2022年高三物理復(fù)習(xí) 第3章 實驗 探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系學(xué)案
《2022年高三物理復(fù)習(xí) 第3章 實驗 探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系學(xué)案》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2022年高三物理復(fù)習(xí) 第3章 實驗 探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系學(xué)案(9頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、2022年高三物理復(fù)習(xí) 第3章 實驗 探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系學(xué)案 實驗?zāi)康? 1.學(xué)會用控制變量法研究物理規(guī)律. 2.探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系. 3.掌握靈活運用圖象處理問題的方法. 實驗原理 探究加速度a與力F、質(zhì)量M的關(guān)系時,應(yīng)用的基本方法是__________,即先控制一個參量——小車的質(zhì)量M不變,討論加速度a與力F的關(guān)系;再控制小盤和砝碼的質(zhì)量不變,即力F不變,改變小車質(zhì)量M,討論加速度a與質(zhì)量M的關(guān)系. 實驗器材 打點計時器、復(fù)寫紙片和紙帶、一端有定滑輪的長木板、小車、小盤、______電源、______、砝碼、________、導(dǎo)線. 實驗
2、步驟 一、測質(zhì)量 1.用天平測出小車和砝碼的總質(zhì)量M,小盤和砝碼的總質(zhì)量m,把測量結(jié)果記錄下來. 二、儀器安裝及平衡摩擦力 2.按圖1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. 圖1 3.平衡摩擦力:在長木板不帶定滑輪的一端下面墊一塊木板.反復(fù)移動木板的位置,直至小車拖著紙帶在斜面上運動時可以保持__________運動狀態(tài).這時,小車受到的摩擦阻力恰好與小車所受的重力__________的分力平衡. 三、保持小車的質(zhì)量不變,研究a與F的關(guān)系 4.把細繩系在小車上并繞過定滑輪懸掛小盤,先__________再____________,打點計時器在
3、紙帶上打下一系列的點,打完點后切斷電源,取下紙帶,在紙帶上標(biāo)上紙帶號碼. 5.保持小車和砝碼的質(zhì)量不變,在小盤里放入適量的砝碼,把小盤和砝碼的總質(zhì)量m′記錄下來,重復(fù)步驟4.在小盤內(nèi)再放入適量砝碼,記錄下小盤和砝碼的總質(zhì)量m″,再重復(fù)步驟4,重復(fù)三次,得到三條紙帶. 6.在每條紙帶上都選取一段比較理想的部分,標(biāo)明計數(shù)點,測量計數(shù)點間的距離,算出每條紙帶上的加速度的值,并記錄在表格(一)內(nèi). 表(一) 實驗次數(shù) 加速度a/(m·s-2) 小車受力F/N 1 2 3 4 四、保持小盤和砝碼的質(zhì)量不變,研究a與M的關(guān)系 7.保持小盤內(nèi)的砝碼個數(shù)
4、不變,在小車上放上砝碼改變小車的質(zhì)量,讓小車在木板上滑動打出紙帶.計算砝碼和小車的總質(zhì)量M,并由紙帶計算出小車對應(yīng)的加速度. 改變小車上砝碼的個數(shù),重復(fù)步驟7,并將所對應(yīng)的質(zhì)量和加速度填入表(二)中. 表(二) 實驗次數(shù) 加速度a/(m·s-2) 小車和砝碼的 總質(zhì)量M/kg 1 2 3 數(shù)據(jù)處理 1.需要計算各種情況下所對應(yīng)的小車加速度,可使用“研究勻變速直線運動”的方法:先在紙帶上標(biāo)明計數(shù)點,測量各計數(shù)點間的距離,根據(jù)公式a=計算加速度. 圖2 2.(1)根據(jù)表(一),用縱坐標(biāo)表示加速度a,橫坐標(biāo)表示作用力F,作用力的大小F等于小盤和砝
