探究加速度与物体的质量、物体受力的关系ppt课件

1、实验三 探求加速度与物体的质量、物体受力的关系.1.学会用控制变量法研讨物理规律2.探求加速度与物体的质量及受力的关系3.掌握利用图象处置数据的方法.探求加速度a与力F及质量M的关系时，运用的根本方法是控制变量法，即先控制一个参量小车的质量M不变，探求加速度a与力F的关系；再控制小盘和砝码的质量不变，即力F不变，探求加速度a与小车质量M的关系. .打点计时器、纸带、复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平、刻度尺、砝码、薄木块. .1.用天平丈量小盘的质量m0和小车的质量M02.按照如下图安装把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(即不给小车

2、牵引力) .3.平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，反复挪动薄木块的位置，直至小车在斜面上运动时可以坚持匀速运动形状，这时小车拖着纸带运动时遭到的摩擦力恰好与小车所受重力在斜面方向上的分力平衡4.把细绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂小盘，小盘里放砝码，先接通电源再放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列的点.计算小盘和砝码的重力，在小盘和砝码的质量远小于小车质量的条件下，可以以为等于小车所受的合外力，由纸带计算出小车的加速度，并把力和对应的加速度填入表(一)中.5.改动小盘内砝码的个数，反复步骤4，并多做几次6.坚持小盘内的砝码个数不变，在小车上放上砝码改动小车的质量，让小车在

3、木板上滑动打出纸带.计算砝码和小车的总质量M，并由纸带计算出小车对应的加速度7.改动小车上砝码的个数，反复步骤6，并将所对应的质量和加速度填入表(二)中.表(一) 实验次数加速度a/ms-2小车受力F/N1234.表(二) 实验次数加速度a/ms-2小车和砝码的总质量M/kg 1234.二、数据处置1.需求计算各种情况下所对应的小车的加速度，可运用“研讨匀变速直线运动的方法：先在纸带上标明计数点，丈量各计数点间的间隔，根据逐差法计算各条纸带对应的加速度2.需求记录各组对应的加速度a与小车所受牵引力F，然后建立直角坐标系，用纵坐标表示加速度a，横坐标表示作用力F，描点画a-F图象，假设图象是一条

4、过原点的倾斜直线，便证明加速度与作用力成正比.再记录各组对应的加速度a与小车和砝码总.质量M，然后建立直角坐标系，用纵坐标表示加速度a，横坐标表示总质量的倒数 描点画a- 图象，假设图象是一条过原点的倾斜直线，就证明了加速度与质量成反比.1.因实验原理不完善引起的误差以小车、小盘和砝码整体为研讨对象得mg=(M+m)a;以小车为研讨对象得F=Ma;求得本实验用小盘和砝码的总重力mg替代小车的拉力，而实践上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力.小盘和砝码的总质量越小于小车的质量，由此引起的误差就越小.因此，满足小盘和砝码的总质量远小于小车的质量的目的就是减小因实验原理不完善而引起的误差.2.摩

5、擦力平衡不准确呵斥误差，在平衡摩擦力时，除了不挂小盘外，其他的均与正式实验一样(比如要挂好纸带、接通打点计时器)，匀速运动的标志是打点计时器打出的纸带上各相邻两点间的间隔相等3.质量的丈量误差、纸带上打点计时器打点间隔间隔的丈量误差、细绳或纸带不与木板平行等都会引起误差.1.在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，并要让小车拖着纸带匀速运动2.整个实验平衡了摩擦力后，不论以后是改动小盘和砝码的总质量还是改动小车和砝码的总质量，都不需求重新平衡摩擦力3.每条纸带都必需在满足小车的质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下打出.只需如此，小盘和砝码的总重力才可视为小车遭

6、到的拉力.4.改动拉力和小车质量后，每次开场时小车应尽量接近打点计时器，并应先接通电源，再放开小车，且应在小车到达定滑轮前按住小车5.作图象时，要使尽能够多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽能够对称地分布在所作直线两侧6.作图时两轴标度比例要适当，各量须采用国际单位.这样作图线时，坐标点间距不至于过密，误差会小些.7.为提高丈量精度(1)应舍掉纸带上开头比较密集的点，在后边便于丈量的地方找一个起点.(2)可以把每打五次点的时间作为时间单位，即从开场点起，每五个点标出一个计数点，那么相邻计数点间的时间间隔为T=0.1 s. .本实验中可以用气垫导轨来替代长木板,这样就省去了平衡小车摩擦力的费事

