,歡迎進(jìn)入物理課堂,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探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系3掌握靈活運(yùn)用圖象處理問題的方法,二、實(shí)驗(yàn)原理控制變量法：在所研究的問題中，有兩個(gè)以上的參量在發(fā)生牽連變化時(shí)，可以控制某個(gè)或某些量不變，只研究其中兩個(gè)量之間的變化關(guān)系的方法，這也是物理學(xué)中研究問題時(shí)經(jīng)常采用的方法本實(shí)驗(yàn)中，研究的參量為F、m和a，可以控制參量m一定，研究a與F的關(guān)系，也可控制參量F一定，研究a與m的關(guān)系,三、實(shí)驗(yàn)器材電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、復(fù)寫紙片和紙帶、一端有定滑輪的長木板、小車、小盤、低壓交流電源、天平、砝碼、刻度尺、導(dǎo)線,四、實(shí)驗(yàn)操作1實(shí)驗(yàn)步驟(如圖實(shí)41),(1)用天平測(cè)量小盤的質(zhì)量m0和小車的質(zhì)量M0.(2)把一端附有滑輪的長木板放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長木板上遠(yuǎn)離滑輪的一端，連接好電路(3)平衡摩擦力：小車的尾部掛上紙帶，紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，將木板無滑輪的一端稍微墊高一些，使小車在不掛小盤和砝碼的情況下，能沿木板做勻速直線運(yùn)動(dòng)這樣小車所受重力沿木板的分力與小車所受摩擦力平衡在保證小盤和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車,質(zhì)量的條件下，可以近似認(rèn)為小盤和砝碼的總重力大小等于小車所受的合外力的大小(4)把小車停在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，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(gè)數(shù)，重復(fù)步驟4，并多做幾次(6)保持小盤內(nèi)的砝碼個(gè)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(dòng)打出紙帶(7)改變小車上砝碼的個(gè)數(shù)，重復(fù)步驟6.,2數(shù)據(jù)處理(1)計(jì)算保持小車質(zhì)量不變時(shí)，各次小盤和砝碼的重力(作為小車的合力)及對(duì)應(yīng)紙帶的加速度填入表(一)中表(一),(2)計(jì)算保持小盤內(nèi)的砝碼個(gè)數(shù)不變時(shí)，各次小車和砝碼的總質(zhì)量及對(duì)應(yīng)紙帶的加速度，填入表(二)中表(二),五、注意事項(xiàng)1在實(shí)驗(yàn)中，小車所受的摩擦力是造成系統(tǒng)誤差的一個(gè)重要因素減小這種誤差的方法是在長木板的一端墊上小木塊，使其適當(dāng)傾斜，利用小車重力沿斜面方向的分力平衡摩擦力2判斷小車是否做勻速直線運(yùn)動(dòng)，一般可目測(cè)，必要時(shí)可以打一條紙帶，看上面各點(diǎn)間的距離是否相等,3在本實(shí)驗(yàn)中，由于兩顆小車輪子的靈活程度可能不相同，所受的摩擦力也可能不相等，平衡摩擦力就有困難應(yīng)該盡可能選取光滑的長木板進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以減小因摩擦而造成的系統(tǒng)誤差4安裝器材時(shí)，要調(diào)整滑輪的高度，使拴小車的細(xì)繩與斜面平行，且連接小車和砝碼盤應(yīng)在平衡摩擦力之后,7改變小車的質(zhì)量或拉力的大小時(shí)，改變量應(yīng)盡可能大一些，但應(yīng)滿足砝碼盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和車上砝碼的總質(zhì)量一般來說，砝碼盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量不超過小車和車上砝碼總質(zhì)量的10%.8稱量物體的質(zhì)量時(shí)，應(yīng)遵守天平的操作規(guī)則,六、誤差分析1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2因?qū)嶒?yàn)原理不完善造成誤差，本實(shí)驗(yàn)中用小盤和盤中砝碼的總重力代替小車受到的拉力(實(shí)際上小車受到的拉力要小于小盤和盤中砝碼的總重力)，存在系統(tǒng)誤差,例1在“驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律”的實(shí)驗(yàn)中，按實(shí)驗(yàn)要求安裝好器材后，應(yīng)按一定步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，下述操作步驟的安排順序不盡合理，請(qǐng)將合理的順序填寫在下面的橫線上：_(填字母代號(hào))A保持重物的質(zhì)量不變，在小車?yán)锛禹来a，測(cè)出加速度，重復(fù)幾次B保持小車質(zhì)量不變，改變重物的質(zhì)量，測(cè)出加速度，重復(fù)幾次C用天平測(cè)出小車和重物的質(zhì)量,解析：利用控制變量法和逐差法分析紙帶求加速度，最后處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，合理的操作順序應(yīng)為DCEABF或DCEBAF.,答案：見解析,例2(2011成都模擬)某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖實(shí)42所示的實(shí)驗(yàn)裝置來探究當(dāng)合外力一定時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)的加速度與其質(zhì)量之間的關(guān)系(),(1)由圖中刻度尺讀出兩個(gè)光電門中心之間的距離x24cm，由圖實(shí)43中游標(biāo)卡尺測(cè)得遮光條的寬度d_cm.