【同步导学】高中物理课件 3.2探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、质量的关系课件 教科必修1

2．探究加速度与力、质量的关系2．要测量的物理量小车与其上砝码的总质量M——用天平测出．小车受的拉力F——用天平测出小盘和盘内砝码的总质量m，由F＝mg算出．小车的加速度a——通过打点计时器打出的纸带测算出．测量方案的探究1．测量加速度的方案采用较多的方案是使用打点计时器，在运动物体上安装一条连接打点计时器的纸带，根据纸带上打出的点来测量加速度．前面所述的实验方案，就是利用这种方法求取加速度的．它是根据在匀变速直线运动中，连续相等的时间T内的位移之差Δx＝aT2求出加速度．条件允许也可以采用气垫导轨和光电门测加速度，也可利用传感器和计算机．2．测量物体所受外力的方案由于我们上述测量加速度的方案只能适用于匀变速直线运动，所以我们必须给物体提供一个恒定的外力，并且要测量这个外力．上述参考案例提供的外力比较容易测量．3．平衡摩擦力力，把木板无无滑轮的一端端下面垫一薄薄木板，反复复移动其位置置，直到打点点计时器正常常工作后不挂挂重物的小车车在斜面上做做匀速直线运运动为止(纸带上相邻点点间距相等)．4．将重物通过过细绳系在小小车上，接通通电源放开小小车，用纸带带记录小车的的运动情况；；取下纸带并并在纸带上标标上号码及此此时所挂重物物的重力m0g.(即小小车车受受到到的的合合力力F)5．保保持持小小车车的的质质量量不不变变，，改改变变所所挂挂重重物物的的重重力力，，重重复复步步骤骤4，多多做做几几次次实实验验，，每每次次小小车车从从同同一一位位置置释释放放，，并并记记录录好好相相应应纸纸带带及及重重物物的的重重力力m1g、m2g、………(填入入表表格格)6．保保持持小小车车所所受受合合外外力力不不变变，，在在小小车车上上加加放放砝砝码码，，并并测测出出小小车车与与所所放放砝砝码码的的总总质质量量M1，接接通通电电源源，，放放开开小小车车用用纸纸带带记记录录小小车车的的运运动动情情况况，，取取下下纸纸带带并并在在纸纸带带上上标标上上号号码码．．7．继继续续在在小小车车上上加加放放砝砝码码，，重重复复步步骤骤6，多多做做几几次次实实验验，，在在每每次次得得到到的的纸纸带带上上标标上上号号码码．．(记录录的的数数据据填填入入表表格格)8．数数据据处处理理(1)物体体的的质质量量一一定定，，加加速速度度与与受受力力的的关关系系．．(表一一)实验序号加速度a/m·s－2小车受力F/N123(表二二)实验序号加速度a/m·s－2小车质量m/kg1233．各各纸纸带带上上的的加加速速度度a，都都应应是是该该纸纸带带上上的的平平均均加加速速度度．．4．作作图图象象时时，，要要使使尽尽可可能能多多的的点点在在所所作作直直线线上上，，不不在在直直线线上上的的点点应应尽尽可可能能对对称称分分布布在在所所作作直直线线两两侧侧．．离离直直线线较较远远的的点点是是错错误误数数据据，，可可舍舍去去不不予予考考虑虑．．5．小小车车应应靠靠近近打打点点计计时时器器且且先先接接通通电电源源再再放放手手．．A．用用天天平平称称出出小小车车和和小小桶桶及及内内部部所所装装砂砂子子的的质质量量B．按按图图装装好好实实验验器器材材C．把把轻轻绳绳系系在在小小车车上上并并绕绕过过定定滑滑轮轮悬悬挂挂砂砂桶桶D．将将电电磁磁打打点点计计时时器器接接在在6V电压压的的蓄蓄电电池池上上，，接接通通电电源源，，放放开开小小车车，，打打点点计计时时器器在在纸纸带带上上打打下下一一系系列列点点，，并并在在纸纸带带上上标标明明小小车车质质量量E．保持小小桶及其其中砂子子的质量量不变，，增加小小车上的的砝码个个数，并并记录每每次增加加后的M值，重复复上述实实验F．