2019年度高考物理一輪復(fù)習(xí) 第三章 牛頓運(yùn)動定律 實(shí)驗(yàn)四 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系課件.ppt

《2019年度高考物理一輪復(fù)習(xí) 第三章 牛頓運(yùn)動定律 實(shí)驗(yàn)四 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系課件.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019年度高考物理一輪復(fù)習(xí) 第三章 牛頓運(yùn)動定律 實(shí)驗(yàn)四 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系課件.ppt（41頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

第三章牛頓運(yùn)動定律 實(shí)驗(yàn)四探究加速度與力 質(zhì)量的關(guān)系 過好雙基關(guān) 1 實(shí)驗(yàn)原理 1 保持質(zhì)量不變 探究加速度跟的關(guān)系 2 保持合外力不變 探究加速度與的關(guān)系 3 作出a F圖象和a 圖象 確定其關(guān)系 2 實(shí)驗(yàn)器材小車 砝碼 小盤 細(xì)繩 一端附有定滑輪的長木板 墊木 打點(diǎn)計(jì)時器 導(dǎo)線兩根 紙帶 天平 米尺 合外力 質(zhì)量 低壓交流電源 3 實(shí)驗(yàn)步驟 1 測量 用天平測量小盤和砝碼的質(zhì)量m 和小車的質(zhì)量m 2 安裝 按照如圖1所示裝置把實(shí)驗(yàn)器材安裝好 只是不把懸掛小盤的細(xì)繩系在小車上 即不給小車 圖1 牽引力 3 平衡摩擦力 在長木板的不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木塊 使小車能下滑 4 操作 小盤通過細(xì)繩繞過定滑輪系于小車上 先后 斷開電源 取下紙帶編號碼 保持小車的質(zhì)量m不變 改變小盤和砝碼的質(zhì)量m 重復(fù)步驟 在每條紙帶上選取一段比較理想的部分 測加速度a 描點(diǎn)作圖 作a F的圖象 保持小盤和砝碼的質(zhì)量m 不變 改變小車質(zhì)量m 重復(fù)步驟 和 作a 圖象 勻速 接通電源 放開小車 1 注意事項(xiàng) 1 平衡摩擦力 適當(dāng)墊高木板的右端 使小車的重力沿斜面方向的分力正好平衡 在平衡摩擦力時 不要把懸掛小盤的細(xì)繩系在小車上 讓小車?yán)┻^打點(diǎn)計(jì)時器的紙帶勻速運(yùn)動 2 不重復(fù)平衡摩擦力 3 實(shí)驗(yàn)條件 4 一先一后一按 改變拉力或小車質(zhì)量后 每次開始時小車應(yīng)盡量靠近 并應(yīng)先接通電源 后釋放小車 且應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前按住小車 打點(diǎn)計(jì)時器 小車和紙帶受到的阻力 m m 2 誤差分析 1 實(shí)驗(yàn)原理不完善 本實(shí)驗(yàn)用小盤和砝碼的總重力m g代替小車的拉力 而實(shí)際上小車所受的拉力要小于小盤和砝碼的總重力 2 摩擦力平衡不準(zhǔn)確 質(zhì)量測量不準(zhǔn)確 計(jì)數(shù)點(diǎn)間距測量不準(zhǔn)確 紙帶和細(xì)繩不嚴(yán)格與木板平行都會引起誤差 3 數(shù)據(jù)處理 1 利用 x aT2及逐差法求a 2 以a為縱坐標(biāo) F為橫坐標(biāo) 根據(jù)各組數(shù)據(jù)描點(diǎn) 如果這些點(diǎn)在一條過原點(diǎn)的直線上 說明a與F成正比 3 以a為縱坐標(biāo) 為橫坐標(biāo) 描點(diǎn) 連線 如果該線為過原點(diǎn)的直線 就能判定a與m成反比 研透命題點(diǎn) 例1某次探究加速度a跟物體所受合力F和質(zhì)量m的關(guān)系實(shí)驗(yàn) 圖2 1 圖2甲所示為實(shí)驗(yàn)裝置圖 圖乙為某次實(shí)驗(yàn)得到的一段紙帶 計(jì)數(shù)點(diǎn)A B C D E間的時間間隔為0 1s 根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為 m s2 結(jié)果保留兩位有效數(shù)字 命題點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn) 