高，目的是_.b.使砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量，目的是使拉小車(chē)的力近似等于_.平衡摩擦力砂桶的重力(3)該同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)中打出的紙帶求加速度時(shí)，處理方案有兩種：兩種方案中，選擇方案_比較合理.答案B2.為了“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”，現(xiàn)提供如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置：(1)以下實(shí)驗(yàn)操作正確的是A.將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高，使小車(chē) 在砝碼及砝碼盤(pán)的牽引下恰好做勻速運(yùn)動(dòng)B.調(diào)節(jié)滑輪的高度，使細(xì)線與木板平行C.先接通電源后釋放小車(chē)D.實(shí)驗(yàn)中小車(chē)的加速度越大越好答案(2)在實(shí)驗(yàn)中，得到一條如圖所示的紙帶，已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T(mén)0.1 s，且間距x1

8、、x2、x3、x4、x5、x6已量出分別為3.09 cm、3.43 cm、3.77 cm、4.10 cm、4.44 cm、4.77 cm，則小車(chē)的加速度a_ m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)0.34答案解析xIxII(3)有一組同學(xué)保持小車(chē)及車(chē)中的砝碼質(zhì)量一定，探究加速度a與所受外力F的關(guān)系，他們?cè)谲壍浪郊皟A斜兩種情況下分別做了實(shí)驗(yàn)，得到了兩條aF圖線，如圖所示.圖線_是在軌道傾斜情況下得到的(填“”或“”)；小車(chē)及車(chē)中砝碼的總質(zhì)量m_ kg.由圖線可知，當(dāng)F0時(shí)，a0，也就是說(shuō)當(dāng)細(xì)線上沒(méi)有拉力時(shí)小車(chē)就有加速度，所以圖線是軌道傾斜情況下得到的，根據(jù)Fma得aF圖象的斜率k ，由aF圖象得圖

9、象斜率k2，所以m0.5 kg.答案解析0.5命題點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新3 (2016全國(guó)23)某物理課外小組利用圖(a)中的裝置探究物體加速度與其所受合外力之間的關(guān)系.圖中，置于實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的長(zhǎng)木板水平放置，其右端固定一輕滑輪；輕繩跨過(guò)滑輪，一端與放在木板上的小滑車(chē)相連，另一端可懸掛鉤碼.本實(shí)驗(yàn)中可用的鉤碼共有N5個(gè)，每個(gè)質(zhì)量均為0.010 kg.實(shí)驗(yàn)步驟如下：(1)將5個(gè)鉤碼全部放入小車(chē)中，在長(zhǎng)木板左下方墊上適當(dāng)厚度的小物塊，使小車(chē)(和鉤碼)可以在木板上勻速下滑.(2)將n(依次取n1，2，3，4，5)個(gè)鉤碼掛在輕繩右端，其余Nn個(gè)鉤碼仍留在小車(chē)內(nèi)；用手按住小車(chē)并使輕繩與木板平行.釋放小車(chē)，同時(shí)用傳

10、感器記錄小車(chē)在時(shí)刻t相對(duì)于其起始位置的位移s，繪制s-t圖象，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后可得到相應(yīng)的加速度a.【例2】(3)對(duì)應(yīng)于不同的n的a值見(jiàn)下表.n2時(shí)的s-t圖象如圖所示；由圖求出此時(shí)小車(chē)的加速度(保留2位有效數(shù)字)，將結(jié)果填入下表.n12345a/(ms2)0.20 0.580.781.00因?yàn)樾≤?chē)做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，將圖中點(diǎn)(2，0.78)代入s at2可得，a0.39 m/s2.0.39答案解析(4)利用表中的數(shù)據(jù)在圖中補(bǔ)齊數(shù)據(jù)點(diǎn)，并作出a-n圖象.從圖象可以看出：當(dāng)物體質(zhì)量一定時(shí)，物體的加速度與其所受的合外力成正比.根據(jù)描點(diǎn)法可得如圖所示圖線.答案見(jiàn)解析圖解析(5)利用an圖象求得