分析每每条纸带带，测量量并计算算出加速速度的值值G．作a－M关系图象象，并由由图象确确定a－M关系(1)该同学漏漏掉的重重要实验验步骤是是__________，该步骤骤应排在在________步实验之之后．(2)在上述步步骤中，，有错误误的是__________，应把________改为________．(3)在上述步步骤中，，处理不不恰当的的是________，应把________改为________．a/m·s－21.984.065.958.12F/N1.002.003.004.00(1)根据表中中数据，，画出a－F图象．(2)从图象可可以判定定：当M一定时，，a与F的关系是是什么？？【解析】(1)若a与F成正比，，则图线线是一条条过原点点的直线线．同时时因实验验中不可可避免地地出现误误差，研研究误差差产生的的原因，，从而减减小误差差增大实实验的准准确性，，则在误误差允许许的范围围内图线线是一条条过原点点的直线线即可．．连线时时应使直直线过尽尽可能多多的点，，不在直直线上的的点应大大致对称称分布在在直线两两侧，离离直线较较远的点点应视为为错误数数据，不不予考虑虑．a－F图象如下下图所示示．a/m·s－22.042.663.233.98m/kg2.001.501.251.002－1：若测得得某一物物体受力力F一定时，，a与m的关系数数据如下下表所示示.A．形成图图甲的原原因是平平衡摩擦擦力时长长木板倾倾角过大大B．形成图图乙的原原因是平平衡摩擦擦力时长长木板倾倾角过小小C．形成图图丙的原原因是平平衡摩擦擦力时长长木板倾倾角过大大D．形成图图丁的原原因是平平衡摩擦擦力时长长木板倾倾角过小小【解析】根据图象象可分析析，甲、、乙两图图中，当当外力F＝0时加速度度a>0，则说明明F＝0时已经有有加速度度，这说说明木板板倾角过过大．木木板的倾倾角越大大，小车车获得的的动力就就越大，，越容易易出现甲甲、乙两两图所对对应的情情况，因因此选项项A正确．丙丙、丁两两图中，，当加速速度a＝0时外力F>0，即拉力力不为零零时加速速度却仍仍为零，，这说明明还有摩摩擦力没没有平衡衡掉，因因此木板板倾角过过小，选选项D正确．【答案】AD本实验中中，小车车所受的的作用力力是指小小车所受受的合外外力，如如果不采采用一定定的办法法平衡掉掉小车以以及纸带带所受的的摩擦力力，或者者平衡摩摩擦力时时，方法法不正确确，都会会带来很很大的实实验误差差．平衡衡摩擦力力的方法法是：将将长木板板不带滑滑轮的一一端适当当垫高，，把小车车放在木木板上，，连上纸纸带，接接通电源源，轻推推小车，，当纸带带上打点点比较均均匀时，，我们认认为小车车在木板板上做匀匀速运动动，此时时说明摩摩擦力恰恰好被平平衡．【答案】ACD2．在“探究加速速度与力力、质量量的关系系”的实验中中，下列列说法中中正确的的是()A．平衡摩摩擦力时时，小桶桶应用细细线通过过定滑轮轮系在小小车上，，但小桶桶内不能能装砂B．实验中中无需始始终保持持小车和和砝码的的质量远远远大于于砂和小小桶的质质量C．实验中中如用纵纵坐标表表示加速速度，用用横坐标标表示小小车和车车内砝码码的总质质量，描描出相应应的点在在一条直直线上，，即可证证明加速速度与质质量成反反比D．平衡摩摩擦力时时，小车车后面的的纸带必必须连好好，因为为运动过过程中纸纸带也要要受阻力力【答案】D3．在“探究物体体的加速速度与力力、质量量的关系系”时，下列列说法中中正确的的是()A．同时测测出物体体的质量量、加速速度和力力，能容容易发现现三者之之间的关关系B．保持持物体体的质质量不不变，，一定定要测测出加加速度度的数数值，，才能能找出出加速速度与与力的的关系系C．可以以利用用物体体做自自由落落体运运动来来探究究加速速度与与质量量的关关系D．