7、,小车的加速度也可以利用传感器,借助于计算机来处置. 实验原理和实验器材的分析【例证1】(2021浙江高考)在“探求加速度与力、质量的关系实验时，已提供了小车、一端附有定滑轮的长木板、纸带、带小盘的细线、刻度尺、天平、导线.为了完成实验，还须从图中选取实验器材，其称号是_；并分别写出所选器材的作用_. .【规范解答】为丈量小车的加速度，需记录小车运动的位置和时间，这可利用打点计时器和纸带完成.所以，实验中应有打点计时器.实验中需求改动小车的质量，这可经过在小车上添加钩码来实现，所以实验中应有钩码.实验中还需求改动小车所受拉力的大小，这可经过改动盘中的砝码的数目来改动，所以实验中应有砝码.学生电

8、源为电磁打点计时器提供交流电源；电磁打点计时器(电火花计时器)记录小车运动的位置和时间；钩码用以改动小车的质量；砝码用以改动小车遭到的拉力的大小，还可用于丈量小车的质量. .答案：学生电源、电磁打点计时器、钩码、砝码(或电火花计时器、钩码、砝码) 见规范解答. 实验原理和实验数据的处置【例证2】(2021德州模拟)某组同窗设计了“探求加速度a与物体所受合力F及质量m的关系实验.图甲为实验安装简图，A为小车，B为电火花计时器，C为装有细砂的小桶，D为一端带有定滑轮的长方形木板，实验中以为细绳对小车的拉力F等于细砂和小桶的总分量，小车运动的加速度a可用纸带上打出的点求得. .(1)图乙为某次实验得

9、到的纸带，知实验所用电源的频率为50 Hz.根据纸带可求出电火花计时器打B点时的速度为_m/s，小车的加速度大小为_m/s2.(结果均保管两位有效数字).(2)在“探求加速度a与质量m的关系时，某同窗按照本人的方案将实验数据在坐标系中进展了标注，但尚未完成图象(如下图).请继续协助该同窗作出坐标系中的图象.(3)在“探求加速度a与合力F的关系时，该同窗根据实验数据作出了加速度a与合力F的图线如图丙，该图线不经过坐标原点，试分析图线不经过坐标原点的缘由.答：_.【规范解答】(1)AC这段位移的平均速度等于AC这段时间中间时刻的瞬时速度，即B点的瞬时速度，故 m/s=1.6 m/s.由逐差法求解小

10、车的加速度a= m/s2=3.2 m/s2 .(2)将坐标系中各点连成一条直线，衔接时应使直线过尽能够多的点，不在直线上的点应大致对称地分布在直线的两侧，离直线较远的点应视为错误数据，不予思索，连线如下图.(3)图线与横轴有截距，阐明实验前没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够.答案：(1)1.6 3.2 (2)见规范解答 (3)实验前没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够.1.关于“探求加速度与物体的质量、物体受力的关系实验中验证“作用力一定时，加速度与质量成反比的实验过程，以下做法中正确的选项是( )A.平衡摩擦力时，应将装沙的小桶用细绳经过定滑轮系在小车上B.每次改动小车的质量时，不需求重新平衡摩擦力C

11、.实验时，先放开小车，再接通电源D.可以利用天平测出沙桶和沙的质量m和小车质量M，直接用公式a= 求出加速度.【解析】选B.平衡摩擦力时，使小车的重力沿斜面向下的分力与小车运动所受摩擦力平衡，所以不能将小桶系在小车上，A错误；平衡摩擦力后，小车和板间的动摩擦因数tan，与小车的质量无关，所以改动小车的质量时，不需求重新平衡摩擦力，B正确；实验时，应先接通电源，待打点稳定后，放开小车，C错误；本实验是探求作用力一定时，加速度与质量成反比，不能直接用公式a= 求加速度，D错误. .2.(2021舟山模拟)在探求“加速度与力、质量的关系的实验中：(1)某同窗将实验器材组装成如下图.在接通电源进展实验

12、之前，请他指出该安装中的错误或不妥之处：_ .(2)矫正实验安装后，该同窗顺利地完成了实验.如图是他在实验中得到的一条纸带，图中相邻两计数点之间的时间间隔为0.1 s，由图中的数据可算得小车的加速度a为_m/s2.(结果取两位有效数字) .【解析】(1)打点计时器应运用交流电源，而实验中运用的是干电池(直流电源);实验时利用沙桶及沙的重力作为小车所受的合外力，而小车会遭到长木板的摩擦力作用，故应该将小车的摩擦力平衡，实验中没有平衡小车的摩擦力;实验时小车应该接近打点计时器，而实验中小车初始位置离打点计时器太远.(2)由逐差法求解小车的加速度：答案：(1)打点计时器不应运用干电池，应运用交流电源

