1、(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P52)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．學(xué)會(huì)用控制變量法研究物理規(guī)律；2．驗(yàn)證牛頓第二定律；3．掌握利用圖象處理數(shù)據(jù)的方法．,二、實(shí)驗(yàn)原理與方法1.驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律的實(shí)驗(yàn)依據(jù)是牛頓運(yùn)動(dòng)定律，即F＝Ma，當(dāng)研究對(duì)象有兩個(gè)以上的參量發(fā)生變化時(shí)，設(shè)法控制某些參量使之不變，而研究另外兩個(gè)參量之間的變化關(guān)系的方法叫控制變量法．本實(shí)驗(yàn)中有力F、質(zhì)量M和加速度a三個(gè)變量，研究加速度a與F及M的關(guān)系時(shí)，先控制質(zhì)量M不變，討論加速度a與力F的關(guān)系

2、；然后再控制力F不變，討論加速度a與質(zhì)量M的關(guān)系．2.實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的物理量和測(cè)量方法是：小車(chē)及砝碼的總質(zhì)量M；用天平測(cè)出．小車(chē)受到的拉力F認(rèn)為等于托盤(pán)和砝碼的總重力mg.小車(chē)的加速度a利用紙帶根據(jù)Δs＝aT_2計(jì)算．,三、實(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、復(fù)寫(xiě)紙片、小車(chē)、一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板、重物、夾子、細(xì)繩、低壓交流電源、導(dǎo)線、天平(帶有一套砝碼)、刻度尺、砝碼．四、實(shí)驗(yàn)步驟及數(shù)據(jù)處理1.用天平測(cè)出小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量M，小盤(pán)和

3、砝碼的總質(zhì)量m，把數(shù)值記錄下來(lái)．2.按如圖所示把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，只是不把懸掛小盤(pán)的細(xì)繩系在車(chē)上，即不給小車(chē)加牽引力．,3.平衡摩擦力：在長(zhǎng)木板不帶定滑輪的一端下面墊一塊木板．反復(fù)移動(dòng)木板的位置，直至小車(chē)在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)可以保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．這時(shí)，小車(chē)拖著紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦阻力恰好與小車(chē)所受的重力在斜面方向上的分力平衡．4.把細(xì)繩系在小車(chē)上并繞過(guò)滑輪懸掛小盤(pán)，先接通電源再放開(kāi)小車(chē)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列的點(diǎn)，打完點(diǎn)后切斷電源

4、，取下紙帶，在紙帶上標(biāo)上紙帶號(hào)碼．5.保持小車(chē)和砝碼的質(zhì)量不變，在小盤(pán)里放入適量的砝碼，把小盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量m′記錄下來(lái)，重復(fù)步驟4.在小桶內(nèi)再放入適量砝碼，記錄下小盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量m″，再重復(fù)步驟4.6.重復(fù)步驟5兩次，得到三條紙帶．,7．在每條紙帶上都選取一段比較理想的部分，標(biāo)明計(jì)數(shù)點(diǎn)，測(cè)量計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，算出每條紙帶上的加速度的值．8.用縱坐標(biāo)表示加速度a，橫坐標(biāo)表示作用力F，作用力的大小F等于小盤(pán)和砝碼的總重力，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)

5、果在坐標(biāo)平面上畫(huà)出相應(yīng)的點(diǎn)，如果這些點(diǎn)是在一條過(guò)原點(diǎn)的直線上，便證明了加速度與作用力成正比．9.保持小盤(pán)和砝碼的質(zhì)量不變，在小車(chē)上加砝碼，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)，用縱坐標(biāo)表示加速度a，橫坐標(biāo)表示小車(chē)和砝碼總質(zhì)量的倒數(shù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在坐標(biāo)平面上畫(huà)出相應(yīng)的點(diǎn)．如果這些點(diǎn)是在一條過(guò)原點(diǎn)的直線上，就證明了加速度與質(zhì)量成反比．五、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)本實(shí)驗(yàn)中可以用氣墊導(dǎo)軌來(lái)代替長(zhǎng)木板，這樣就省去了平衡小車(chē)摩擦力的麻煩，小車(chē)的加速度也可以利用傳感器，借助于計(jì)算機(jī)

