2019版高考物理必考實驗精細(xì)精講 實驗四 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系學(xué)案.doc
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2019版高考物理必考實驗精細(xì)精講 實驗四 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系學(xué)案 目錄 課前預(yù)習(xí)基礎(chǔ)落實 課堂互動考點突破 【實驗?zāi)康摹? 1.學(xué)會用控制變量法研究物理規(guī)律。 2.探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。 3.掌握利用圖象處理數(shù)據(jù)的方法。 【實驗原理】 探究加速度a與力F及質(zhì)量M的關(guān)系時,應(yīng)用的基本方法是控制變量法,即先控制一個參量——小車的質(zhì)量M不變,討論加速度a與力F的關(guān)系,再控制小盤和砝碼的質(zhì)量不變,即力F不變,改變小車質(zhì)量M,討論加速度a與M的關(guān)系。 【實驗器材】 打點計時器;紙帶及復(fù)寫紙;小車;一端附有定滑輪的長木板;小盤和砝碼;細(xì)繩;低壓交流電源;導(dǎo)線;天平;刻度尺。 【實驗步驟】 1.用天平測量小盤的質(zhì)量m0和小車的質(zhì)量M0。 2.按圖實Ⅳ-1所示把實驗器材安裝好,只是不把懸掛小盤的細(xì)繩系在小車上(即不給小車加牽引力)。 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板,反復(fù)移動薄木板的位置,直至小車在斜面上運(yùn)動時可以保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)。這時,小車拖著紙帶運(yùn)動時受到的摩擦阻力恰好與小車所受的重力在斜面方向上的分力平衡。 4.把小車停在打點計時器處,并在小盤內(nèi)放入適量的砝碼,掛上小盤和砝碼,先接通電源,再讓小車拖著紙帶在木板上勻加速下滑,打出一條紙帶。 5.改變小盤內(nèi)砝碼的個數(shù),重復(fù)步驟(4),并多做幾次。 6.保持小盤內(nèi)的砝碼個數(shù)不變,在小車上放上砝碼改變小車的質(zhì)量,讓小車在木板上滑動打出紙帶。 7.改變小車上砝碼的個數(shù),重復(fù)步驟(6)。 【數(shù)據(jù)處理】 1.保持小車質(zhì)量不變時,計算各次小盤和砝碼的重力(作為小車的合力)及對應(yīng)紙帶的加速度填入表(一)中。 2.保持小盤內(nèi)的砝碼個數(shù)不變時,計算各次小車和砝碼的總質(zhì)量及對應(yīng)紙帶的加速度,填入表(二)中。 3.需要記錄各組對應(yīng)的加速度a與小車所受牽引力F,然后建立直角坐標(biāo)系,用縱坐標(biāo)表示加速度a,橫坐標(biāo)表示作用力F,描點畫a-F圖象,如果圖象是一條過原點的直線,便證明加速度與作用力成正比。再記錄各組對應(yīng)的加速度a與小車和砝碼總質(zhì)量M,然后建立直角坐標(biāo)系,用縱坐標(biāo)表示加速度a,橫坐標(biāo)表示總質(zhì)量的倒數(shù),描點畫a-圖象,如果圖象是一條過原點的直線,就證明了加速度與質(zhì)量成反比。 【誤差分析】 1.因?qū)嶒炘聿煌晟圃斐烧`差:本實驗中用小盤和砝碼的總重力代替小車受到的拉力(實際上小車受到的拉力要小于小盤和砝碼的總重力),存在系統(tǒng)誤差。 2.摩擦力平衡不準(zhǔn)確、質(zhì)量測量不準(zhǔn)確、計數(shù)點間距測量不準(zhǔn)確、紙帶和細(xì)繩不嚴(yán)格與木板平行都會引起誤差。 【注意事項】 1.在平衡摩擦力時,不要把懸掛小盤的細(xì)線系在小車上,即不要給小車加任何牽引力,并要讓小車拖著打點的紙帶運(yùn)動。 2.實驗步驟2、3不需要重復(fù),即整個實驗平衡了摩擦力后,不管以后是改變小盤和砝碼的總質(zhì)量還是改變小車和砝碼的總質(zhì)量,都不需要重新平衡摩擦力。 3.