基礎(chǔ)考點(diǎn)自主悟透 0 43 答案 2 保持小車質(zhì)量不變 改變砂和砂桶質(zhì)量 進(jìn)行多次測量 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了加速度a隨拉力F的變化圖線 如圖3所示 圖中直線沒有通過原點(diǎn) 其主要原因是 圖3 實(shí)驗(yàn)前未平衡摩擦力 或平衡摩擦力不充分 答案 3 保持砂和砂桶質(zhì)量不變 改變小車中砝碼質(zhì)量 進(jìn)行多次測量 得到小車加速度a 質(zhì)量m及其對應(yīng)的的數(shù)據(jù)如表中所示 答案如圖所示 a 請?jiān)趫D4坐標(biāo)紙中畫出a 圖線 b 根據(jù)作出的a 圖象可以得到的結(jié)論是 圖4 圖線為過原點(diǎn) 的直線 表明在合外力一定時 加速度跟質(zhì)量成反比 答案 變式1 1 我們已經(jīng)知道 物體的加速度a同時跟合外力F和質(zhì)量M兩個因素有關(guān) 要研究這三個物理量之間的定量關(guān)系 需采用的思想方法是 2 某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案如圖5所示 她想用砂桶的重力表示小車受到的合外力F 為了減少這種做法帶來的實(shí)驗(yàn)誤差 她先做了兩方面的調(diào)整措施 a 用小木塊將長木板無滑輪的一端墊高 目的是 b 使砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量 目的是使拉小車的力近似等于 控制 平衡摩擦力 砂桶的重力 圖5 變量法 答案 3 該同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)中打出的紙帶求加速度時 處理方案有兩種 答案 兩種方案中 選擇方案 比較合理 變式2為了 探究加速度與力 質(zhì)量的關(guān)系 現(xiàn)提供如圖6所示的實(shí)驗(yàn)裝置 1 以下實(shí)驗(yàn)操作正確的是 A 將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高 使小車在砝碼及砝碼盤的牽引下恰好做勻速運(yùn)動B 調(diào)節(jié)滑輪的高度 使細(xì)線與木板平行C 先接通電源后釋放小車D 實(shí)驗(yàn)中小車的加速度越大越好 圖6 答案 解析 解析將不帶滑輪的木板一端適當(dāng)墊高 在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運(yùn)動 以使小車的重力沿斜面的分力和摩擦力抵消 那么小車的合力就是細(xì)線的拉力 故選項(xiàng)A錯誤 細(xì)線的拉力為小車的合力 所以應(yīng)調(diào)節(jié)定滑輪的高度使細(xì)線與木板平行 故B正確 實(shí)驗(yàn)時 應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時器 先接通電源后由靜止釋放小車 故選項(xiàng)C正確 實(shí)驗(yàn)時 為了減小實(shí)驗(yàn)的誤差 小車的加速度應(yīng)適當(dāng)大一些 但不是越大越好 故D錯誤 2 在實(shí)驗(yàn)中 得到一條如圖7所示的紙帶 已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時間間隔為T 0 1s 且間距x1 x2 x3 x4 x5 x6已量出分別為3 09cm 3 43cm 3 77cm 4 10cm 4 44cm 4 77cm 則小車的加速度a m s2 結(jié)果保留兩位有效數(shù)字 圖7 0 34 答案 解析 3 有一組同學(xué)保持小車及車中的砝碼質(zhì)量一定 探究加速度a與所受外力F的關(guān)系 他們在軌道水平及傾斜兩種情況下分別做了實(shí)驗(yàn) 得到了兩條a F圖線 如圖8所示 圖線 是在軌道傾斜情況下得到的 填 或 小車及車中砝碼的總質(zhì)量m kg 0 5 解析由圖線 可知 當(dāng)F 0時 a 0 也就是說當(dāng)細(xì)線上沒有拉力時小車就有加速度 所以圖線 是在軌道傾斜情況下得到的 根據(jù)F ma得a F圖象的斜率k 由a F圖象得圖象斜率k 2 所以m 0 5kg 圖8 答案 解析 命題點(diǎn)二教材實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新 能力考點(diǎn)師生共研 例2 2016 全國卷 23 