5、碼的總重力,根據(jù)實驗結(jié)果在坐標(biāo)平面上描出相應(yīng)的點,如果這些點是在一條過原點的直線上,便證明了加速度a與作用力F成正比.如圖2所示. (2)根據(jù)表(二).用縱坐標(biāo)表示加速度a,橫坐標(biāo)表示小車和砝碼的質(zhì)量M,根據(jù)實驗結(jié)果在坐標(biāo)平面上描出相應(yīng)的點,發(fā)現(xiàn)這些點落在一條類似反比函數(shù)的曲線上.我們猜想,a與M可能成反比.為了檢驗猜想的正確性,再用縱坐標(biāo)表示加速度a,橫坐標(biāo)表示小車和砝碼總質(zhì)量的倒數(shù),根據(jù)實驗結(jié)果在坐標(biāo)平面上描出相應(yīng)的點.如果這些點落在一條過原點的直線上,就證明了加速度與質(zhì)量成反比.(如圖3所示) 圖3 注意事項 1.一定要做好平衡摩擦力的工作,也就是調(diào)出一個合適的斜面,使小車的
6、重力沿著斜面方向的分力正好平衡小車受到的摩擦阻力.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的紙帶運動. 2.實驗步驟2、3不需要重復(fù),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(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. 3.每條紙帶必須在滿足小車與車上所加砝碼的總質(zhì)量遠大于小盤和砝碼的總質(zhì)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. 4.改變拉力和小車質(zhì)量后,每次開始時小車應(yīng)盡量靠近打點計時器,并應(yīng)先接通電源,再放開小車,且應(yīng)在小車到達滑輪前按住小車. 誤差分析 1.質(zhì)量的測量誤
7、差,紙帶上打點計時器打點間隔距離的測量誤差,拉線或紙帶不與木板平行等都會造成誤差. 2.因?qū)嶒炘聿煌晟圃斐烧`差:本實驗中用小盤和砝碼的總重力代替小車受到的拉力(實際上小車受到的拉力要小于小盤和砝碼的總重力),存在系統(tǒng)誤差.小盤和砝碼的總質(zhì)量越接近小車的質(zhì)量,誤差就越大;反之,小盤和砝碼的總質(zhì)量越小于小車的質(zhì)量,誤差就越?。? 3.平衡摩擦力不準(zhǔn)確造成誤差:在平衡摩擦力時,除了不掛小盤外,其他的都跟正式實驗一樣(比如要掛好紙帶、接通打點計時器),勻速運動的標(biāo)志是打點計時器打出的紙帶上各點的距離相等. 題型一 對實驗原理的理解 【例1】 如 圖4 圖4所示的實驗裝置可以探究加速
8、度與力、質(zhì)量的關(guān)系,小車上固定一個盒子,盒子內(nèi)盛有沙子.沙桶的總質(zhì)量(包括桶以及桶內(nèi)沙子質(zhì)量)記為m,小車的總質(zhì)量(包括車、盒子及盒內(nèi)沙子質(zhì)量)記為M. (1)驗證在質(zhì)量不變的情況下,加速度與合外力成正比;從盒子中取出一些沙子,裝入沙桶中,稱量并記錄沙桶的總重力mg,將該力視為合外力F,對應(yīng)的加速度a則從打下的紙帶中計算得出.多次改變合外力F的大小,每次都會得到一個相應(yīng)的加速度.本次實驗中,桶內(nèi)的沙子取自小車中,故系統(tǒng)的總質(zhì)量不變.以合外力F為橫軸,以加速度a為縱軸,畫出a—F圖象,圖象是一條過原點的直線. ①a—F圖象斜率的物理意義是___________________________
9、___________. ②你認為把沙桶的總重力mg當(dāng)作合外力F是否合理? 答:________.(填“合理”或“不合理”) ③本次實驗中,是否應(yīng)該滿足M?m這樣的條件? 答:________(填“是”或“否”);理由是_____________________________________. (2)驗證在合外力不變的情況下,加速度與質(zhì)量成反比;保持桶內(nèi)沙子質(zhì)量m不變,在盒子內(nèi)添加或去掉一些沙子,驗證加速度與質(zhì)量的關(guān)系.本次實驗中,桶內(nèi)的沙子總質(zhì)量不變,故系統(tǒng)所受的合外力不變. 用圖象法處理數(shù)據(jù)時,以加速度a為縱軸,應(yīng)該以____________的倒數(shù)為橫軸. 題型二 實驗數(shù)據(jù)
10、的處理 【例2】 某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在用打點計時器探究物體的加速度與物體的質(zhì)量之間的關(guān)系實驗中,不改變拉力,只改變物體的質(zhì)量,得到了如下表所示的幾組數(shù)據(jù),其中第3組數(shù)據(jù)還未算出加速度,但對應(yīng)該組已打出了紙帶,如圖5所示(長度單位:cm),圖中各點為每5個打點選出的計數(shù)點(兩計數(shù)點間還有4個打點未標(biāo)出). 圖5 實驗次數(shù) 1 2 3 4 5 6 小車質(zhì)量(g 200 300 400 500 600 700 小車加速度 (m/s2) 2.00 1.33 0.79 0.67 0.40 小車質(zhì)量的 倒數(shù)(kg-1) 5.00 3.33 2.