6、來(lái)處理．,(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P52)要點(diǎn)一　　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(gè)合適的斜面，使小車(chē)的重力沿著斜面方向的分力正好平衡小車(chē)受的摩擦阻力．在平衡摩擦力時(shí)，不要把懸掛小盤(pán)的細(xì)線系在小車(chē)上，即不要給小車(chē)加任何牽引力，并要讓小車(chē)拖著打點(diǎn)的紙帶運(yùn)動(dòng)．2.實(shí)驗(yàn)步驟2、3不需要重復(fù)，即整個(gè)實(shí)驗(yàn)平衡了摩擦力后，不管以后是改變小盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量還是改變小車(chē)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

7、滿(mǎn)足小車(chē)與車(chē)上所加砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量的條件下打出．只有如此，小盤(pán)和砝碼的總重力才可視為小車(chē)受到的拉力．4.改變拉力和小車(chē)質(zhì)量后，每次開(kāi)始時(shí)小車(chē)應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并應(yīng)先接通電源，再放開(kāi)小車(chē)，且應(yīng)在小車(chē)到達(dá)滑輪前按住小車(chē)．5.作圖象時(shí)，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(duì)稱(chēng)分布在所作直線兩側(cè)．6.作圖時(shí)兩軸標(biāo)度比例要選擇適當(dāng)，各量須采用國(guó)際單位．這樣作圖線時(shí)，坐標(biāo)點(diǎn)間距不至于過(guò)密，誤差會(huì)小些

8、．,7.為提高測(cè)量精度(1)應(yīng)舍掉紙帶上開(kāi)頭比較密集的點(diǎn)，在后邊便于測(cè)量的地方找一個(gè)起點(diǎn)．(2)可以把每打五次點(diǎn)的時(shí)間作為時(shí)間單位，即從開(kāi)始點(diǎn)起，每五個(gè)點(diǎn)標(biāo)出一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，而相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T(mén)＝0.1 s.,在本實(shí)驗(yàn)中，以下說(shuō)法正確的是(　　)A．平衡摩擦力時(shí)，小桶應(yīng)用細(xì)線通過(guò)定滑輪系在小車(chē)上，但小桶內(nèi)不能裝砂B．實(shí)驗(yàn)中應(yīng)始終保持小車(chē)和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于砂和小桶的質(zhì)量C．實(shí)驗(yàn)中如果用縱坐標(biāo)表示加速度，用橫坐標(biāo)表示小車(chē)和車(chē)

9、內(nèi)砝碼的總質(zhì)量，描出相應(yīng)的點(diǎn)在一條直線上時(shí)，即可證明加速度與質(zhì)量成反比D．平衡摩擦力時(shí)，小車(chē)后面的紙帶必須連好，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)過(guò)程中紙帶也要受到阻力,[答案]　BD,要點(diǎn)二　　牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)研究的方法　　　1.控制變量法牛頓第二定律研究的是物體的加速度a與物體所受的合外力F及物體的質(zhì)量m之間的關(guān)系．采取的方法是控制變量法，先控制物體的質(zhì)量不變，研究a與F的關(guān)系，然后控制物體所受的合外力F不變，研究a與m的關(guān)系，最后研究a、F、m三者

10、間的關(guān)系．這樣的方法叫做控制變量法．控制變量法是研究多個(gè)物理量之間的關(guān)系常用的重要實(shí)驗(yàn)方法．,,在“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，某小組設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置．圖中上下兩層水平軌道表面光滑，兩小車(chē)前端系上細(xì)線，細(xì)線跨過(guò)定滑輪并掛上砝碼盤(pán)，兩小車(chē)尾部細(xì)線連到控制裝置上，實(shí)驗(yàn)時(shí)通過(guò)控制裝置使小車(chē)同時(shí)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，然后同時(shí)停止．,(1)在安裝實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)，應(yīng)調(diào)整滑輪的高度，使________________；在實(shí)驗(yàn)時(shí)，為減小系統(tǒng)誤