該實(shí)驗(yàn)小組在做實(shí)驗(yàn)時(shí)，將滑塊從圖實(shí)42所示位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器可以讀出遮光條通過光電門1的時(shí)間t1，遮光條通過光電門2的時(shí)間t2，則滑塊經(jīng)過光電門1時(shí)的瞬時(shí)速度的表達(dá)式v1_，滑塊經(jīng)過光電門2時(shí)的瞬時(shí)速度的表達(dá)式v2_，則滑塊的加速度的表達(dá)式a_.(以上表達(dá)式均用字母表示),(2)在本次實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)小組通過改變滑塊質(zhì)量總共做了6組實(shí)驗(yàn)，得到如表所示的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過分析表中數(shù)據(jù)后，你得出的結(jié)論是_.,(3)現(xiàn)需通過圖象進(jìn)一步驗(yàn)證你的結(jié)論，請(qǐng)利用表格數(shù)據(jù)，在圖實(shí)44坐標(biāo)系中描點(diǎn)作出相應(yīng)圖象,(2)在合外力不變的情況下，在誤差允許的范圍內(nèi)，物體運(yùn)動(dòng)的加速度跟物體的質(zhì)量成反比(3)如圖實(shí)45所示,1關(guān)于“驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律”的實(shí)驗(yàn)，下列說法中符合實(shí)際的是()A通過同時(shí)改變小車的質(zhì)量m及受到的拉力F的研究，能歸納出加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系B通過保持小車質(zhì)量不變，只改變小車的拉力的研究，就可以歸納出加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系,C通過保持小車受力不變，只改變小車質(zhì)量的研究，就可以得出加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系D先不改變小車質(zhì)量，研究加速度與力的關(guān)系；再不改變受力，研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，最后歸納出加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系,解析：驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律的實(shí)驗(yàn)，是利用控制變量法，探究加速度a與合外力F、物體質(zhì)量m的關(guān)系，故D項(xiàng)正確,答案：D,2(2011宿州模擬)如圖實(shí)46所示，在探究牛頓運(yùn)動(dòng)定律的演示實(shí)驗(yàn)中，若1、2兩個(gè)相同的小車所受拉力分別為F1、F2，車中所放砝碼的質(zhì)量分別為m1、m2，打開夾子后經(jīng)過相同的時(shí)間兩車的位移分別為x1、x2，則在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，有(),A當(dāng)m1m2、F1F2時(shí)，x12x2B當(dāng)m1m2、F12F2時(shí)，x22x1C當(dāng)m12m2、F1F2時(shí)，x12x2D當(dāng)m12m2、F1F2時(shí)，x22x1,答案：D,3如圖實(shí)47(甲)所示為實(shí)驗(yàn)中用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條較理想的紙帶，紙帶上A、B、C、D、E、F、G為七個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔是0.1s，距離如圖，單位是cm，小車的加速度是_m/s2.在驗(yàn)證質(zhì)量一定時(shí)，加速度a和合外力F的關(guān)系時(shí)，某學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了如圖(乙)所示的aF圖象，該圖線不過原點(diǎn)，其原因是_.,答案：1.59平衡摩擦力過度,4如圖實(shí)48為“用DIS(位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī))研究加速度與力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置,(1)在該實(shí)驗(yàn)中必須采用控制變量法，應(yīng)保持_不變，用鉤碼所受的重力作為_，用DIS測(cè)小車的加速度(2)改變所掛鉤碼的數(shù)量，多次重復(fù)測(cè)量在某次實(shí)驗(yàn)中根據(jù)測(cè)得的多組數