11、50 2.00 1.67 1.00 (1)請由紙帶上的數(shù)據(jù),計算出缺少的加速度值并填入表中(小數(shù)點后保留兩位小數(shù)). (2)請在圖6中建立合適的坐標(biāo),將表中各組數(shù)據(jù)用小黑點描在坐標(biāo)紙上,并作出平滑的圖線. 圖6 (3)由圖象得出的結(jié)論是:_______________________________ ________________________________________________________________________. 1.在利用打點計時器和小車來做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗時,下列說法中正確的是( ) A.平衡摩擦力時,應(yīng)
12、將砝碼盤及盤內(nèi)砝碼通過定滑輪系在小車上 B.連接砝碼盤和小車的細繩應(yīng)跟長木板保持平行 C.平衡摩擦力后,長木板的位置不能移動 D.小車釋放前應(yīng)靠近打點計時器,且應(yīng)先接電源再釋放小車 2.(xx·三明模擬)用如圖7甲所示的裝置做“驗證牛頓第二定律”實驗時,甲同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的小車的加速度a和小車所受拉力F的圖象為圖中的直線Ⅰ,乙同學(xué)畫出的a-F圖象為下圖中的直線Ⅱ.直線Ⅰ、Ⅱ在縱軸或橫軸上的截距較大,明顯超出了誤差范圍,下面給出了關(guān)于形成這種情況的四種解釋,其中可能正確的是( ) 圖7 A.實驗前甲同學(xué)沒有平衡摩擦力 B.甲同學(xué)在平衡摩擦力時,把長木板的末端抬得過高了
13、C.實驗前乙同學(xué)沒有平衡摩擦力 D.乙同學(xué)在平衡摩擦力時,把長木板的末端抬得過高了 3.(xx·江蘇高考)“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”的實驗裝置如圖8甲所示. 圖8 (1)在平衡小車與桌面之間摩擦力的過程中,打出了一條紙帶如圖乙所示.計時器打點的時間間隔為0.02 s,從比較清晰的點起,每5個點取一個計數(shù)點,量出相鄰計數(shù)點之間的距離.該小車的加速度a=________ m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (2)平衡摩擦力后,將5個相同的砝碼都放在小車上.掛上砝碼盤,然后每次從小車上取一個砝碼添加到砝碼盤中,測量小車的加速度.小車的加速度a與砝碼盤中砝碼總重力F的實
14、驗數(shù)據(jù)如下表: 砝碼盤中砝碼 總重力F(N) 0.196 0.392 0.588 0.784 0.980 加速度 a(m·s-2) 0.69 1.18 1.66 2.18 2.70 請根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出a-F的關(guān)系圖象.(如圖9所示) 圖9 (3)根據(jù)提供的實驗數(shù)據(jù)作出的a-F的圖線不通過原點.請說明主要原因. 4.(xx·天星調(diào)研卷)如圖10所示為某同學(xué)探究加速度與力和質(zhì)量關(guān)系的實驗裝置,兩個相同質(zhì)量的小車放在光滑水平板上,前端各系一條細繩,繩的一端跨過定滑輪各掛一個小盤,盤中可放砝碼.兩小車后端各系一條細繩,一起被夾子夾著使
15、小車靜止.打開夾子,兩小車同時開始運動;關(guān)上夾子,兩小車同時停下來,用刻度尺測出兩小車的位移,下表是該同學(xué)在幾次實驗中記錄的數(shù)據(jù). 圖10 實驗 次數(shù) 車號 小車質(zhì) 量(g) 小盤質(zhì) 量(g) 車中砝碼 質(zhì)量(g) 盤中砝碼 質(zhì)量(g) 小車位 移(cm) 1 甲 50 10 0 0 15 乙 50 10 0 10 30 2 甲 50 10 0 10 27.5 乙 50 10 50 10 14 3 甲 50 10 0 0 18 乙 50 10 10 10 請回答下述問題: (1
16、)在每一次實驗中,甲、乙兩車的位移之比等于______之比,請簡要說明實驗原理 ________________________________________________________________________; (2)第一次實驗是控制了____________不變的,在實驗誤差范圍內(nèi)可得出結(jié)論是: ________________________________________________________________________; (3)第二次實驗是控制了____________不變的,在實驗誤差范圍內(nèi)可得出結(jié)論是: ___________________