11、差，應(yīng)使砝碼盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量__________小車(chē)的質(zhì)量(選填“遠(yuǎn)大于”“遠(yuǎn)小于”或“等于”)．(2)本實(shí)驗(yàn)通過(guò)比較兩小車(chē)的位移來(lái)比較小車(chē)加速度的大小，能這樣比較，是因?yàn)開(kāi)_____________________________________________________________________．[解析]　(1)在安裝實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)，應(yīng)調(diào)整滑輪的高度，使小車(chē)與滑輪之間的細(xì)線水平(或與軌道平行)；實(shí)驗(yàn)時(shí)，為減小誤差，應(yīng)使砝

12、碼盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量．只有這樣，才能認(rèn)為小車(chē)所受的合外力近似等于砝碼盤(pán)和砝碼的總重力.,,(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P53)題型一　　實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法——圖象法，化曲為直的方法利用圖象處理數(shù)據(jù)是物理實(shí)驗(yàn)中常用的重要方法．在實(shí)驗(yàn)中如果發(fā)現(xiàn)一個(gè)量x與另一個(gè)量y成反比，那么，x就應(yīng)與1/y成正比．因?yàn)樵谔幚頂?shù)據(jù)時(shí)，判斷正比例圖象比判斷一條曲線是否為反比例函數(shù)圖象要簡(jiǎn)單和直觀得多，所以可以將反比例函數(shù)的曲線轉(zhuǎn)化為正比例函數(shù)的直線進(jìn)行處

13、理．,例1　(2011·重慶理綜)某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的裝置，利用米尺、秒表、輕繩、輕滑輪、軌道、滑塊、托盤(pán)和砝碼等器材來(lái)測(cè)定滑塊和軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ.滑塊和托盤(pán)上分別放有若干砝碼，滑塊質(zhì)量為M，滑塊上砝碼總質(zhì)量為m′，托盤(pán)和盤(pán)中砝碼的總質(zhì)量為m.實(shí)驗(yàn)中，滑塊在水平軌道上從A到B做初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，重力加速度g取10 m/s2.,,(3)實(shí)驗(yàn)得到a與m的關(guān)系如圖乙所示，由此可知μ＝________(取兩位有效數(shù)字)

14、,圖乙,,題型二　　實(shí)驗(yàn)誤差來(lái)源與分析　　　(1)因?qū)嶒?yàn)原理不完善引起的誤差．本實(shí)驗(yàn)用重物重力(m＋M)g代替小車(chē)的拉力，而實(shí)際小車(chē)所受的拉力要小于重物重力．重物的總質(zhì)量越接近小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量，誤差越大；反之，重物質(zhì)量越小于小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量，由此引起的誤差就越?。虼?，滿(mǎn)足重物質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量M的目的就是為了減小因?qū)嶒?yàn)原理不完善而引起的誤差．此誤差可因m?M而減小，但不可能消去此誤差．證明如下：小車(chē)和重物的受力情況

15、如圖所示．,,例2　與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器一樣，光電計(jì)時(shí)器也是一種研究物體運(yùn)動(dòng)情況的常見(jiàn)計(jì)時(shí)儀器，其結(jié)構(gòu)如圖甲所示，a、b分別是光電門(mén)的激光發(fā)射和接收裝置．當(dāng)有物體從a、b間通過(guò)時(shí)，光電計(jì)時(shí)器就可以顯示物體的擋光時(shí)間．現(xiàn)利用圖乙所示裝置設(shè)計(jì)一個(gè)“探究物體運(yùn)動(dòng)的加速度與合外力、質(zhì)量關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，圖中NQ是水平桌面、PQ是一端帶有滑輪的長(zhǎng)木板，1、2是固定在木板上的兩個(gè)光電門(mén)(與之連接的兩光電計(jì)時(shí)器沒(méi)有畫(huà)出)．小車(chē)上固定著用于擋光的窄片K，讓小車(chē)從木

16、板的頂端滑下，光電門(mén)各自連接的計(jì)時(shí)器顯示窄片K的擋光時(shí)間分別為t1和t2.,(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)量窄片K的寬度d(已知l?d)，光電門(mén)1,2各自連接的計(jì)時(shí)器顯示的擋光時(shí)間分別為t1、t2，則窄片K通過(guò)光電門(mén)1的速度表達(dá)式v1＝__________.(2)用米尺測(cè)量?jī)晒怆婇T(mén)間距為l，則小車(chē)的加速度表達(dá)式a＝__________.(3)該實(shí)驗(yàn)中，為了把砂和砂桶拉車(chē)的力當(dāng)作小車(chē)受的合外力，就必須平衡小車(chē)受到的摩擦力，正確的做法是______

