2020版高考物理复习课件:实验探究加速度与物体受力、物体质量的关系(共49张).pptx
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- 2020 高考 物理 复习 课件 实验 探究 加速度 物体 质量 关系 49
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1、实验4探究加速度与物体受力、物体质量的关系-2-一、实验目的1.学会用控制变量法研究物理量的关系。2.探究加速度与力、质量的关系。3.掌握利用图象处理数据的方法。二、实验原理1.保持质量不变,探究加速度跟合外力的关系。2.保持合外力不变,探究加速度与质量的关系。3.作出a-F图象和a-图象,确定其关系。三、实验器材打点计时器、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。-3-四、实验步骤1.称量质量用天平测量小盘的质量m1和小车的质量m2。2.安装器材按如图所示装置安装器材(只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上)。3.平衡摩擦力在长木板不带
2、定滑轮的一端下面垫上一块薄木块,反复移动薄木块的位置,直至小车能拉着纸带匀速下滑。-4-4.测量加速度(1)保持小车的质量不变,打出一条纸带。计算小盘和砝码的重力由纸带计算出小车的加速度,并填入表中。改变小盘内砝码的个数,并多做几次。(2)保持小盘内的砝码个数不变,在小车上放上砝码改变小车的质量,让小车在木板上滑动打出纸带。计算砝码和小车的总质量m0,并由纸带计算出小车对应的加速度,填入表中。改变小车上砝码的个数,多做几次。-5-五、数据处理1.利用x=aT2及逐差法求a。2.以a为纵坐标,F为横坐标,根据各组数据描点,如果这些点在一条过原点的直线上,说明a与F成正比。3.以a为纵坐标,为横坐
3、标,描点、连线,如果该线为过原点的直线,就能判定a与m成反比。六、误差分析1.实验原理不完善:本实验用小盘和砝码的总重力mg代替小车的拉力,而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力。2.摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差。-6-七、注意事项1.平衡摩擦力:适当垫高木板的右端,使小车的重力沿斜面方向的分力正好平衡小车和纸带受到的阻力。在平衡摩擦力时,不要把悬挂小盘的细绳系在小车上,让小车拉着穿过打点计时器的纸带匀速运动。2.不重复平衡摩擦力。3.实验条件:m0m。4.一先一后一按:开始时小车应尽量靠近打点计时器,先接通电源,后释放
4、小车,在小车到达滑轮前按住小车。-7-命题点一命题点二教材原型实验教材原型实验典例1某同学设计了一种方法用来探究“在外力一定的条件下,物体的加速度与其质量间的关系”,电源为50 Hz的交流电源。-8-命题点一命题点二-9-命题点一命题点二(1)完成下列实验步骤中的填空:.平衡小车所受的阻力:小吊盘中不放物块,调整木板右端的高度,用手轻拨小车,直到打点计时器打出一系列点迹均匀的点。.按住小车,在小吊盘中放入适当质量的物块,在小车中放入砝码。.打开打点计时器电源,释放小车,获得带有点迹的纸带,在纸带上标出小车中砝码的质量m。.按住小车,改变小车中砝码的质量,重复步骤。.在每条纸带上清晰的部分,每5
5、个间隔标注一个计数点,测量相邻计数点的间距x1,x2,求出与不同m相对应的加速度a。-10-命题点一命题点二(2)完成下列填空:本实验中,为了保证在改变小车中砝码的质量时,小车所受的拉力近似不变,小吊盘和盘中物块的质量之和为m1,车的质量为M,则应满足的条件是。设纸带上相邻两个计数点间的距离分别用x1、x2、x3、x4、x5、x6来表示从O点开始各相邻两个计数点间的距离,用T表示相邻计数点的时间间隔,则该匀变速直线运动的加速度的表达式为a=(用符号写出表达式,不要求计算)。打E点时小车的速度大小为vE=m/s。(保留3位有效数字)图3为所得实验图线的示意图。设图中直线的斜率为k,在纵轴上的截距
6、为b,若牛顿第二定律成立,则小车受到的拉力为,小车的质量为。-11-命题点一命题点二-12-命题点一命题点二思维点拨本实验质量间满足的条件是m1远小于M;根据x=aT2求加速度;根据中间时刻的瞬时速度等于该段的平均速度求E点时小车的速度;根据图象截距、斜率的含义求小车受到的拉力和小车的质量。本题考查学生对实验的探究过程、获取和处理信息的能力,目的是培养学生的科学探究能力和科学的态度与责任。-13-命题点一命题点二实验拓展创新实验拓展创新以本实验为背景,通过改变实验条件、实验仪器和实验数据的处理设置题目,或者通过实验原理的拓展来设置题目。一、实验器材的改进-14-命题点一命题点二二、数据测量的改