17、_____________________________________________________; (4)第三次實驗時,該同學(xué)先測量了甲車的位移,再根據(jù)前兩次實驗結(jié)論,計算出乙車應(yīng)該發(fā)生的位移,然后再測量了乙車的位移,結(jié)果他高興地發(fā)現(xiàn),理論的預(yù)言與實際符合得相當(dāng)好.請問,他計算出的乙車位移應(yīng)該是________________. 5.(xx·成都模擬)某實驗小組利用如圖11所示的實驗裝置來探究當(dāng)合外力一定時,物體運動的加速度與其質(zhì)量之間的關(guān)系. 圖11 (1)由圖中刻度尺讀出兩個光電門中心之間的距離x=24 cm,由圖12中游標(biāo)卡尺測得遮光條的寬度d=________ c
18、m.該實驗小組在做實驗時,將滑塊從圖11所示位置由靜止釋放,由數(shù)字計時器可以讀出遮光條通過光電門1的時間Δt1,遮光條通過光電門2的時間Δt2,則滑塊經(jīng)過光電門1時的瞬時速度的表達式v1=____________,滑塊經(jīng)過光電門2時的瞬時速度的表達式v2=________,則滑塊的加速度的表達式a=________.(以上表達式均用字母表示) 圖12 (2)在本次實驗中,實驗小組通過改變滑塊質(zhì)量總共做了6組實驗,得到如表所示的實驗數(shù)據(jù).通過分析表中數(shù)據(jù)后,你得出的結(jié)論是___________________________________. m(g) a(m/s2) 250 2
19、.02 300 1.65 350 1.33 400 1.25 500 1.00 800 0.63 (3)現(xiàn)需通過圖象進一步驗證你的結(jié)論,請利用表格數(shù)據(jù),在圖13坐標(biāo)系中描點作出相應(yīng)圖象. 圖13 6.(xx·吉林二模)為了探究加速度與力的關(guān)系,使用如圖14所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進行實驗.其中G1、G2為兩個光電門,它們與數(shù)字計時器相連,當(dāng)滑行器通過G1、G2光電門時,光束被遮擋的時間Δt1、Δt2都可以被測量并記錄.滑行器連同上面固定的一條形擋光片的總質(zhì)量為M,擋光片寬度為D,光電門間距離為x,牽引砝碼的質(zhì)量為m.回答下列問題: 圖14 (1)實驗開始應(yīng)先
20、調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺釘,使氣墊導(dǎo)軌水平,在不增加其他儀器的情況下,如何判定調(diào)節(jié)是否到位? (2)若取M=0.4 kg,改變m的值,進行多次實驗,以下m的取值不合適的一個是________. A.m1=5 g B.m2=15 g C.m3=40 g D.m4=400 g (3)在此實驗中,需要測得每一個牽引力對應(yīng)的加速度,其中求得的加速度的表達式為:________________(用Δt1、Δt2、D、x表示). 實驗學(xué)案15
21、 探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系 【基礎(chǔ)自主落實】 實驗原理 控制變量法 實驗器材 交流 天平 刻度尺 實驗步驟 二、3.勻速直線 在斜面方向上 三、4.接通電源 放開小車 【熱點題型精析】 例1 (1)①?、诤侠怼、鄯瘛∫驗閷嶒灥难芯繉ο笫钦麄€系統(tǒng),系統(tǒng)受到的合外力就等于mg (2)M+m 解析 (1)將車內(nèi)的沙子轉(zhuǎn)移到桶中,就保證了M+m不變,即系統(tǒng)的總質(zhì)量不變,研究對象是整個系統(tǒng),a==,可見a—F圖象斜率的物理意義是,系統(tǒng)的合外力就等于所懸掛沙桶的重力mg,不必滿足M?m這樣的條件. (2)向小車內(nèi)添加或去掉部分沙子,是改變系統(tǒng)的總質(zhì)量M+m,而系統(tǒng)的合外
