第三章 实验4 探究加速度与物体受力、物体质量的关系-2023高考物理一轮复习【导与练】高中总复习第1轮教学课件PPT（新教材，粤教版，广东专用）

实验4　探究加速度与物体受力、物体质量的关系 物理 实验基础 实验拓展 考点探究 物理 实验基础 解读实验·回顾基础 一、实验目的 1.学会用控制变量法研究物理规律。 2.探究加速度与力、质量的关系。 3.掌握运用图像处理问题的方法。 二、实验原理与设计 1.保持滑块的质量不变,改变小桶中的橡皮泥质量,即改变外力,探究加速度与力的定量关系。 2.保持滑块的外力不变,改变滑块的质量,探究加速度与质量的定量关系。 物理 三、实验器材及装置图 数字计时器、光电门、气垫导轨、滑块、遮光条、气源、刻度尺、细绳、小桶、橡皮泥、砝码、电源、导线、天平。 四、实验步骤 1.用天平测量滑块(包括上面的遮光条和砝码)的质量为M,记录在表格中。 2.按图示将实验器材安装好,将气垫导轨调节水平,用导轨旁边的刻度尺测出两光电门之间的距离s,用刻度尺测出固定在滑块上遮光条的宽度Δs。 物理 3.将装有橡皮泥的小桶通过细绳系在滑块上,滑块在绳的拉力F作用下加速运 动,记下滑块上遮光条通过两个光电门所经历的时间Δt1、Δt2。 4.保持滑块的质量不变,通过增减橡皮泥的数量来改变拉力F的大小。重复多次实验,把实验数据记录在表格中。 5.保持橡皮泥及小桶的质量不变,以维持滑块受到的拉力不变,通过在滑块上增加或减少砝码来改变滑块的质量。仿照上面的步骤进行实验,把实验数据记录在表格中。 物理 五、数据处理 1.把滑块质量不变时的数据填入表中: 橡皮泥 及小桶 的质量 m/kg 滑块所受拉力大小的 近似值 F/N 滑块通过光电门1的 速度v1/ (m·s-1) 滑块通过光电门2的 速度v2/ (m·s-1) 两光电 门间的 距离 s/m 滑块加 速度的 计算值 a/(m·s-2) 以a为纵坐标,F为横坐标,根据数据作a-F图像,通过拟合测量点,作出图像找出规律,分析a与F的关系。 物理 2.把滑块拉力不变时的实验数据填入表中: 滑块(含 遮光条 和砝码) 的质量 M/kg 滑块通过 光电门1的 速度v1/ (m·s-1) 滑块通过 光电门2的 速度v2/ (m·s-1) 两光电门 间的距离 s/m 滑块加速 度的计算 值a/ (m·s-2) 物理 六、误差分析 类型 产生原因 减小方法 偶然 误差 质量测量不准,遮光条宽度和光电门间距测量不准 多次测量求平均值 滑块所受拉力测量不准 使细绳和气垫导轨平行 作图不准 使尽可能多的点落在直线上或均匀分布在直线两侧,误差较大的点舍去 系统 误差 小桶和橡皮泥受到的重力代替滑块所受的拉力 小桶和橡皮泥的总质量远小于滑块(包含遮光条和砝码)的质量 物理 七、注意事项 1.实验条件:实验中滑块(含遮光条和砝码)的质量远大于小桶及橡皮泥的总质量。只有如此,小桶及橡皮泥受到的重力才可作为滑块受到的拉力。 2.作图像:作图时两坐标轴标度比例要适当,各量须采用国际单位,这样作图线时,坐标点间距不至于过密,误差会小些。要通过尽可能多的点作图线,不在图线上的点应尽可能均匀分布在图线两侧,偏离图线较远的点应舍去。 物理 实验拓展 关联实验·方案拓展 一、关联实验:测定动摩擦因数 将悬挂小盘的细绳挂在滑轮上,使滑轮和滑块间的细绳处于水平,然后在砝码盘中添加砝码(如图甲),用弹簧测力计测量滑块受到的重力(如图乙)。在规范操作的情况下,得到了滑块加速度与砝码盘及砝码所受总重力F的关系,将实验数据描绘在a-F 图像中,得到一条实验图线如图丙所示。该图线与横轴的交点数值为F0,据此可计算出滑块与木板间的动摩擦因数μ。 物理 二、方案拓展 方案:通过位移之比测量加速度与合外力的关系 将两个相同的小车放在水平木板上,前端各系一条细绳,细绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘,盘中放上不同的重物。两个小车后各系一条细线,用夹子把两条细线同时夹住,使小车静止。打开夹子,两个小车同时开始运动,合上夹子,两个小车同时停下来。只需要测量两小车的位移及两小盘和盘中重物的总质量,即可探究加速度与合力的关系。 物理 考点探究 合作探究·突破考点 [例1] (2021·福建宁德质检)某次“探究加速度a跟物体所受合力F和质量m的关系”的实验过程如下: (1)图甲所示为实验装置图。图乙为某次实验得到的一段纸带,计数点A、B、C、D、E间的时间间隔为0.1 s,根据纸带可求出小车的加速度大小为　　 　　m/s2 (结果保留2位有效数字)。  典例·示范 考点一