7、进三、实验的拓展延伸以验证牛顿运动定律为背景测量物块与木板间的动摩擦因数。-15-命题点一命题点二典例2(2016全国卷)某物理课外小组利用图(a)中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系。图中,置于实验台上的长木板水平放置,其右端固定一轻滑轮;轻绳跨过滑轮,一端与放在木板上的小滑车相连,另一端可悬挂钩码。本实验中可用的钩码共有N=5个,每个质量均为0.010 kg。实验步骤如下:-16-命题点一命题点二(1)将5个钩码全部放入小车中,在长木板左下方垫上适当厚度的小物块,使小车(和钩码)可以在木板上匀速下滑。(2)将n(依次取n=1,2,3,4,5)个钩码挂在轻绳右端,其余N-n个钩码仍
8、留在小车内;用手按住小车并使轻绳与木板平行。释放小车,同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s,绘制s-t图象,经数据处理后可得到相应的加速度a。-17-命题点一命题点二(3)对应于不同的n的a值见下表。n=2时的s-t图象如图(b)所示:由图(b)求出此时小车的加速度(保留2位有效数字),将结果填入下表。-18-命题点一命题点二(4)利用表中的数据在图(c)中补齐数据点,并作出a-n图象。从图象可以看出:当物体质量一定时,物体的加速度与其所受的合外力成正比。-19-命题点一命题点二(5)利用a-n图象求得小车(空载)的质量为 kg(保留2位有效数字,重力加速度g取9.8 ms-2
9、)。(6)若以“保持木板水平”来代替步骤(1),下列说法正确的是(填入正确选项前的标号)。A.a-n图线不再是直线B.a-n图线仍是直线,但该直线不过原点C.a-n图线仍是直线,但该直线的斜率变大答案:(3)0.40(0.370.49均对)(4)a-n图线见解析(5)0.45(在0.43和0.47范围内都给分)(6)BC解析:(3)小滑车释放后做初速度为零的匀加速直线运动满足x=at2由题图(b)知,当x=0.8 m时,t=2.00 s,代入式解得a=0.40 m/s2-20-命题点一命题点二(4)描点作图a-n图线如图:(5)对钩码与小滑车组成的系统有nmg=(m+5m)a解得m=0.45
10、kg。(6)若木板保持水平,则对系统由牛顿第二定律得nmg-m+(N-n)mg=(m+Nm)a由此知图线不过原点,且斜率增大,故B、C选项正确。-21-命题点一命题点二思维点拨此实验与教材中实验对比,研究对象一样吗?答案:不一样,教材实验中研究对象是小车,此实验中的研究对象是小车和钩码(包括悬挂的钩码)。-22-命题点一命题点二典例3(2018江苏连云港一模)如图甲所示是研究小车加速度与力关系的实验装置。木板置于水平桌面上,一端系有沙桶的细绳通过滑轮与拉力传感器相连,拉力传感器可显示所受的拉力大小F,改变桶中沙的质量多次实验。完成下列问题:(1)实验中需要。A.测量沙和沙桶的总质量B.保持细线
11、与长木板平行C.保持小车的质量不变D.满足沙和沙桶的总质量远小于小车的质量-23-命题点一命题点二(2)实验中得到一条纸带,相邻计数点间有四个点未标出,各计数点到A点的距离如图乙所示。电源的频率为50 Hz,则打B点时小车速度大小为m/s,小车的加速度大小为m/s2。(3)实验中描绘出a-F图象如图丙所示,图象不过坐标原点的原因是。-24-命题点一命题点二答案:(1)BC(2)0.416或0.421.48(3)平衡摩擦力过度解析:(1)绳子的拉力可以通过拉力传感器测出,不需要用天平测出沙和沙桶的质量,故A错误;为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力,需要平衡摩擦力,平衡摩擦力时应当将穿过打
12、点计时器的纸带连在小车上,调整长木板的倾斜度,让小车拖着纸带做匀速直线运动,同时要调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行,所以B选项是正确的;本实验采用的是控制变量法,要研究小车加速度与力的关系,必须保持小车的质量不变,所以C选项是正确的;实验中拉力通过拉力传感器测出,不需要满足沙和沙桶的质量远小于小车的质量,故D错误。-25-命题点一命题点二-26-命题点一命题点二思维点拨小车受到滑轮的拉力多大?提示 小车受到滑轮的拉力等于拉力传感器示数的两倍。-27-命题点一命题点二典例4(2018四川广安眉山内江遂宁二诊)用如图甲所示装置探究小车加速度与质量的关系。轨道CD水平,重物通过轻质细线拉着固
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