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高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,實(shí)驗(yàn)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系,高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．學(xué)會(huì)用控制變量法研究物理規(guī)律．2．驗(yàn)證牛頓第二定律．3．掌握利用圖象處理數(shù)據(jù)的方法．,,,自主再現(xiàn),高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,二、實(shí)驗(yàn)原理1．探究加速度a與力F及質(zhì)量M的關(guān)系時(shí)，應(yīng)用的基本方法是控制變量法，即先控制一個(gè)參量——小車的質(zhì)量M不變，討論加速度a與力F的關(guān)系，再控制砝碼和小盤的質(zhì)量不變，即力F不變，改變小車質(zhì)量M，討論加速度a與M的關(guān)系．2．實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的物理量和測(cè)量方法是：小車及砝碼的總質(zhì)量M；用天平測(cè)出．小車受到的拉力F認(rèn)為等于托盤和砝碼的總重力mg.小車的加速度a利用紙帶根據(jù)Δx＝aT2計(jì)算．,高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,三、實(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、復(fù)寫紙片、小車、一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板、小盤、砝碼、夾子、細(xì)繩、低壓交流電源、導(dǎo)線、天平(帶有一套砝碼)、刻度尺、坐標(biāo)紙．四、實(shí)驗(yàn)步驟1．用天平測(cè)出小車和小盤的質(zhì)量M和M′，把數(shù)值記錄下來．2．按照如圖所示裝置把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，只是不把懸掛小盤的細(xì)線系在小車上(即不給小車加牽引力)．,高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,3．平衡摩擦力：在長(zhǎng)木板的不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木塊，反復(fù)移動(dòng)木板的位置，直至小車在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)可以保持勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，這時(shí)小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦力恰好與小車所受重力在斜面方向上的分力平衡．4．把細(xì)繩系在小車上并繞過滑輪懸掛小盤，先接通電源再放開小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列的點(diǎn)．打點(diǎn)完成后切斷電源，取下紙帶，在紙帶上標(biāo)上紙帶號(hào)碼．,高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,5．保持小車及車內(nèi)砝碼的質(zhì)量不變，在小盤內(nèi)放入質(zhì)量為m′的砝碼，重復(fù)步驟4.在小盤內(nèi)分別放入質(zhì)量為m″，m，…的砝碼，再重復(fù)步驟4.m′，m″，m…的數(shù)值都要記錄在紙帶上(或表格內(nèi))．6．在每條紙帶上都選取一段比較理想的部分，標(biāo)明計(jì)數(shù)點(diǎn)，測(cè)量計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，算出每條紙帶上的加速度的值．7．用縱坐標(biāo)表示加速度，橫坐標(biāo)表示力，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在坐標(biāo)平面上畫出相應(yīng)的點(diǎn)．若這些點(diǎn)在一條直線上，便證明了加速度與作用力成正比．,高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,8．保持砝碼和小盤的質(zhì)量不變，在小車上依次加砝碼(也需作好記錄)，重復(fù)上述步驟，用縱坐標(biāo)表示加速度a，橫坐標(biāo)表示小車砝碼總質(zhì)量的倒數(shù)，在坐標(biāo)平面上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出相應(yīng)的點(diǎn)，如果這些點(diǎn)是在一條直線上，就證明加速度與質(zhì)量成反比．五、數(shù)據(jù)處理1．把小車在不同力作用下產(chǎn)生的加速度填在下表中：,高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,由以上數(shù)據(jù)畫出它的a－F關(guān)系圖象如圖所示．通過a－F關(guān)系圖象，我們可以得出小車的加速度a與力F成正比．2．把不同質(zhì)量的小車在相同力作用下產(chǎn)生的加速度填在下表中：,高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,2．因?qū)嶒?yàn)原理不完善造成誤差本實(shí)驗(yàn)中用小盤和砝碼的總重力代替小車受到的拉力(實(shí)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?。?高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,3．平衡摩擦力不準(zhǔn)造成誤差在平衡摩擦力時(shí)，除了不掛小盤外；其他的都跟正式實(shí)驗(yàn)一樣(比如要掛好紙帶，接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器)，勻速運(yùn)動(dòng)的標(biāo)志是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上各點(diǎn)的距離相等．,高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,七、注意事項(xiàng)1．一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是調(diào)出一個(gè)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摩擦阻力．在平衡摩擦力時(shí)，不要把懸掛小盤的細(xì)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(diǎn)的紙帶運(yùn)動(dòng)．2．實(shí)驗(yàn)步驟2、3不需要重復(fù)，即整個(gè)實(shí)驗(yàn)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．,高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,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(yuǎn)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(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，再放開小車，且應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前按住小車．5．作圖象時(shí)，要使盡可能多的點(diǎn)分布在所作直線上，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能對(duì)稱分布在所作直線兩側(cè)．6．作圖時(shí)兩軸標(biāo)度比例要選擇適當(dāng)，各量須采用國際單位，這樣作圖線時(shí)，坐標(biāo)點(diǎn)間距不至于過密，誤差會(huì)小些．