某物理課外小組利用圖9中的裝置探究物體加速度與其所受合外力之間的關(guān)系 圖中 置于實(shí)驗(yàn)臺上的長木板水平放置 其右端固定一輕滑輪 輕繩跨過滑輪 一端與放在木板上的小滑車相連 另一端可懸掛鉤碼 本實(shí)驗(yàn)中可用的鉤碼共有N 5個 每個質(zhì)量均為0 010kg 實(shí)驗(yàn)步驟如下 1 將5個鉤碼全部放入小車中 在長木板左下方墊上適當(dāng)厚度的小物塊 使小車 和鉤碼 可以在木板上勻速下滑 2 將n 依次取n 1 2 3 4 5 個鉤碼掛在輕繩右端 其余N n個鉤碼仍留在小車內(nèi) 用手按住小車并使輕繩與木板平行 釋放小車 同時用傳感器記錄小車在時刻t相對于其起始位置的位移s 繪制st圖象 經(jīng)數(shù)據(jù)處理后可得到相應(yīng)的加速度a 圖9 3 對應(yīng)于不同的n的a值見下表 n 2時的st圖象如圖10所示 由圖求出此時小車的加速度 保留2位有效數(shù)字 將結(jié)果填入下表 解析因?yàn)樾≤囎龀跛俣葹榱愕膭蚣铀僦本€運(yùn)動 將圖中點(diǎn) 2 0 78 代入s at2可得 a 0 39m s2 答案 解析 圖10 0 39 4 利用表中的數(shù)據(jù)在圖11中補(bǔ)齊數(shù)據(jù)點(diǎn) 并作出an圖象 從圖象可以看出 當(dāng)物體質(zhì)量一定時 物體的加速度與其所受的合外力成正比 圖11 答案見解析圖 解析根據(jù)描點(diǎn)法可得如圖所示圖線 答案 解析 5 利用a n圖象求得小車 空載 的質(zhì)量為 kg 保留2位有效數(shù)字 重力加速度取g 9 8m s 2 0 44 答案 解析 6 若以 保持木板水平 來代替步驟 1 下列說法正確的是 填入正確選項(xiàng)前的標(biāo)號 A a n圖線不再是直線B a n圖線仍是直線 但該直線不過原點(diǎn)C a n圖線仍是直線 但該直線的斜率變大 答案 解析 變式3在用DIS研究小車加速度與外力的關(guān)系時 某實(shí)驗(yàn)小組先用如圖12 a 所示的實(shí)驗(yàn)裝置 重物通過滑輪用細(xì)線拉小車 在小車和重物之間接一個不計(jì)質(zhì)量的微型力傳感器 位移傳感器 發(fā)射器 隨小車一起沿水平軌道運(yùn)動 位移傳感器 接收器 固定在軌道一端 實(shí)驗(yàn)中力傳感器的拉力為F 保持小車 包括位移傳感器 發(fā)射器 的質(zhì)量不變 改變重物質(zhì)量重復(fù)實(shí)驗(yàn)若干次 得到加速度與外力的關(guān)系如圖 b 所示 1 小車與軌道的滑動摩擦力Ff N 解析根據(jù)題圖 b 可知 當(dāng)F 0 67N時 小車開始有加速度 則Ff 0 67N 0 67 圖12 答案 解析 2 從圖象中分析 小車 包括位移傳感器 發(fā)射器 的質(zhì)量為 kg 0 67 答案 解析 3 該實(shí)驗(yàn)小組為得到a與F成正比的關(guān)系 應(yīng)將斜面的傾角 調(diào)整到tan 0 1 答案 解析 解析為得到a與F成正比的關(guān)系 則應(yīng)該平衡摩擦力 則有 Mgsin Mgcos 解得 tan 所以tan 0 1 變式4如圖13所示為某同學(xué)探究加速度與力 質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置 兩個相同質(zhì)量的小車放在光滑水平板上 前端各系一根輕質(zhì)細(xì)繩 繩的一端跨過光滑輕質(zhì)定滑輪各掛一個小盤 盤中可放砝碼 兩小車后端各系一條細(xì)繩 一起被夾子夾著使小車靜止 打開夾子 兩小車同時開始運(yùn)動 關(guān)上夾子 兩小車同時停下來 用刻度尺測出兩小車的位移 下表是該同學(xué)在幾次實(shí)驗(yàn)中記錄的數(shù)據(jù) 圖13 請回答下述問題 1 在每一次實(shí)驗(yàn)中 甲 乙兩車的位移之比等于 之比 請簡要說明實(shí)驗(yàn)原理 解析由于兩車運(yùn)動時間相同 由x at2 知甲 乙兩車的位移之比等于加速度之比 即x甲 x乙 a甲 a乙 答案 解析 加速度 見解析 2 第一次實(shí)驗(yàn)控制了 不變 在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)可得出的結(jié)論是 解析第一次實(shí)驗(yàn)中控制小車質(zhì)量不變 在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi) 小車加速度與拉力成正比 答案 解析 小車質(zhì)量 小車加速度與拉力成正比 