17、________________________． (4)實(shí)驗(yàn)中，有位同學(xué)通過(guò)測(cè)量，把砂和砂桶的重力當(dāng)作小車(chē)的合外力F，作出a－F圖線，如圖丙中的實(shí)線所示．試分析：圖線不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)O的原因是__________；曲線上部彎曲的原因是__________．,,,,(1)明確圖象中截距、斜率的含義是解決此類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵．(2)在a－F圖象中和a－1/M圖象中，只要不滿(mǎn)足小車(chē)質(zhì)量M?m(m為砂桶和砂的質(zhì)量)，就會(huì)出現(xiàn)圖象彎曲，圖象向F軸或

18、1/M軸彎曲．,(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P54)1．(2011·陽(yáng)江模擬)為了探究加速度與力的關(guān)系，使用如下圖所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．其中G1、G2為兩個(gè)光電門(mén)，它們與數(shù)字計(jì)時(shí)器相連，當(dāng)滑行器通過(guò)G1、G2光電門(mén)時(shí)，光束被遮擋的時(shí)間Δt1、Δt2都可以被測(cè)量并記錄，滑行器連同上面固定的一條形擋光片的總質(zhì)量為M，擋光片寬度為D，光電門(mén)間距離為x，牽引砝碼的質(zhì)量為m.回答下列問(wèn)題：,(1)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始應(yīng)先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺釘，使氣墊導(dǎo)軌

19、水平，在不增加其他儀器的情況下，如何判定調(diào)節(jié)是否到位？答：________________________________________.(2)若取M＝0.4 kg，改變m的值，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，以下m的取值不合適的一個(gè)是__________．A．m1＝5 g 　　　　　B．m2＝15 gC．m3＝40 g D．m4＝400 g(3)在此實(shí)驗(yàn)中，需要測(cè)得每一個(gè)牽引力對(duì)應(yīng)的加速度，求得的加速度的表達(dá)式為_(kāi)_

20、__________________．(用Δt1、Δt2、D、x表示),,2．(2011·廣州聯(lián)考)某同學(xué)在做加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，測(cè)得小車(chē)的加速度a和拉力F的數(shù)據(jù)如下表所示：(1)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在右圖所示的坐標(biāo)中作出a－F圖象；(2)圖象的斜率的物理意義是__________________；(3)圖象(或延長(zhǎng)線)與F軸的截距的物理意義是_______________；(4)小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量為_(kāi)__

21、_______ kg.,,[答案]　(1)見(jiàn)解析圖 　(2)小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量的倒數(shù)　(3)小車(chē)受到的阻力為0.1 N　(4)1,3．(2011·南京模擬)某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)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)，圖(a)所示為實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖．(交流電的頻率為50 Hz)(1)圖(b)所示為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，根據(jù)紙帶可求出小車(chē)的加速度大小為_(kāi)_______ m/s2.(保留兩位有效數(shù)字),,,[答案]　見(jiàn)解析,

22、4．(2011·浙江永嘉三校第一次聯(lián)考)如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置可以探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系．小車(chē)上固定一個(gè)盒子，盒子內(nèi)盛有沙子．沙桶的總質(zhì)量(包括桶以及桶內(nèi)沙子質(zhì)量)記為m，小車(chē)的總質(zhì)量(包括車(chē)、盒子及盒內(nèi)沙子質(zhì)量)記為M.(1)驗(yàn)證在質(zhì)量不變的情況下，加速度與合外力成正比：從盒子中取出一些沙子，裝入沙桶中，稱(chēng)量并記錄沙桶的總重力mg，將該力視為合外力F，對(duì)應(yīng)的加速度a則從打下的紙帶中計(jì)算得出．多次改變合外力F的大小