,高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,一、實(shí)驗(yàn)原理及操作例1在探究加速度與物體所受合外力和質(zhì)量間的關(guān)系時(shí)，采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，小車及車中的砝碼質(zhì)量用M表示，盤及盤中的砝碼質(zhì)量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動(dòng)的紙帶由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打上的點(diǎn)計(jì)算出：(1)當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足________時(shí)，才可以認(rèn)為繩子對(duì)小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力．(2)一組同學(xué)在先保持盤及盤中的砝碼質(zhì)量一定，探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，以下做法錯(cuò)誤的是(),,,探究應(yīng)用,高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,A．平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將盤及盤中的砝碼用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上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)，先放開小車，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源D．小車運(yùn)動(dòng)的加速度可用天平測(cè)出m以及小車質(zhì)量M，直接用公式a＝mg/M求出,高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,(3)在保持小車及車中的砝碼質(zhì)量M一定，探究加速度與所受合外力的關(guān)系時(shí)，由于平衡摩擦力時(shí)操作不當(dāng)，二位同學(xué)得到的a－F關(guān)系，分別如圖甲、乙所示(a是小車的加速度、F是細(xì)線作用于小車的拉力)，其原因分別是：________.【解析】(1)在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，為了減小系統(tǒng)誤差，必須滿足m?M，才可以認(rèn)為繩子對(duì)小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力．,高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,(2)平衡摩擦力時(shí)，不能將盤及盤中的砝碼用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上，每次改變小車的質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力，實(shí)驗(yàn)時(shí)，先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，再放開小車，小車運(yùn)動(dòng)的加速度應(yīng)由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶求出，選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤．(3)甲圖當(dāng)外力F為零時(shí)，小車就有加速度了，是因?yàn)槠胶饽Σ亮r(shí)，長(zhǎng)木板的傾角過大了，乙圖中對(duì)應(yīng)一段外力F后才有加速度，是因?yàn)闆]有平衡摩擦力或木板的傾角過小．,高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,二、數(shù)據(jù)處理與實(shí)驗(yàn)結(jié)論的得出例2某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究物體的加速度與物體的質(zhì)量之間的關(guān)系實(shí)驗(yàn)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(duì)應(yīng)該組已打出了紙帶，如圖甲所示(長(zhǎng)度單位：cm)，圖中各點(diǎn)為每5個(gè)打點(diǎn)選出的計(jì)數(shù)點(diǎn)(兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打點(diǎn)未標(biāo)出),高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,(1)請(qǐng)由紙帶上的數(shù)據(jù)，計(jì)算出缺少的加速度值并填入表中(小數(shù)點(diǎn)后保留兩位數(shù))．(2)請(qǐng)?jiān)趫D乙中建立合適的坐標(biāo)，將表中各組數(shù)據(jù)用小黑點(diǎn)描在坐標(biāo)紙上，并作出平滑的圖線．,,,高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,(3)由圖象得出的結(jié)論是：________________________________________________________________________,高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,三、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)跟蹤訓(xùn)練(2010山東理綜)某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置來探究加速度與力的關(guān)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(xì)繩的兩端分別于彈簧秤的掛鉤和礦泉水瓶連接．在桌面上畫出兩條平行線MN、PQ，并測(cè)出間距d．開始時(shí)將木板置于MN處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到木板剛剛開始運(yùn)動(dòng)為止，記下彈簧秤的示數(shù)F0，以此表示滑動(dòng)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(shù)F1，然后釋放木板，并用秒表記下木板運(yùn)動(dòng)到PQ處的時(shí)間t.,高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,(1)木板的加速度可以用d、t表示為a＝________；為了減小測(cè)量加速度的偶然誤差可以采用的方法是(一種即可)________.(2)改變瓶中水的質(zhì)量重復(fù)實(shí)驗(yàn)，確定加速度a與彈簧秤示數(shù)F1的關(guān)系．下列圖像能表示該同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是________．,高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,(3)用加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(diǎn)是________．a(chǎn)．可以改變滑動(dòng)摩擦力的大小b．可以更方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)c．可以比較精確地測(cè)出摩擦力的大小d．可以獲得更大的加速度以提高實(shí)驗(yàn)精度誘思啟導(dǎo)(1)該實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象是木板，F(xiàn)1是木塊受的合力嗎？(2)隨著瓶中水的增加，木板的加速度增加得越來越快還是越來越慢？,高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,【答案】(1)增大d，水的質(zhì)量要比木板質(zhì)量小得多(2)c(3)bc,高考調(diào)研新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,課后練習(xí),