22、力仍等于所懸掛沙桶的重力mg,保證了合外力不變. 例2 (1)0.99 (2)見解析圖 (3)在拉力一定時,物體的加速度與質(zhì)量成反比(與質(zhì)量的倒數(shù)成正比) 解析 (1)a的計算利用逐差法 a= = = =×10-2 m/s2 =0.99 m/s2 (2)描點繪圖,如圖所示. (3)由圖象知a-圖象是一條直線,即在拉力一定時,物體的加速度與質(zhì)量成反比. 【課時效果檢測】 1.BCD [本題考查實驗過程中應(yīng)注意的事項,選項A中平衡摩擦力時,不能將砝碼盤及盤內(nèi)砝碼(或小桶)通過細繩系在小車上,A錯;選項B、C、D符合正確的操作方法.] 2.BC 3.(1)0.16 (2
23、)見解析 (3)忘記加入砝碼盤的重力 解析 (1)由題意可知計數(shù)間隔T=5T0=0.1 s. 由Δx=aT2和Δx=0.16 cm=1.6×10-3 m可得 a=0.16 m/s2. (2)a-F圖線如圖所示. (3)平衡小車與桌面之間的摩擦力,a-F圖象仍不通過原點,可能是在計算F時忘記加入砝碼盤的重力,使作出的圖象向左平移造成的. 4.(1)加速度 x1∶x2=a1∶a2 (2)小車質(zhì)量 小車加速度與合外力成正比 (3)小車所受合外力 小車加速度與質(zhì)量成反比 (4)30 cm 解析 (1)甲、乙兩車的位移之比等于加速度之比,由于兩車運動時間相同,由x=at2得x1∶x2
24、=a1∶a2; (2)第一次實驗中控制小車質(zhì)量相同,小車加速度與合外力成正比; (3)第二次小車所受合外力不變,小車加速度與質(zhì)量成反比; (4)==,x甲∶x乙=a甲∶a乙=3∶5,得x乙=30 cm. 5.(1)0.52 (2)、(3)見解析 解析 (1)由圖可知d=5 mm+0.1 mm×2=5.2 mm=0.52 cm. 遮光條的寬度很小,遮光條通過光電門的時間很短,這段時間內(nèi)的平均速度即為滑塊通過光電門的瞬時速度,故v1=,v2=.滑塊由光電門1到光電門2做勻加速直線運動,由v-v=2ax可得 a=. (2)在合外力不變的情況下,物體運動的加速度跟物體的質(zhì)量成反比,當(dāng)合外力一定時,在誤差允許的范圍內(nèi),物體質(zhì)量和加速度的乘積近似相等. (3)如圖所示 6.(1)取下牽引砝碼,M放在任意位置都能靜止;或取下牽引砝碼,輕推滑行器M,數(shù)字計時器記錄每一個光電門的光束被擋的時間Δt都相等 (2)D (3)a= 解析 (2)本實驗的目的是“探究加速度與力的關(guān)系”,若將砝碼的重力(mg)看做是滑行器(M)的合外力,前提條件是m?M,故選項D不合適. (3)由v-v=2ax可得.
- 溫馨提示:
1: 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
2: 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
3.本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
5. 裝配圖網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責(zé)。
6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 110中國人民警察節(jié)(筑牢忠誠警魂感受別樣警彩)
- 2025正字當(dāng)頭廉字入心爭當(dāng)公安隊伍鐵軍
- XX國企干部警示教育片觀后感筑牢信仰之基堅守廉潔底線
- 2025做擔(dān)當(dāng)時代大任的中國青年P(guān)PT青年思想教育微黨課
- 2025新年工作部署會圍繞六個干字提要求
- XX地區(qū)中小學(xué)期末考試經(jīng)驗總結(jié)(認真復(fù)習(xí)輕松應(yīng)考)
- 支部書記上黨課筑牢清廉信念為高質(zhì)量發(fā)展?fàn)I造風(fēng)清氣正的環(huán)境
- 冬季消防安全知識培訓(xùn)冬季用電防火安全
- 2025加強政治引領(lǐng)(政治引領(lǐng)是現(xiàn)代政黨的重要功能)
- 主播直播培訓(xùn)直播技巧與方法
- 2025六廉六進持續(xù)涵養(yǎng)良好政治生態(tài)
- 員工職業(yè)生涯規(guī)劃方案制定個人職業(yè)生涯規(guī)劃
- 2024年XX地區(qū)黨建引領(lǐng)鄉(xiāng)村振興工作總結(jié)
- XX中小學(xué)期末考試經(jīng)驗總結(jié)(認真復(fù)習(xí)輕松應(yīng)考)
- 幼兒園期末家長會長長的路慢慢地走