20xx粵教版高中物理必修一43探究物體運(yùn)動與受力的關(guān)系word學(xué)案(編輯修改稿)
2025-01-13 19:16 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ，加速度與質(zhì)量成反比。 【注意事項(xiàng)】 1．一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是調(diào)出一個合適的斜面，使小車的重力沿著斜面方向的分力正好平衡小車受的摩擦阻力．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(diǎn)的紙帶運(yùn)動． 圖 438 2．實(shí)驗(yàn)步驟 3 不需要重復(fù)，即整個實(shí)驗(yàn)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(diǎn)計(jì)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． 5．作圖象時，要使盡可能多的點(diǎn)分布在所作直線 上，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能對稱分布在所作直線兩側(cè) . 6．作圖時兩軸標(biāo)度比例要選擇適當(dāng)，各量須采用國際單位．這樣作圖線時，坐標(biāo)點(diǎn)間距不至于過密，誤差會小些． 7．為提高測量精度 （ 1）應(yīng)舍掉紙帶上開頭比較密集的點(diǎn)，在后邊便于測量的地方找一個起點(diǎn)． （ 2）可以把每打五次點(diǎn)的時間作為時間單位，即從開始點(diǎn)起，每五個點(diǎn)標(biāo)出一個計(jì)數(shù)點(diǎn)，而相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時間間隔為 T＝ s． 【 誤差分析 】 1．在實(shí)驗(yàn)中，我們認(rèn)為鉤碼的重力就等于小車所受的合力．但這是有誤差的，只有在小車質(zhì)量比較大，鉤碼重力比較小，且長木板合理傾斜的情 況下，實(shí)驗(yàn)結(jié)果才比較理想． 2．質(zhì)量測量、長度測量中也存在偶然誤差，可通過多次測量取平均值的方法來減小誤差． 3．平衡摩擦力不準(zhǔn)而造成誤差． 4．描點(diǎn)作圖時存在誤差． [例 3]在 “探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 ”的實(shí)驗(yàn)中，采用如圖 349 所示的實(shí)驗(yàn)裝置． 小車及車中砝碼的質(zhì)量用 M 表示，盤及盤中砝碼的質(zhì)量用 m 表示，小車的加速度可由小車后拖動的紙帶打上的點(diǎn)計(jì)算出． （ 1）當(dāng) M 與 m 的大小關(guān)系滿足 ______________時，才可以認(rèn)為繩對小車的拉力大小等于盤及盤中砝碼的重力． （ 2）一組 同學(xué)在做加速度與質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時，保持盤及盤中砝碼的質(zhì)量一定，改變小車及車中砝碼的質(zhì)量，測出相應(yīng)的加速度，采用圖象法處理數(shù)據(jù)．為了比較容易地檢查出加速度 a 與質(zhì)量 M 的關(guān)系，應(yīng)該作 a 與 ______________的圖象． （ 3）如圖 3410（ a）所示為甲同學(xué)根據(jù)測量數(shù)據(jù)作出的 aF圖線，說明實(shí)驗(yàn)存在的問題是 ______________________________________________________________________． （ 4）乙、丙同學(xué)用同一裝置做實(shí)驗(yàn)，畫出了各自得到的 aF 圖線 如圖 3410（ b）所示，兩個同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時的哪一個物理量取值不同？ 圖 4310 解析： （ 1）當(dāng) Mm 時，才可以認(rèn)為繩對小車的拉力大小等于盤中砝碼的重力． 圖 439 （ 2）因由實(shí)驗(yàn)畫的 aM圖象是一條曲線，難以判定它所對應(yīng)的函數(shù)式，從而難以確定a 與 M 的定量關(guān)系 所以在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)作Ma 1?圖象而不是 aM 圖象來分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果． （ 3）圖（ a）甲同學(xué)根據(jù)測量數(shù)據(jù)作出的 aF圖線沒有過原點(diǎn)，圖象交于 F 軸上一點(diǎn)，說明沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠． （ 4）乙、丙同學(xué)用同一裝置做實(shí)驗(yàn) ，畫出了各自得到的 aF 圖線，兩圖象的斜率不同，說明兩個同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時的小車及車上砝碼的總質(zhì)量不同． 答案： （ 1） Mm （ 2）M1 （ 3）沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠 （ 4）兩小車及車上的砝碼的總質(zhì)量不同 觸類旁通 3．