3 第二次實(shí)驗(yàn)控制了 不變 在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)可得出的結(jié)論是 小車所受拉力 小車加速度與質(zhì)量成反比 解析第二次實(shí)驗(yàn)中控制小車所受拉力不變 在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi) 小車加速度與質(zhì)量成反比 4 第三次實(shí)驗(yàn)時 該同學(xué)先測量了甲車的位移 再根據(jù)前兩次實(shí)驗(yàn)結(jié)論 計(jì)算出乙車應(yīng)該發(fā)生的位移 然后再測量了乙車的位移 結(jié)果他高興地發(fā)現(xiàn) 理論的預(yù)言與實(shí)際符合得相當(dāng)好 請問 他計(jì)算出的乙車的位移應(yīng)該是 30cm 答案 解析 命題點(diǎn)三教材實(shí)驗(yàn)拓展 能力考點(diǎn)師生共研 以 探究加速度與力 質(zhì)量的關(guān)系 為背景測量物塊與木板間的動摩擦因數(shù) 例3甲 乙兩同學(xué)均設(shè)計(jì)了測動摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn) 已知重力加速度為g 圖14 1 甲同學(xué)所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖14甲所示 其中A為一質(zhì)量為M的長直木板 B為木板上放置的質(zhì)量為m的物塊 C為物塊右端連接的一輕質(zhì)彈簧測力計(jì) 水平放置 實(shí)驗(yàn)時用力將A從B的下方抽出 通過C的讀數(shù)F1即可測出動摩擦因數(shù) 則該設(shè)計(jì)能測出 填 A與B 或 A與地面 之間的動摩擦因數(shù) 其表達(dá)式為 A與B 答案 解析 2 乙同學(xué)的設(shè)計(jì)如圖乙所示 他在一端帶有光滑輕質(zhì)定滑輪的長木板上固定有A B兩個光電門 與光電門相連的計(jì)時器可以顯示帶有遮光片的物塊在其間的運(yùn)動時間 與跨過定滑輪的輕質(zhì)細(xì)繩相連的輕質(zhì)測力計(jì)能顯示掛鉤處所受的拉力 實(shí)驗(yàn)時 多次改變砂桶中砂的質(zhì)量 每次都讓物塊從靠近光電門A處由靜止開始運(yùn)動 讀出多組測力計(jì)示數(shù)F及對應(yīng)的物塊在兩光電門之間的運(yùn)動時間t 在坐標(biāo)系中作出F 的圖線如圖丙所示 圖線的斜率為k 與縱軸的截距為b 與橫軸的截距為c 因乙同學(xué)不能測出小車質(zhì)量 故該同學(xué)還應(yīng)該測出的物理量為 根據(jù)該測量物理量及圖線信息可知物塊和長木板之間的動摩擦因數(shù)表達(dá)式為 光電門A B之間的距離x 答案 解析 根據(jù)牛頓第二定律得對于物塊 F mg ma 則圖線的斜率為 k 2mx 縱軸的截距為 b mg 變式5如圖15所示 某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個測量滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置 裝有定滑輪的長木板固定在水平實(shí)驗(yàn)臺上 木板上有一滑塊 滑塊右端固定一個動滑輪 鉤碼和彈簧測力計(jì)通過繞在滑輪上的輕繩相連 放開鉤碼 滑塊在長木板上做勻加速直線運(yùn)動 圖15 1 實(shí)驗(yàn)得到一條如圖16所示的紙帶 相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時間間隔為0 1s 由圖中的數(shù)據(jù)可知 滑塊運(yùn)動的加速度大小是 m s2 計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字 圖16 2 4 答案 解析 2 讀出彈簧測力計(jì)的示數(shù)F 處理紙帶 得到滑塊運(yùn)動的加速度a 改變鉤碼個數(shù) 重復(fù)實(shí)驗(yàn) 以彈簧測力計(jì)的示數(shù)F為縱坐標(biāo) 以加速度a為橫坐標(biāo) 得到的圖象是縱軸截距為b的一條傾斜直線 如圖17所示 已知滑塊和動滑輪的總質(zhì)量為m 重力加速度為g 忽略滑輪與繩之間的摩擦 則滑塊和木板之間的動摩擦因數(shù) 答案 解析 圖17 解析滑塊受到的拉力FT為彈簧測力計(jì)示數(shù)的兩倍 即 FT 2F滑塊受到的摩擦力為 Ff mg由牛頓第二定律可得 FT Ff ma