探究加速度與力質量的關系課件

1、探究加速度與力、質量的關系 實驗原理及誤差分析【典例1】某同學設計了如圖所示的裝置來探究加速度與力的關系.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，細繩的兩端分別與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，并測出間距d.開始時將木板置于MN處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到木板剛剛開始運動為止，記下彈簧秤的示數(shù)F0，以此表示滑動摩擦力的大小.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動到PQ處的時間t.（1）木板的加速度可以用d、t表示為a _ ；為了減小測量加速度的偶然誤差可以采用的方法是（一

2、種即可） _ .（2）改變瓶中水的質量重復實驗，確定加速度a與彈簧秤示數(shù)F1的關系.如圖所示圖象能表示該同學實驗結果的是_ .（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)點是 _ . a.可以改變滑動摩擦力的大小 b.可以更方便地獲取多組實驗數(shù)據(jù) c.可以比較精確地測出摩擦力的大小 d.可以獲得更大的加速度以提高實驗精度【標準解答】（1）木板在繩子拉力的作用下做初速度為零的勻加速直線運動，由d= 可知：a= .為了減小測量加速度的偶然誤差可以采用的方法是保持F1不變，重復實驗多次測量d、t取平均值.（2）該實驗原理與教材實驗原理類似，同樣需要滿足木板的質量M遠大于礦泉水瓶的質量m

3、，此時可認為繩上的拉力近似等于彈簧秤示數(shù)F1.本實驗中沒有平衡摩擦力，但通過題意可知受到的摩擦力為F0，木板受到的合外力為（F1- F0）.圖象反映的是a與F1的關系，而不是a與（F1- F0）的關系，所以圖象不過原點.當F1增大時，即礦泉水瓶的質量m增大時，實驗的前提條件不再滿足，此時a越大，繩上的拉力就越小于彈簧秤示數(shù)F1，加速度增加得就越慢，圖線向下彎曲，c正確.（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)點是可以更方便地獲取多組實驗數(shù)據(jù)和比較精確地測出摩擦力的大小，b、c說法是正確的；兩種實驗方法都不可以改變滑動摩擦力的大小，a錯誤；通過（2）中分析可以知道當加速度增大時

4、，實驗條件便不再滿足，此時實驗誤差變大，d說法錯誤.答案：（1）2 d/t2 保持F1不變，重復實驗多次測量，求平均值 （2）c （3）b、c 實驗數(shù)據(jù)處理【典例2】在做“探究加速度和力、質量的關系”的實驗中，保持小車和砝碼的總質量不變，測得小車的加速度a和拉力F的數(shù)據(jù)如表所示（1）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在坐標系上作出a-F圖象；（2）圖象斜率的物理意義是_ .（3）小車和砝碼的總質量為_ kg.（4）圖線（或延長線）與F軸截距的物理意義是_ 【標準解答】（1）根據(jù)所給數(shù)據(jù)在所給坐標系中準確描點，作出的a-F圖象如圖所示.（2）根據(jù)（1）中圖象可知，保持小車和砝碼的總質量不變，小車的加速度a和拉力F成

5、正比；若保持力F不變，改變小車和砝碼的總質量，通過實驗探究可知小車的加速度a與小車和砝碼的總質量成反比；因此可以判斷（1）中圖象斜率表示小車和砝碼總質量的倒數(shù).（3）由（1）中圖象可得： = ，解得M=1 kg.（4）由a-F圖象可知,當力F=0.1 N時,小車開始運動,說明此時小車受到的阻力為0.1 N.答案：（1）見標準解答 （2）小車和砝碼總質量的倒數(shù) （3）1 （4）小車受到的阻力為0.1 N課后練習說明：“課后練習”是為了檢驗同學們所學內(nèi)容知識的基礎練習，也是為了讓同學們在練習中發(fā)現(xiàn)問題而特別設置的內(nèi)容，請科代表組織學習，如果遇到不能解決的題目，可以咨詢老師。1. （5分）在利用打點

6、計時器探究加速度與力、質量關系的實驗中，以下做法正確的是( )A.平衡摩擦力時，應將重物用細繩通過定滑輪系在小車上B.每次改變小車的質量時，不需要重新平衡摩擦力C.實驗時，先放開小車，后接通電源D.“重物的質量遠小于小車的質量”這一條件如不滿足，對探究過程也不會產(chǎn)生影響【解析】選B.平衡摩擦力時，不可把重物用細繩通過定滑輪系在小車上，即不對小車施加拉力,在木板無滑輪的一端下面墊一薄木塊，反復移動其位置，直到拖在小車后面的紙帶上打出的點間距均勻為止,設木板的傾角為，則平衡摩擦力后有mgsin = mg cos，即= arctan，與小車的質量無關，故每次改變小車的質量時，不需要重新平衡摩擦力,A