每條紙帶必須在滿足小車與車上所加砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤和砝碼的總質(zhì)量的條件下打出。只有如此,小盤和砝碼的總重力才可視為小車受到的拉力。 4.改變拉力和小車質(zhì)量后,每次開始時小車應(yīng)盡量靠近打點計時器,并應(yīng)先接通電源,再放開小車,且應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前按住小車。 課堂互動考點突破 考點一 實驗原理及操作 [例1] 某實驗小組利用圖實Ⅳ-2所示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。 (1)(多選)下列做法正確的是________(填字母代號)。 A.調(diào)節(jié)滑輪的高度,使?fàn)恳緣K的細(xì)繩與長木板保持平行 B.在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動摩擦力時,將裝有砝碼的砝碼桶通過定滑輪拴在木塊上 C.實驗時,先放開木塊再接通打點計時器的電源 D.通過增減木塊上的砝碼改變質(zhì)量時,不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度 (2)為使砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總重力在數(shù)值上近似等于木塊運(yùn)動時受到的拉力,應(yīng)滿足的條件是砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總質(zhì)量________木塊和木塊上砝碼的總質(zhì)量。(選填“遠(yuǎn)大于”,“遠(yuǎn)小于”或“近似等于”) (3)甲、乙兩同學(xué)在同一實驗室,各取一套圖實Ⅳ-2所示的裝置放在水平桌面上,木塊上均不放砝碼,在沒有平衡摩擦力的情況下,研究加速度a與拉力F的關(guān)系,分別得到圖實Ⅳ-3中甲、乙兩條直線。設(shè)甲、乙用的木塊質(zhì)量分別為m甲、m乙,甲、乙用的木塊與木板間的動摩擦因數(shù)分別為μ甲、μ乙,由圖可知,m甲 ________m乙 ,μ甲________μ乙。(選填“大于”“小于”或“等于”) [解析] (1)木塊下滑時,受到重力、細(xì)線的拉力、支持力和摩擦力,要使拉力等于合力,應(yīng)該使細(xì)繩與長木板平行且使重力的下滑分量mgsin θ等于摩擦力μmgcos θ,即mgsin θ=μmgcos θ(其中θ為木板的傾角),故平衡摩擦力時,不能懸掛砝碼桶,A正確、B錯誤; 由平衡摩擦力的公式可知兩邊的質(zhì)量m可以消去,故改變木塊上的砝碼的質(zhì)量時,木塊及其上砝碼的總重力的下滑力仍能和總的摩擦力抵消, 不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度,故D正確; 通過紙帶求木塊加速度,要求打點計時器在紙帶上打出足夠多的點,這就要求將木塊放在靠近打點計時器的位置,并且先接通打點計時器,待打點穩(wěn)定后再釋放小車,故選項C錯誤。 (2)實驗中平衡好摩擦力后,繩的拉力提供木塊的合外力即F=ma;砝碼桶及桶內(nèi)砝碼與木塊運(yùn)動的速度相等,由牛頓第二定律得m′g-F=m′a,兩式聯(lián)立得m′g=(m+m′)a,當(dāng)m′?m時,m+m′≈m,m′g≈ma即當(dāng)m′?m時,砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總重力近似等于木塊運(yùn)動時受到的拉力,故應(yīng)選填“遠(yuǎn)小于”。 (3)實驗中如果沒有平衡摩擦,對木塊進(jìn)行受力分析,根據(jù)牛頓第二定律F-μmg=ma,得a=F-μg,即a-F圖象中,斜率表示質(zhì)量的倒數(shù),a軸上的截距的絕對值表示μg,結(jié)合圖可得m甲- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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