如果果加速速度与与力的的图象象是一一条过过原点点的倾倾斜直直线，，则加加速度度与力力成正正比【解析】判断三三个量量之间间的关关系时时，应应控制制一个个量不不变，，来探探究另另两个个量之之间的的关系系，即即采取取控制制变量量法，，A错；本本实验验只是是探究究两个个量之之间的的关系系，只只要找找到二二者之之间的的比例例关系系即可可，不不一定定要测测出加加速度度的具具体数数值，，B错；自自由落落体运运动加加速度度g＝a，不随随质量量而变变化，，C错．【答案】D4．某同同学做做“加速度度与力力、质质量的的关系系”实验时时，在在平衡衡摩擦擦力时时，把把长木木板的的一端端垫得得过高高，使使得倾倾角偏偏大，，他所所得到到的a－F关系可用下下图中哪个个图象表示示(a是小车的加加速度，F是细线作用用于小车的的拉力)()【解析】长木板一端端垫得过高高，倾角过过大时，下下滑分力大大于摩擦力力，没有沙沙桶的重力力做牵引力力时，小车车所受合力力不为零，，有加速度度，从a－F图象看，即即F＝0，a≠0，故正确答答案为C.【答案】C【答案】小车的质量量6．做“探究加速度度与力、质质量的关系系”的实验，主主要的步骤骤有：A．将一端附附有定滑轮轮的长木板板放在水平平桌面上，，取两个质质量相等的的小车，放放在光滑的的水平长木木板上B．打开夹子子，让两个个小车同时时从静止开开始运动，，小车运动动一段距离离后，夹上上夹子，让让它们同时时停下来，，用刻度尺尺分别测出出两个小车车在这一段段相同时间间内通过的的位移大小小C．分析所得得到的两个个小车在相相同时间内内通过的位位移大小与与小车所受受的水平拉拉力的大小小的关系，，从而得到到质量相等等的物体运运动的加速速度与物体体所受作用用力大小的的关系D．在小车的的后端也分分别系上细细绳，用一一只夹子夹夹住这两根根细绳E．在小车的的前端分别别系上细绳绳，绳的另另一端跨过过定滑轮各各挂一个小小盘，盘内内分别放着着数目不等等的砝码，，使砝码盘盘和盘内砝砝码的总质质量远小于于小车的质质量，分别别用天平测测出两个砝砝码盘和盘盘内砝码的的总质量上述实验步步骤，正确确的排列顺顺序是________．【解析】正确的顺序序应为A、E、D、B、C【答案】A、E、D、B、C7．如下图所所示，是某某次利用气气垫导轨探探究加速度度与力、质质量关系的的实验装置置安装完毕毕后的示意意图，图中中A为砂桶和砂砂，B为定滑轮，，C为滑块及上上面添加的的砝码，D为纸带，E为电火花计计时器，F为蓄电池，，电压为6V，G是电键，请请指出图中中的三处错错误：(1)________________________________________________________________________；(2)________________________________________________________________________；(3)________________________________________________________________________．【答案】(1)B接滑块的细细线应水平平(或与导轨平平行)(2)C滑块离计时时器太远(3)E电火花计时时器用的是是220V的交流电，，不能接直直流电8．(2009年高考江苏苏卷)“探究加速度度与物体质质量、物体体受力的关关系”的实验装置置如图甲所所示．(1)在平衡小车车与桌面之之间摩擦力力的过程中中，打出了了一条纸带带如图乙所所示．计时时器打点的的时间间隔隔为0.02s．从比较清清晰的点起起，每5个点取一个个计数点，，量出相邻邻计数点之之间的距离离．该小车车的加速度度a＝________m/s2.(结果保留两两位有效数数字)(2)平衡摩擦力力后，将5个相同的砝砝码都放在在小