《實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系》運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系PPT
第一部分內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)
實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
1．學(xué)會(huì)用“控制變量法”探究加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系。
2．學(xué)會(huì)用圖像法研究加速度與質(zhì)量、加速度與力之間的關(guān)系。
3．學(xué)會(huì)“化曲為直”法研究變量間的關(guān)系。
實(shí)驗(yàn)原理
1．實(shí)驗(yàn)思路：控制變量法
(1)保持研究對(duì)象即小車的質(zhì)量不變，通過(guò)改變懸掛槽碼的個(gè)數(shù)改變小車所受的拉力，測(cè)出小車的對(duì)應(yīng)加速度，驗(yàn)證加速度是否與作用力成正比。
(2)保持懸掛槽碼的個(gè)數(shù)不變，即保持作用力不變，改變研究對(duì)象即小車的質(zhì)量，測(cè)出小車的對(duì)應(yīng)加速度，驗(yàn)證加速度是否與質(zhì)量成反比。
2．方案設(shè)計(jì)
(1)三個(gè)物理量的測(cè)量
①小車質(zhì)量的測(cè)量：利用天平測(cè)出，在小車上增減砝碼可改變小車的質(zhì)量。
②拉力的測(cè)量：當(dāng)懸掛的槽碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的情況下，可以認(rèn)為槽碼的重力近似等于小車所受的拉力(合外力)。
③加速度的測(cè)量：由紙帶根據(jù)公式Δx＝aT2，結(jié)合逐差法計(jì)算出小車的加速度。
(2)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理——圖像法、“化曲為直”法
①研究加速度a和力F的關(guān)系
以加速度a為縱坐標(biāo)，力F為橫坐標(biāo)，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)描點(diǎn)，然后作出圖像，如圖甲所示。若圖像是一條通過(guò)原點(diǎn)的直線，則說(shuō)明a與F成正比。
②研究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系
如圖乙所示，因?yàn)閍m圖像是曲線，檢查am圖像是否是雙曲線，就能判斷它們之間是否存在反比例關(guān)系，但檢查這條曲線是否是雙曲線，直接判斷有困難。若a和m成反比，則a與1m必成正比。我們采取“化曲為直”的方法，以a為縱坐標(biāo)，以1m為橫坐標(biāo)，作出a1m圖像，若a1m 圖像是一條過(guò)原點(diǎn)的直線，說(shuō)明a與1m成正比，即a與m成反比。
誤差分析
1．系統(tǒng)誤差
本實(shí)驗(yàn)用槽碼的重力mg代替小車的拉力，而實(shí)際上小車所受的拉力要小于槽碼的重力。槽碼的質(zhì)量越接近于小車的質(zhì)量，誤差越大；反之，槽碼的質(zhì)量越小于小車的質(zhì)量，由此引起的誤差就越小。因此，滿足槽碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量的目的就是為了減小因?qū)嶒?yàn)原理不完善而引起的誤差。
2．偶然誤差
摩擦力平衡不準(zhǔn)確、質(zhì)量測(cè)量不準(zhǔn)確、計(jì)數(shù)點(diǎn)間距測(cè)量不準(zhǔn)確、紙帶和細(xì)繩不嚴(yán)格與木板平行都會(huì)引起誤差。
注意事項(xiàng)
1．打點(diǎn)前小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器且應(yīng)先接通電源后釋放小車。
2．在平衡摩擦力時(shí)，不需要懸掛槽碼，但小車應(yīng)連接紙帶且接通電源。用手輕輕地給小車一個(gè)初速度，如果在紙帶上打出的點(diǎn)的間隔均勻，表明小車受到的阻力跟它受到的重力沿斜面向下的分力平衡。
3．改變懸掛槽碼的個(gè)數(shù)的過(guò)程中，要始終保證槽碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。
4．作圖時(shí)應(yīng)使所作的直線通過(guò)盡可能多的點(diǎn)，不在直線上的點(diǎn)也要盡可能的對(duì)稱分布在直線的兩側(cè)，但若遇到個(gè)別偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)可舍去。
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實(shí)驗(yàn)探究加速度與力質(zhì)量的關(guān)系PPT，第二部分內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)考點(diǎn)
考點(diǎn)一 實(shí)驗(yàn)原理與操作
[典例1]在研究作用力F一定時(shí)，小車的加速度a與小車(含砝碼)質(zhì)量M的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)安裝的實(shí)驗(yàn)裝置和設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：
A．用天平稱出小車和槽碼的質(zhì)量
B．按圖安裝好實(shí)驗(yàn)器材
C．把輕繩系在小車上并繞過(guò)定滑輪懸掛槽碼
D．將電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在6 V電壓的蓄電池上，接通電源，釋放小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)，并在紙帶上標(biāo)明小車質(zhì)量
E．保持槽碼的質(zhì)量不變，增加小車上的砝碼個(gè)數(shù)，并記錄每次增加后的M值，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)
F．分析每條紙帶，測(cè)量并計(jì)算出加速度的值
G．作aM關(guān)系圖像，并由圖像確定a與M的關(guān)系
(1)請(qǐng)改正實(shí)驗(yàn)裝置圖中的錯(cuò)誤。
①電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器位置________________；
②小車位置__________________________；
③滑輪位置__________________________。
(2)該同學(xué)漏掉的重要實(shí)驗(yàn)步驟是________，該步驟應(yīng)排在步驟________之后。
(3)在上述步驟中，有錯(cuò)誤的是步驟__________，應(yīng)把________________改為_(kāi)_______________。
(4)在上述步驟中，處理不恰當(dāng)?shù)氖遣襟E________，應(yīng)把________________改為_(kāi)_______________。
[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練]
1．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，滲透了研究問(wèn)題的多種科學(xué)方法：
(1)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的等效法：____________；
(2)實(shí)驗(yàn)條件設(shè)計(jì)的科學(xué)方法：____________；
(3)實(shí)驗(yàn)原理的簡(jiǎn)化：______________，即當(dāng)小車質(zhì)量M車≫m槽碼時(shí)，細(xì)繩對(duì)小車的拉力大小近似等于槽碼的重力m槽碼g；
(4)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的科學(xué)方法：____________；
(5)由aM車圖像轉(zhuǎn)化為a1M車圖像，所用的科學(xué)方法：____________。
(以上各題均填“理想實(shí)驗(yàn)法”、“圖像法”、“平衡摩擦力法”、“化曲為直法”、“控制變量法”或“近似法”)
考點(diǎn)二 數(shù)據(jù)處理和誤差分析
[典例2] “探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。
(1)下列說(shuō)法正確的是________。
A．每次改變小車質(zhì)量時(shí)，應(yīng)重新平衡摩擦力
B．實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先釋放小車后接通電源
C．本實(shí)驗(yàn)槽碼B的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)大于小車A的質(zhì)量
D．在用圖像探究加速度與質(zhì)量關(guān)系時(shí)，應(yīng)作a1mA圖像
(2)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中，打出的一條紙帶如圖所示，他選擇了幾個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)作為計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)沒(méi)有標(biāo)出，其中s1＝7.06 cm、s2＝7.68 cm、s3＝8.30 cm、s4＝8.92 cm，已知交流電的頻率為50 Hz，則紙帶加速度的大小是______ m/s2。(保留兩位有效數(shù)字)
(3)某同學(xué)將長(zhǎng)木板右端適當(dāng)墊高，其目的是______。但他把長(zhǎng)木板的右端墊得過(guò)高，使得傾角過(guò)大。用a表示小車的加速度，F(xiàn)表示細(xì)線作用于小車的拉力。他繪出的aF關(guān)系圖像是________。
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