3–5实验︰探究加速度与力、质量的关系.ppt

高考物理总复习 人教 实验版 必考内容 第3章　牛 顿 运 动 定 律 第3章 第5讲　 高考物理总复习 人教 实验版 必考内容 必考内容 　实验：探究加速度与力、质量的关系 第 5 讲 数据处理及误差分析 实验原理及其迁移能力 高考物理总复习 人教 实验版 必考内容 第3章　牛 顿 运 动 定 律 第3章 第5讲　 高考物理总复习 人教 实验版 必考内容 实验原理 1．保持研究对象即小车的质量不变，改变砂桶内砂的质量，即改变牵引力测出小车的对应加速度，用图象法验证加速度是否正比于作用力． 2．保持砂桶内砂的质量不变，改变研究对象的质量，即往小车内加砝码，用电磁打点计时器测出小车的对应加速度，用图象法验证加速度是否反比于质量． 实验器材 附有定滑轮的长木板；薄木板；小车；细线；小桶及砂；打点计时器；低压交流电源；导线；天平(带一套砝码)；砝码；毫米刻度尺；纸带及复写纸等． 实验步骤 1．用天平测出小车和小桶的质量M和M′，并把数值记录下来． 2．按图所示，安装实验器材，只是不把悬挂小桶用的细绳系在车上，即不给小车施加牵引力． 3．平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫薄木板并反复移动其位置，直到在打点计时器正常工作后，小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态为止． 4．记录小车内所加砝码的质量，称好砂子后将砂倒入小桶，把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶，此时要调整定滑轮的高度使绳与木板平行，接通电源，放开小车，待打点计时器在纸带上打好点后取下纸带并作好标记． 5．保持小车总质量不变，改变砂的质量(均要用天平称量)，按步骤4中方法打好纸带并作好标记． 6．在每条纸带上都选取一段比较理想的部分，算出加速度的值． 7．用纵坐标表示加速度，横坐标表示作用力(即砂和桶的总重力)，根据实验结果描出相应的点，如这些点在一条直线上，便证明了加速度与作用力成正比． 8．保持砂和桶的质量不变，在小车上加放砝码(也需记录好)，重复上面的实验步骤，求出相应的加速度，用纵坐标表示加速度a，横坐标表示质量的倒数，根据实验结果描出相应的点，如果这些点在一条直线上，就证明了加速度与质量成反比． 注意事项 1．实验步骤2、3不需重复，即整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变砂和砂桶的质量还是改变小车及砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力．平衡摩擦力是指小车所受动力(重力沿斜面分力)与小车所受阻力(包括小车所受摩擦力和打点计时器对小车后所拖纸带的摩擦力)大小相等．实验中，应在小车后拖上纸带，先接通电源，再用手给小车一个初速度．若在纸带上打出的点的间隔基本上均匀，才表明平衡了摩擦力，否则必须重新调整薄木板的位置． 2．平衡摩擦力后，每条纸带必须满足在小车上所加砝码的质量远大于砂和砂桶的总质量的条件下进行，只有如此，砂和砂桶的总重力才可视为小车所受的拉力． 3．改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器(或尽量远离带滑轮的一端)，并应先接通电源，再放开小车，且在小车到达滑轮前应按住小车． 4．各纸带上的加速度a，都应是该纸带上的平均加速度． 5．作图象时，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． 误差分析 1．因实验原理不完善引起的误差．本实验用砂和砂桶的总重力(m′＋M′)g代替小车的拉力，而实际小车所受的拉力要小于砂和砂桶的总重力．砂和砂桶的总质量越接近小车和砝码的总质量，误差越大，砂和砂桶的总质量越小于小车和砝码的总质量，由此引起的误差就越小．因此，满足砂和砂桶的总质量m远小于小车和砝码的总质量M的目的就是为了减小因实验原理不完善而引起的误差．此误差可因mM而减小，但不可能消去此误差．证明如下： 小车和砂桶的受力情况如图所示． 对小车：F＝Ma 对砂桶：mg－F＝ma 解得：F＝＝ 可见当Mm时，F＝mg. 2．摩擦力平衡不准确、质量测量不准、记数点间距测量不准、纸带拉线不严格与木板平行也是引起误差的原因． 命题规律　根据实验数据利用图象法处理，会作图象，会根据图象建立加速度、质量、外力的关系． (2011·湛江模拟)用如图(甲)装置验证牛顿第二定律，一端装有定滑轮的木板固定在水平桌面上， 打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz.实验时，在砂桶中放入适量的砂，滑块和砝码一起开始做匀加速运动，在纸带上打出一系列小点． ①图(乙)给出的是实验中获取的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6是计数点，每两个相邻计数点间还有4个点没有画出，计数点间距离为： s01＝1.40cm、s12＝1.89cm、s23＝2.40cm、s34＝2.88cm、s45＝3.39cm、s56＝3.88cm. 请根据已知数据计算出滑块的加速度a＝________(计算结果保留三位有效数字)． 如