资源简介

(共30张PPT)
《高考物理实验》
探究加速度与物体受力、物体质量的关系
目录
01
02
03
04
实验仪器及步骤
数据分析及处理
误差分析及讨论
实验目的及原理
05
实验的典型例题
目录
CONTENTS
PART 01
实验目的及原理
实验目的
会应用控制变量法，选择合适的器材设计探究加速度与力、质量关系的实验方案
理解补偿阻力的方法，能判断阻力是否得到补偿。
会用逐差法求加速度。
会测量并记录加速度、力和质量的实验数据。能根据数据作出加速度与力的关系图并判断两者之间的定量关系。
能用坐标变换的方法处理数据，利用a-（1/m）图像判断加速度与质量的定量关系。
能对实验误差作初步分析并改进实验
实验原理
经验猜想：
1.加速度与力、质量可能存在什么样的关系？
2.如何定量研究三个物理量之间的关系？
力越大，物体的运动状态改变越快，加速度越大；质量越大的物体运动状态越难改变；加速度越小
控制变量法
实验原理
实验设计：
如何测量加速度、力与质量？
实验原理
议一议：
小车受到的拉力完全等于槽码的重力吗？
当小车静止时，可以认为小车所受拉力大小在数值上等于槽码重力，放开小车后，小车和槽码一起做加速运动，此时细绳拉力不等于槽码重力G，在槽码质量远小于小车质量时，可以证明细绳拉力近似等于槽码重力，这样的近似引起的误差称为系统误差。
F
mg
实验原理
议一议：
小车运动过程中的阻力如何测量？
本实验的力指物体受到的合外力，阻力可以通过补偿方式“消除”，让小车受到的细绳拉力即为小车所受的合外力。
阻力补充的方式是将木板一端垫高，让小车自身重力沿斜面向下的分力与阻力平衡，此时轻推小车，小车做匀速直线运动
Mgsinθ
f
实验原理
实验原理：
探究一：研究加速度与力的关系
保持小车质量不变，通过改变槽码质量来改变小车所受拉力
探究二：研究加速度与质量的关系
保持槽码质量不变，通过改变小车中钩码质量来改变小车的质量
PART 02
实验仪器及步骤
实验仪器
电火花火电磁打点计时器（学生低压电源）、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、毫米刻度尺、天平、钩码、槽码
实验步骤
1.用天平测量出小车的质量M1，将数据记录在表1中
2.根据实验装置图安装好打点计时器，在小车上固定好纸带，将纸带另一端穿过打点计时器限位孔，调整长木板倾斜程度，补偿小车所受到的阻力，轻推小车，近似做匀速直线运动，则阻力补偿完全（条件允许的情况下可以打一条纸带测量计时点间的距离是否相等）
实验步骤
探究加速度与力的关系
实验探究一：
1.在小车上放上钩码m1，在细绳上挂上质量为m2的槽码（m2的质量远小于小车与钩码的总质量M+m1）
2.接通打点计时器电源，释放小车，打出第一条纸带，在纸带上用铅笔标记出槽码质量。
3.保持小车上钩码质量不变，增加槽码的质量，重复实验，打出第二条、第三条……共计5条纸带，每次都在纸带上标记槽码总质量（每次实验过程都要保证槽码总质量远小于小车与钩码总质量）
4.在各次实验的纸带上选取合适的计数点，测量并计算出个计数点间的位移，计算加速度，与槽码质量一起填入表格，分析加速度与拉力的关系
实验步骤
探究加速度与质量的关系
实验探究二：
1.在小车上放上质量为m1的钩码，细绳挂上质量为m2的槽码。（保证槽码质量m1远小于小车和钩码总质量M+m2）
2.接通打点计时器电源，释放小车，打出第一条纸带，在纸带上用铅笔标记出小车上钩码的质量m2。
3.保持槽码质量不变，增加小车里钩码的质量，重复实验，打出第二条、第三条……共计5条纸带，每次都在纸带上标记钩码总质量
4.在各次实验的纸带上选取合适的计数点，测量并计算出个计数点间的位移，计算加速度，与槽码质量一起填入表格，分析加速度与小车总质量的关系
注意事项
1、实验中要平衡摩擦力(补偿阻力)，补偿阻力的时候，小车前面不要挂细绳和槽码，应让纸带穿过打点计时器限位孔，使小车拖着纸带运动。
2、整个试验平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和砝码的总质量还是改变小车和砝码的总质量，都不需要重新平衡摩擦力
3、为减小实验误差，每条纸带必须在满足小车（及小车上钩码）的质量远大于槽码总质量的条件下打出。
4、实验过程中细绳要与木板平行
5、做图像时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧。
PART 03
数据分析及处理
数据处理及分析
序号 槽码总质量m2/kg 合力F/N 相邻计数点间的位移 加速度a/
m·s-2
① Δx1= ;Δx2= ;Δx3= ; Δx4= ;Δx5= ;Δx6= ;
② Δx1= ;Δx2= ;Δx3= ; Δx4= ;Δx5= ;Δx6= ;
③ Δx1= ;Δx2= ;Δx3= ; Δx4= ;Δx5= ;Δx6= ;
④ Δx1= ;Δx2= ;Δx3= ; Δx4= ;Δx5= ;Δx6= ;
⑤ Δx1= ;Δx2= ;Δx3= ; Δx4= ;Δx5= ;Δx6= ;
表1 探究加速度与力的关系 小车质量M=_____kg，钩码质量m1=___kg
数据处理及分析
图1 探究加速度与力的关系
根据表1，在坐标纸上以a为纵坐标，F为横坐标，描绘出a-F图像
实验结论：