23、，每次都會(huì)得到一個(gè)相應(yīng)的加速度．本次實(shí)驗(yàn)中，桶內(nèi)的沙子取自小車(chē)中，故系統(tǒng)的總質(zhì)量不變．以合外力F為橫軸，以加速度a為縱軸，畫(huà)出a－F圖象，圖象是一條過(guò)原點(diǎn)的直線．,①a－F圖象斜率的物理意義是________．②你認(rèn)為把沙桶的總重力mg當(dāng)作合外力F是否合理？答：________.(填“合理”或“不合理”)③本次實(shí)驗(yàn)中，是否應(yīng)該滿(mǎn)足M?m這樣的條件？答：________(填“是”或“否”)；理由是________________

24、________________________________________________________．(2)驗(yàn)證在合外力不變的情況下，加速度與質(zhì)量成反比：保持桶內(nèi)沙子質(zhì)量m不變，在盒子內(nèi)添加或去掉一些沙子，驗(yàn)證加速度與質(zhì)量的關(guān)系．本次實(shí)驗(yàn)中，桶內(nèi)的沙子總質(zhì)量不變，故系統(tǒng)所受的合外力不變．用圖象法處理數(shù)據(jù)時(shí)，以加速度a為縱橫，應(yīng)該以________倒數(shù)為橫軸．,(2)向小車(chē)內(nèi)添加或去掉部分沙子，是改變系統(tǒng)的總質(zhì)量M＋m，而系

25、統(tǒng)的合外力仍等于所懸掛沙桶的重力mg，保證了合外力不變．,不必滿(mǎn)足M?m這樣的條件．,5．(2010·山東)某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置來(lái)探究加速度與力的關(guān)系．彈簧秤固定在一合適的木板上，桌面的右邊緣固定一支表面光滑的鉛筆以代替定滑輪，細(xì)繩的兩端分別與彈簧秤的掛鉤和礦泉水瓶連接．在桌面上畫(huà)出兩條平行線MN、PQ，并測(cè)出間距d.開(kāi)始時(shí)將木板置于MN處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到木板剛剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)為止，記下彈簧秤的示數(shù)F0，以此表示滑動(dòng)摩

26、擦力的大?。賹⒛景宸呕卦幉醋。^續(xù)向瓶中加水后，記下彈簧秤的示數(shù)F1，然后釋放木板，并用秒表記下木板運(yùn)動(dòng)到PQ處的時(shí)間t.,①木板的加速度可以用d、t表示為a＝__________；為了減小測(cè)量加速度的偶然誤差可以采用的方法是(一種即可)__________．②改變瓶中水的質(zhì)量重復(fù)實(shí)驗(yàn)，確定加速度a與彈簧秤示數(shù)F1的關(guān)系．下列圖象能表示該同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是________．,③用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，它的優(yōu)點(diǎn)

27、是__________．a(chǎn)．可以改變滑動(dòng)摩擦力的大小b．可以更方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)c．可以比較精確地測(cè)出摩擦力的大小d．可以獲得更大的加速度以提高實(shí)驗(yàn)精度,,6．(2011·佛山聯(lián)考)某研究性學(xué)習(xí)小組欲探究光滑斜面上物體下滑的加速度與物體質(zhì)量及斜面傾角是否有關(guān)系．實(shí)驗(yàn)室提供如下器材：A．表面光滑的長(zhǎng)木板(長(zhǎng)度為L(zhǎng))；B.小車(chē)；C.質(zhì)量為m的鉤碼若干個(gè)；D.方木塊(備用于墊木板)；E.米尺；F.秒表．(1)實(shí)驗(yàn)過(guò)程

28、：第一步，在保持斜面傾角不變時(shí)，探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系．實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)向小車(chē)放入鉤碼來(lái)改變物體的質(zhì)量，只要測(cè)出小車(chē)由斜面頂端滑至底端所用的時(shí)間t，就可以由公式a＝__________求出a，某同學(xué)記錄了數(shù)據(jù)如下表所示：,,,,請(qǐng)先在如右圖所示的坐標(biāo)紙上建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)軸后描點(diǎn)作圖，然后根據(jù)所作的圖線求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝__________.進(jìn)一步分析可知，光滑斜面上物體下滑的加速度與傾角的關(guān)系為_(kāi)___________________