13、;实验中没有平衡小车的摩擦力;小车的初始位置离打点计时器太远.(2)0.19、0.20均正确 .3.在探求加速度与力、质量的关系实验中，采用如下图的实验安装，小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车拖动的纸带打上的点计算出. (1)当M与m的大小关系满足_时，才可以以为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力.(2)一组同窗在做加速度与质量的关系实验时，坚持盘及盘中砝码的质量一定，改动小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度，采用图象法处置数据.为了比较容易地观测加速度a与质量M的关系，应该做a与_的图象.(3)乙、丙同窗用同一安装做实验，画出了各自得到的a

14、- 图线如下图，两个同窗做实验时的哪一个物理量取值不同？.【解析】(1)只需M与m满足M m才干使绳对小车的拉力近似等于盘及盘中砝码的重力.(2)由于a 所以a- 图象应是一条过原点的直线，所以数据处置时，常作出a与 的图象.(3)两小车及车上的砝码的总质量相等时，由图象知乙的加速度大，故乙的拉力F大(或乙的盘及盘中砝码的质量大).答案：(1)M m (2) (3)拉力F .4.假设测得某一物体质量m一定时，a与F的有关数据资料如表所示：(1)根据表中数据，画出a-F图象.a/ms-2 1.984.065.958.12F/N 1.002.003.004.00.(2)根据图象断定：当m一定时，a

15、与F的关系为_.(3)假设甲、乙两同窗在实验过程中，由于没有按照正确步骤进展实验，处置数据后得出如下图的a-F图象.试分析甲、乙两同窗能够存在的问题：甲：_；乙：_. .【解析】(1)假设a与F成正比，那么图象是一条过原点的直线.同时，因实验中不可防止地出现误差，研讨误差产生的缘由，从而减小误差，增大实验的准确性，那么在误差允许范围内图象是一条过原点的直线即可.连线时应使直线过尽能够多的点，不在直线上的点应大致对称地分布在直线两侧，离直线较远的点应视为错误数据，不予思索.描点画图如下图. .(2)由图可知a与F的关系是正比例关系.(3)图中甲在纵轴上有截距，阐明绳对小车拉力为零时小车就有加速度

16、a0，能够是平衡摩擦力过度所致.乙在横轴上有截距，能够是实验前没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够.答案：(1)见解析 (2)正比例关系 (3)平衡摩擦力时木板抬得过高 没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够.5.(2021苏州模拟)(1)如图为某同窗所安装的“探求加速度与力、质量的关系的实验安装，在图示形状下开场做实验.该同窗在安装和操作中的主要错误有:_.(至少写出两处).(2)在“探求加速度与力、质量的关系的实验中，为了使小车遭到的合外力等于砂和砂桶的总重力，通常采用如下两个措施：a.平衡摩擦力：将长木板无滑轮的一端下面垫一小木块，反复挪动木块的位置，直到小车在砂桶的拉动下带动纸带与小车一同做匀速直线

17、运动.b.调整砂的多少，使砂和砂桶的总质量m远小于小车和砝码的总质量M.以上哪一个措施中有错误？有何艰苦错误？答： _.在矫正了上述错误之后，坚持小车及砝码的总质量M不变，反复改动砂的质量，并测得一系列数据，结果发现小车遭到的合外力(砂桶及砂的总分量)与加速度的比值略大于小车及砝码的总质量M.经检查发现滑轮非常光滑，打点计时器任务正常，且事先根本上平衡了摩擦力，那么出现这种情况的主要缘由是什么？答：_ .【解析】(1)主要错误有：长木板右端未垫高以平衡摩擦力；打点计时器用的是直流电源；牵引小车的细线没有与木板平行；开场实验时，小车离打点计时器太远.(2)a中平衡摩擦力时，不运用砂桶拉动小车做匀

18、速运动，应让小车本身的重力沿斜面方向的分力来平衡摩擦力.由于砂桶及砂向下加速，处于失重形状，拉小车的合外力Fmg,而处置数据时又将F按等于mg处置.因此答案：见解析.6.某实验小组利用如图甲所示的实验安装来探求当合外力一定时，物体运动的加速度与其质量之间的关系. .(1)由图甲中刻度尺读出两个光电门中心之间的间隔x24 cm，测得遮光条的宽度d0.52 cm，该实验小组在做实验时，将滑块从图甲所示位置由静止释放，由数字计时器可以读出遮光条经过光电门1的时间t1，遮光条经过光电门2的时间t2，那么滑块经过光电门1时的瞬时速度的表达式v1_，滑块经过光电门2时的瞬时速度的表达式v2_，那么滑块的加速度的表达式a_.(以上表达式均用字母表示)(2)在本次实验中，实验小组经过改动滑块质量总共做了6组实验，得到如表所示的实验数据，经过分析表中数据后，他