某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在用打點(diǎn)計(jì)時器探究物體的加速度與物體的質(zhì)量之間的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，不改變拉力，只改變物體的質(zhì)量，得到了如下表所示的幾組數(shù)據(jù)，其中第 3 組數(shù)據(jù)還未算出加速度，但對應(yīng)該組已打出了紙帶，如圖 3411（長度單位： cm），圖中各點(diǎn)為每 5 個打 點(diǎn)選出的計(jì)數(shù)點(diǎn)（兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有 4 個打點(diǎn)未標(biāo)出）． 實(shí)驗(yàn)次數(shù) 1 2 3 4 5 6 小車質(zhì)量（ g） 200 300 400 500 600 700 小車加速度（ m/s2） 小車質(zhì)量的倒數(shù)（ kg1） （ 1）請由紙帶上的數(shù)據(jù)，計(jì)算出缺少的加速度值并填入表中（小數(shù)點(diǎn)后保留兩位數(shù)）． （ 2）請?jiān)趫D 3412中建立合適的坐標(biāo)，將表中各組數(shù)據(jù)用小黑點(diǎn)描在坐標(biāo)紙上，并作出平滑的 圖線． （ 3）由圖象得出的結(jié)論是： _________________________________． 圖 4311 圖 4312 解析： 物體的加速度可以由紙帶利用逐差法求得．為了便于研究 a 與 M 之間的關(guān)系，可以作出Ma 1?圖象，圖象為直線說明物體在拉力一定時加速度與質(zhì)量成反比． （ 1） a 的計(jì)算利用逐差法 2222222m / m / s10929)()(9)()()(?????????????????????TxxTxxxxxxTxxxxxxaOCOFBCABOAEFDECDBCEFABDEOACD （ 2）描點(diǎn)繪圖，如 答 圖 435 所示． （ 3）由圖象知 Ma 1? 圖象是一條直線，即在拉力一定時，物體的加速度與質(zhì)量成反比． 答案： （ 1） （ 2）如圖 446 所示 （ 3）在拉力一定時，物體的加速度與質(zhì)量成反比（與質(zhì)量的倒數(shù)成正比） [例 4] 某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個探究加速度 a 與物體所受合力 F 及質(zhì)量 m 關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，如圖4－ 3－ 13 所示，圖甲為實(shí)驗(yàn)裝置簡圖 (交流電的頻率為 50 Hz)． 答圖 435 圖 4313 (1)圖 4－ 3－ 13 乙為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為________m/s2(保留兩位有效數(shù)字 )． (2)保持砂和沙桶質(zhì)量不變，改變小車質(zhì) 量 m，分別得到小車加速度 a 與質(zhì)量 m 及對應(yīng)的 1m，數(shù)據(jù)如下表： 請?jiān)谌鐖D 4－ 3－ 14 甲所示的方格坐標(biāo)紙中畫出 a 1m圖線，并依據(jù)圖線求出小車加速度a 與質(zhì)量倒數(shù) 1m之間的關(guān)系式是 ________． (3)保持小車質(zhì)量不變，改變砂和沙桶質(zhì)量，該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了加速度 a 隨合力 F 的變化圖線，如圖 4－ 3－ 14 乙所示．該圖線不通過原點(diǎn)，請你分析其主要原因是________________________________________． 解析 ： (1)在連續(xù)相等的時間間隔內(nèi)，從紙帶上可得到四段位移的大小，可以選用逐差法計(jì)算加速度． 由紙帶上的數(shù)據(jù)可知： x1＝ cm， x2＝ cm， x3＝ cm， x4＝ cm. 電火花計(jì)時器的打點(diǎn)周期為： T＝ 1f＝ 150 s＝ s， 用逐差法計(jì)算加速度為 a1＝213 22 Txx??＝ ， a2＝224 22 Txx??＝ m/s2，所以 a＝ 12(a1 實(shí)驗(yàn)次數(shù) 物理量 1 2 3 4 5 6 7 8 小車加速度 a / ( m s－ 2) 小車質(zhì)量 m / k g 1m/ kg－ 1 圖 4314 ＋ a2)＝ m/s2. (2)根據(jù)題目提供的小車加速度 a 與質(zhì)量m 對應(yīng)的倒數(shù) 1m的有關(guān)數(shù)據(jù)，可在坐標(biāo)紙中描出 8 個對應(yīng)點(diǎn)，用一條直線 “連接 ”各點(diǎn)，使盡量多的點(diǎn)落在直線上，不在直線上的點(diǎn)大致均勻分布在直線的兩側(cè)，得到的 a—1m圖線如 答圖 4－ 3－ 6 所示，由圖可得 a＝ 12m. (3)由圖可分析，當(dāng)加速度 a 為零時，此時的拉力 F 并不為零，說明實(shí)驗(yàn)前沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不充分．如題圖 4－ 3－ 13 甲中，木板右端應(yīng)該 適當(dāng)墊高．
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