_______________________
_______________________
_______________________
数据处理及分析
序号 小车上钩码总质量m1/kg 小车与狗拿总质量M+m1/kg 相邻计数点间的位移 加速度a/
m·s-2
① Δx1= ;Δx2= ;Δx3= ; Δx4= ;Δx5= ;Δx6= ;
② Δx1= ;Δx2= ;Δx3= ; Δx4= ;Δx5= ;Δx6= ;
③ Δx1= ;Δx2= ;Δx3= ; Δx4= ;Δx5= ;Δx6= ;
④ Δx1= ;Δx2= ;Δx3= ; Δx4= ;Δx5= ;Δx6= ;
⑤ Δx1= ;Δx2= ;Δx3= ; Δx4= ;Δx5= ;Δx6= ;
表2 探究加速度与质量的关系 小车质量M=_____kg，槽码质量m2=___kg
数据处理及分析
图2 探究加速度与质量的关系
根据表1，在坐标纸上以a为纵坐标，m为横坐标，描绘出a-m图像
根据图像能否直观得出a与m的关系？
数据处理及分析
图3 探究加速度与质量的关系
完成表3，尝试以a为纵坐标，1/m为横坐标，作出a-1/m图像
序号 1/m kg-1 加速度a/
m·s-2
①
②
③
④
⑤
实验结论：
_________________________________________
_________________________________________
表3 数据处理
PART 04
误差分析及讨论
问题讨论及误差分析
误差分析：本次实验产生误差的原因是什么？
①质量的测量误差，纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差，拉线或纸带不与木板平行等都会造成误差．
②因实验原理不完善造成误差：本实验中用小盘和砝码的总重力代替小车受到的拉力。实际上小车受到的拉力要小于小盘和砝码的总重力，存在系统误差．小盘和砝码的总质量越接近小车的质量，误差就越大；反之，小盘和砝码的总质量越小于小车的质量，误差就越小．
③平衡摩擦力不准确造成误差：在平衡摩擦力时，除了不挂小盘外，其他的都跟正式实验一样,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点的距离相等．
问题讨论及误差分析
问题1：尝试分析以下a-F图像产生的原因
未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足
木板倾角过大，平衡摩擦力过度
小车质量未远大于槽码质量
扩展：实验方案二：通过位移之比测量加速度之比
1.两小车后端各系一条细线，用一个
物体，例如黑板擦，把两条细线同时按
压在木板上。抬起黑板擦，两小车同时
开始运动，按下黑板擦，两小车同时停
下来。用刻度尺测出两小车移动的位移
x1、x2。由于两小车运动时间t相同，从它们的位移之比就可以得出加速度之比。
2.此实验方案也需要补偿阻力
PART 05
实验的典型例题
实验的典型例题
【例题1】
(1)把木板的一侧垫高，调节木板的倾斜度，使小车在不受牵引力时能拖动纸带沿木板匀速运动。此处采用的科学方法是 ______ 。
A.理想化模型法
B.阻力补偿法
C.等效替代法
D.控制变量法
(2)下列做法正确的是 ______
A.实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源
B.为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量远大于木块和木块上砝码的总质量
C.调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行
D.通过增减木块上的砝码改变质量时，需要重新调节木板倾斜度
B
C
实验的典型例题
细线与木板平行
【例题2】用如图甲所示的装置“探究加速度与物体受力的关系”．把左端带有滑轮的长木板放在实验桌上，小车的右端连接穿过打点计时器的纸带，左端连接细线，细线绕过定滑轮挂有槽码．已知交流电的频率为50Hz.
(1)在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使_____________；
(2)根据图乙中的纸带，可求出小车的加速度大小为_____m/s2.；
(结果保留两位有效数字)
3.2
【例题3】某同学测得小车的加速度a和拉力F的数据见下表．请根据表中的数据，在方格纸上作出a F图像．
作出的a F图线不过原点，请简要说明原因___________________.
实验的典型例题
没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够
实验的典型例题
【例题4】为便于测量合力的大小，并得到小车总质量(未知)一定时，小车的加速度与所受合力成正比的结论，下列说法正确的是______
A.四组实验中只有甲需要平衡摩擦力
B.四组实验都需要平衡摩擦力
C.四组实验中只有乙需要满足所挂重物质量m远小于小车的总质量M的条件
D.四组实验都需要满足所挂重物质量m远小于小车的总质量M的条件
BC

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