11、小車(chē)(空載)的質(zhì)量為_(kāi)kg(保留2位有效數(shù)字，重力加速度取g9.8 ms2).答案解析0.44(6)若以“保持木板水平”來(lái)代替步驟(1)，下列說(shuō)法正確的是_(填入正確選項(xiàng)前的標(biāo)號(hào))A.an圖線不再是直線B.an圖線仍是直線，但該直線不過(guò)原點(diǎn)C.an圖線仍是直線，但該直線的斜率變大答案解析若保持木板水平，則小車(chē)運(yùn)動(dòng)中受到摩擦力的作用，n的數(shù)值相同的情況下，加速度a變小，直線的斜率變小.繩的拉力等于摩擦力時(shí)，小車(chē)才開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，圖象不過(guò)原點(diǎn)，選項(xiàng)B正確.利用圖象處理數(shù)據(jù)的方法技巧利用圖象處理數(shù)據(jù)的方法技巧1.利用圖象處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是實(shí)驗(yàn)中最常用的方法，解決本題的基本對(duì)策是寫(xiě)出圖象對(duì)應(yīng)的函數(shù)，困難便迎刃而

12、解.2.畫(huà)an圖象時(shí)，所畫(huà)直線要符合以下要求：讓盡可能多的點(diǎn)落在直線上；不能落在直線上的點(diǎn)要均勻分布于直線的兩側(cè)；一定要利用直尺畫(huà)線.方法感悟方法感悟 (2015新課標(biāo)全國(guó)22)某同學(xué)用圖(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量物塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù).已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50 Hz，物塊下滑過(guò)程中所得到的紙帶的一部分如圖(b)所示，圖中標(biāo)出了五個(gè)連續(xù)點(diǎn)之間的距離.【例3】(1)物塊下滑時(shí)的加速度a_ m/s2，打C點(diǎn)時(shí)物塊的速度v_ m/s；答案解析根據(jù)紙帶數(shù)據(jù)可知，3.251.79D、B的時(shí)間中點(diǎn)xIxII(2)已知重力加速度大小為g，為求出動(dòng)摩擦因數(shù)，還必須測(cè)量的物理量是_(填正確答案標(biāo)號(hào))

13、.A.物塊的質(zhì)量B.斜面的高度C.斜面的傾角答案解析由牛頓第二定律得加速度agsin gcos ，所以要求出動(dòng)摩擦因數(shù)，還必須測(cè)量的物理量是斜面的傾角.題組階梯突破題組階梯突破3.在用DIS研究小車(chē)加速度與外力的關(guān)系時(shí)，某實(shí)驗(yàn)小組先用如圖(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置，重物通過(guò)滑輪用細(xì)線拉小車(chē)，在小車(chē)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)隨小車(chē)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(chē)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.(1)小車(chē)與軌道的滑動(dòng)摩擦力Ff_ N.答案解析根

14、據(jù)圖象可知，當(dāng)F0.67 N時(shí)，小車(chē)開(kāi)始有加速度，則Ff0.67 N，0.67(2)從圖象中分析，小車(chē)包括位移傳感器(發(fā)射器)的質(zhì)量為_(kāi) kg.答案解析0.67(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 _.答案解析為得到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 0.1.0.14.如圖所示，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)量滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置，裝有定滑輪的長(zhǎng)木板固定在水平實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，木板上有一滑塊，滑塊右端固定一個(gè)動(dòng)滑輪，鉤碼和彈簧測(cè)力計(jì)通過(guò)繞在滑輪上的輕繩相連，放開(kāi)鉤碼，滑塊在長(zhǎng)木板上做勻加速直線運(yùn)動(dòng).(1)實(shí)驗(yàn)得到一條如圖所示的紙帶，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.1 s，由圖中的數(shù)據(jù)可知，滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度大小是 m/s2.(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)答案解析2.4(2)讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F，處理紙帶，得到滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度a；改變鉤碼個(gè)數(shù)，重復(fù)實(shí)驗(yàn).以彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F為縱坐標(biāo)，以加速度a為橫坐標(biāo)，得到的圖象是縱軸截距為b的一條傾斜直線，如圖所示.已知滑塊和動(dòng)滑輪的總質(zhì)量為m，重力加速度為g，忽略滑輪與繩之間的摩擦.則滑塊和木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù) .答案解析滑塊受到的拉力FT為彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的兩倍，即：FT2F滑塊受到的摩擦力為：Ffmg由牛頓第二定律可得：FTFfma