(shù)據(jù)可畫出aF關(guān)系圖線(如圖實(shí)49所示)分析此圖線的OA段可得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是_.,(單選題)此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是.A小車與軌道之間存在摩擦B導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)C所掛鉤碼的總質(zhì)量太大D所用小車的質(zhì)量太大,答案：(1)小車的總質(zhì)量(或：小車的質(zhì)量)小車所受外力(或：外力、合外力)(2)在質(zhì)量不變的條件下，加速度與合外力成正比C,5在驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)中，采用如圖實(shí)410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(dòng)的紙帶由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打上的點(diǎn)計(jì)算出(1)當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足_時(shí)，才可以認(rèn)為繩對(duì)小車的拉力大小等于盤及盤中砝碼的重力,(2)一同學(xué)在做加速度與質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(cè)出相應(yīng)的加速度，采用圖象法處理數(shù)據(jù)為了比較容易地確定出加速度a與質(zhì)量M的關(guān)系，應(yīng)該作a與_的圖象(3)如圖實(shí)411(a)所示為甲同學(xué)根據(jù)測(cè)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圖線如圖實(shí)411(b)所示，兩個(gè)同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)的哪一個(gè)物理量取值不同？_.,(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(gè)同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)的小車及車上砝碼的總質(zhì)量不同,答案：(1)Mm(2)1/M(3)沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠(4)小車及車上的砝碼的總質(zhì)量不同,6(2010江蘇高考)為了探究受到空氣阻力時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)速度隨時(shí)間的變化規(guī)律，某同學(xué)采用了“加速度與物體質(zhì)量、物體受力關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置(如圖實(shí)412所示)實(shí)驗(yàn)時(shí)，平衡小車與木板之間的摩擦力后，在小車上安裝一薄板，以增大空氣對(duì)小車運(yùn)動(dòng)的阻力,(1)往砝碼盤中加入一小砝碼，在釋放小車_(選填“之前”或“之后”)接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，在紙帶上打出一系列的點(diǎn)(2)從紙帶上選取若干計(jì)數(shù)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，得出各計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間t與速度v的數(shù)據(jù)如下表：,請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出小車的vt圖象,(3)通過對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，該同學(xué)認(rèn)為：隨著運(yùn)動(dòng)速度的增加，小車所受的空氣阻力將變大你是否同意他的觀點(diǎn)？請(qǐng)根據(jù)vt圖象簡要闡述理由,解析：本題主要考查基本儀器的使用和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，意在考查考生的探究能力和運(yùn)用圖象法處理數(shù)據(jù)的能力(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用是先接通電源，再松開紙帶，所以應(yīng)在釋放小車之前接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(2)根據(jù)t軸上的比例標(biāo)度取每一大格為0.5s；根據(jù)速度v的數(shù)據(jù)，v軸上的比例標(biāo)度取每一大格為0.05m/s；然后描點(diǎn)、光滑連線，得到一條斜率越來越小的曲線(3)因?yàn)樾甭时硎拘≤嚰铀俣鹊拇笮?，斜率越來越小，說明小車的加速度越來越小，根據(jù)牛頓第二定律得出小車所受的阻力越來越大，因此同意該同學(xué)的觀點(diǎn),答案：(1)之前(2)如圖所示,(3)同意在vt圖象中，速度越大時(shí)，加速度越小，小車受到的合力越小，則小車受空氣阻力越大,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,同學(xué)們,來學(xué)校和回家的路上要注意安全,