7、錯誤，B正確；實驗時，應先接通電源，待打點計時器打點穩(wěn)定后再放開小車,C錯誤；實驗要求重物的質量遠小于小車的質量，因為只有這樣，重物的重力才近似等于細繩對小車的拉力，D錯誤.2.（2011南京高一檢測）（6分）如圖所示是某同學探究加速度與力、質量的關系時，已接通電源正要釋放紙帶時的情況，請你指出該同學的五個差錯； （1）電源 _ .（2）電磁打點計時器位置 _ .（3）滑輪位置 _ .（4）小車位置 _ .（5）長木板 _ .【解析】探究加速度與力、質量的關系時，電磁打點計時器應使用低壓（6 V）交流電源，且要固定在長木板無滑輪的一端，即應靠右端；釋放紙帶時小車應靠近打點計時器；連接小車的細線

8、應保持水平，故應調(diào)節(jié)滑輪位置使拉線水平；實驗時應平衡摩擦力，使小車所受重力沿斜面方向的分力與小車所受摩擦力平衡，故應墊高長木板右端平衡摩擦力.答案：（1）應用6 V交流電源 （2）應靠右端（3）應使拉線水平 （4）應靠近打點計時器（5）應墊高右端平衡摩擦力3.（2011廣州高一檢測）（7分）探究物體的加速度與力、質量的關系實驗如下：（1）在探究物體的加速度與力的關系時，應保持 _ 不變，改變施加在物體上的水平拉力F，測出相對應的加速度a.（2）在探究物體的加速度與物體質量的關系時，應保持 _ 不變，改變物體的質量m，測出相對應的加速度a.（3）如果 圖象是通過坐標原點的一條直線，則說明 _ .

9、A.物體的加速度a與其質量m成正比B.物體的加速度a與其質量m成反比C.物體的質量m與其加速度a成反比D.物體的質量m與其加速度a成反比【解析】探究物體的加速度與力、質量的關系時利用控制變量法.（1）在探究物體的加速度與力的關系時，應保持質量不變，改變施加在物體上的水平拉力F，測出相對應的加速度a.（2）在探究物體的加速度與物體的質量的關系時，應保持力不變，改變物體的質量m，測出相對應的加速度a.（3）數(shù)據(jù)處理時應畫出a-F和a- 圖象得出物體的加速度 與力、質量的關系，如果a- 圖象是通過坐標原點的一條 直線，則說明物體的加速度a與其質量m成反比，B正確.答案：（1）質量 （2）力 （3）B

10、4.（7分）在“探究加速度與力、質量的關系”實驗中，我們得到了如圖所示的兩個實驗圖象a、b，描述加速度與質量關系的圖線是 _ ，描述加速度與力的關系的圖線是 _ .【解析】a圖中的圖象為經(jīng)過原點的傾斜直線，表明加速度a與橫坐標軸所表示的物理量成正比，即a圖描述了加速度與力的關系.b圖為雙曲線的一支，表明加速度與橫坐標軸所表示的物理量成反比，故b圖描述了加速度與質量的關系.答案：b a5.（探究創(chuàng)新）（12分）（1）在“探究加速度與力、質量的關系”的實驗中備有下列器材：A.電磁打點計時器；B.天平(帶砝碼)；C.秒表；D.低壓直流電源；E.紙帶和復寫紙；F.導線 ；G.細繩；H.小車；I.砂和小

11、桶；J.一端附有滑輪的長木板；K.砝碼其中多余的器材是 _ (填代號)，缺少的器材是 _ 和 _ .（2）如圖為“探究加速度與力、質量的關系”的實驗中用打點計時器打出的一條較理想的紙帶,紙帶上A、B、C、D、E、F、G為七個相鄰的計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間的時間是0.1 s，距離如圖所示，單位是cm，小車的加速度是 _ m/s2.(3)在探究加速度a與質量m的關系時，分別以 _ 為縱坐標、 _ 為橫坐標作圖象，這樣就能直觀地看出其關系.【解析】（1）實驗的重點是在質量一定時,根據(jù)不同力作用下打出的紙帶,求出加速度；在力一定時,根據(jù)在不同質量條件下打出的紙帶,求出加速度,故只要明確打點計時器工作原理和

12、實驗步驟,則可判斷多余的器材是C、D；缺少的器材是低壓交流電源和刻度尺.（2）利用逐差法求加速度：a=1.59 m/s2(3)探究加速度a與質量m的關系時，以a為縱坐標，以 為 橫坐標,作出的圖象為經(jīng)過原點的傾斜直線，這樣很容易看出它們的關系.答案：（1）C、D 低壓交流電源 刻度尺（2）1.59 (3)a6.（2010江蘇高考）（13分）為了探究受到空氣阻力時，物體運動速度隨時間的變化規(guī)律，某同學采用了“加速度與物體質量、物體受力關系”的實驗裝置（如圖所示）.實驗時，平衡小車與木板之間的摩擦力后，在小車上安裝一薄板，以增大空氣對小車運動的阻力.（1）往砝碼盤中加入一小砝碼，在釋放小車 _（選填“之前”或“之后”）接通打點計時器的電源，在紙帶上打出一系列的點.（2）從紙帶上選取若干計數(shù)點進行測量，得出各計數(shù)點的時間t與速度v的數(shù)據(jù)如表：請根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出小車的v-t圖象.（3）通過對實驗結果的分析，該同學認為：隨著運動速度的增加，小車所受的空氣阻力將變大，你是否同意他的觀點