第第三三章章第第2 2節(jié)節(jié)理解理解教材新知教材新知把握把握熱點(diǎn)考向熱點(diǎn)考向考向一考向一考向二考向二 應(yīng)用應(yīng)用創(chuàng)新演練創(chuàng)新演練隨堂基礎(chǔ)鞏固隨堂基礎(chǔ)鞏固 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?(1)學(xué)會(huì)用控制變量法探究物理規(guī)律。學(xué)會(huì)用控制變量法探究物理規(guī)律。 (2)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。 二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理 1影響物體加速度的因素影響物體加速度的因素 物體質(zhì)量相同時(shí)，受到的合外力越大，加速度越大；物體質(zhì)量相同時(shí)，受到的合外力越大，加速度越大；受到的合外力越小，加速度越小。受到的合外力越小，加速度越小。 物體所受合外力一定時(shí)，質(zhì)量大的物體加速度小，物體所受合外力一定時(shí)，質(zhì)量大的物體加速度小，質(zhì)量小的物體加速度大。質(zhì)量小的物體加速度大。 2F與與a的求法的求法 F的求法：小車(chē)質(zhì)量越大，則小車(chē)所受拉力越接近的求法：小車(chē)質(zhì)量越大，則小車(chē)所受拉力越接近砝碼的重力。砝碼的重力。 a的求法：在小車(chē)上連接紙帶，利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在的求法：在小車(chē)上連接紙帶，利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打點(diǎn)記錄小車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況，通過(guò)測(cè)量紙帶上的點(diǎn)紙帶上打點(diǎn)記錄小車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況，通過(guò)測(cè)量紙帶上的點(diǎn)跡求出加速度的大小。跡求出加速度的大小。 3探究法探究法控制變量法控制變量法 加速度加速度a和質(zhì)量和質(zhì)量m、外力、外力F都有關(guān)系。研究它們之間的都有關(guān)系。研究它們之間的關(guān)系時(shí)，先保持質(zhì)量不變，測(cè)量物體在不同的力的作用下關(guān)系時(shí)，先保持質(zhì)量不變，測(cè)量物體在不同的力的作用下的加速度，分析加速度與力的關(guān)系；再保持物體所受外力的加速度，分析加速度與力的關(guān)系；再保持物體所受外力不變，測(cè)量不同質(zhì)量的物體在該力作用下的加速度，分析不變，測(cè)量不同質(zhì)量的物體在該力作用下的加速度，分析加速度與質(zhì)量的關(guān)系。這種先控制某些參量不變，研究另加速度與質(zhì)量的關(guān)系。這種先控制某些參量不變，研究另兩個(gè)參量之間變化關(guān)系的方法叫控制變量法。兩個(gè)參量之間變化關(guān)系的方法叫控制變量法。 三、實(shí)驗(yàn)器材三、實(shí)驗(yàn)器材 砝碼，一端有定滑輪的長(zhǎng)木板，細(xì)繩，紙帶，導(dǎo)砝碼，一端有定滑輪的長(zhǎng)木板，細(xì)繩，紙帶，導(dǎo)線(xiàn)，夾子，小盤(pán)，天平，小車(chē)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，交流電線(xiàn)，夾子，小盤(pán)，天平，小車(chē)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，交流電源，刻度尺。源，刻度尺。 四、實(shí)驗(yàn)步驟四、實(shí)驗(yàn)步驟 (1)用天平測(cè)出小車(chē)和小盤(pán)用天平測(cè)出小車(chē)和小盤(pán)(包括其中砝碼包括其中砝碼)的質(zhì)量分別為的質(zhì)量分別為M0、m0，并把數(shù)值記錄下來(lái)。，并把數(shù)值記錄下來(lái)。 (2)按圖按圖321所示將實(shí)驗(yàn)器材安裝好所示將實(shí)驗(yàn)器材安裝好(小車(chē)上不系繩小車(chē)上不系繩)。 圖圖321 (3)把長(zhǎng)木板無(wú)滑輪的一端下面墊一薄木板，以平把長(zhǎng)木板無(wú)滑輪的一端下面墊一薄木板，以平衡摩擦力。衡摩擦力。 (4)將小盤(pán)通過(guò)細(xì)繩系在小車(chē)上，接通電源放開(kāi)小將小盤(pán)通過(guò)細(xì)繩系在小車(chē)上，接通電源放開(kāi)小車(chē)，用紙帶記錄小車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況；取下紙帶并在紙帶上車(chē)，用紙帶記錄小車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況；取下紙帶并在紙帶上標(biāo)上號(hào)碼及此時(shí)所掛小盤(pán)的重力標(biāo)上號(hào)碼及此時(shí)所掛小盤(pán)的重力m0g。 (5)保持小車(chē)的質(zhì)量不變，改變小盤(pán)保持小車(chē)的質(zhì)量不變，改變小盤(pán)(包括其中砝碼包括其中砝碼)的質(zhì)量重復(fù)步驟的質(zhì)量重復(fù)步驟(4)多做幾次實(shí)驗(yàn)。每次小車(chē)從同一位多做幾次實(shí)驗(yàn)。每次小車(chē)從同一位置釋放，并記錄好相應(yīng)紙帶。置釋放，并記錄好相應(yīng)紙帶。 (6)保持小車(chē)所受合力不變，在小車(chē)上加砝碼，并保持小車(chē)所受合力不變，在小車(chē)上加砝碼，并測(cè)出小車(chē)和放上砝碼后的總質(zhì)量測(cè)出小車(chē)和放上砝碼后的總質(zhì)量M1，接通電源放開(kāi)小，接通電源放開(kāi)小車(chē)，用紙帶記錄小車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況，取下紙帶并在紙帶上車(chē)，用紙帶記錄小車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況，取下紙帶并在紙帶上標(biāo)上號(hào)碼。標(biāo)上號(hào)碼。 (7)繼續(xù)在小車(chē)上加放砝碼，重復(fù)步驟繼續(xù)在小車(chē)上加放砝碼，重復(fù)步驟(6)，多做幾，多做幾次實(shí)驗(yàn)，并記錄好相應(yīng)紙帶。次實(shí)驗(yàn)，并記錄好相應(yīng)紙帶。五、數(shù)據(jù)處理五、數(shù)據(jù)處理(1)把小車(chē)在不同力作用下產(chǎn)生的加速度填在下表中：把小車(chē)在不同力作用下產(chǎn)生的加速度填在下表中：實(shí)驗(yàn)次數(shù)實(shí)驗(yàn)次數(shù)加速度加速度a/(ms2)小車(chē)受力小車(chē)受力F/N1234圖圖322 由以上數(shù)據(jù)畫(huà)出它的由以上數(shù)據(jù)畫(huà)出它的aF關(guān)系圖像關(guān)系圖像如圖如圖322所示。所示。 通過(guò)通過(guò)aF關(guān)系圖像，我們可以得關(guān)系圖像，我們可以得出小車(chē)的加速度出小車(chē)的加速度a與力與力F成正比。成正比。 (2)把不同質(zhì)量的小車(chē)在相同力作用下產(chǎn)生的加速度把不同質(zhì)量的小車(chē)在相同力作用下產(chǎn)生的加速度填在下表中：填在下表中： 實(shí)驗(yàn)次數(shù)實(shí)驗(yàn)次數(shù)加速度加速度a/(ms2)小車(chē)質(zhì)量小車(chē)質(zhì)量M/kg1234圖圖323 六、注意事項(xiàng)六、注意事項(xiàng) (1)平衡摩擦力時(shí)不要掛重物，整個(gè)實(shí)驗(yàn)平衡了摩擦平衡摩擦力時(shí)不要掛重物，整個(gè)實(shí)驗(yàn)平衡了摩擦力后，不管以后是改變盤(pán)和砝碼的質(zhì)量還是改變小車(chē)及力后，不管以后是改變盤(pán)和砝碼的質(zhì)量還是改變小車(chē)及砝碼的質(zhì)量，都不需要重新平衡摩擦力。砝碼的質(zhì)量，都不需要重新平衡摩擦力。 (2)實(shí)驗(yàn)中必須滿(mǎn)足小車(chē)和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤(pán)和實(shí)驗(yàn)中必須滿(mǎn)足小車(chē)和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量。只有如此，砝碼和小盤(pán)的總重力才可視砝碼的總質(zhì)量。只有如此，砝碼和小盤(pán)的總重力才可視為與小車(chē)受到的拉力相等。為與小車(chē)受到的拉力相等。 (3)各紙帶上的加速度都應(yīng)是該紙帶上的平均加速度。各紙帶上的加速度都應(yīng)是該紙帶上的平均加速度。 (4)作圖像時(shí)，要使盡可能多的點(diǎn)在所作直線(xiàn)上，不在作圖像時(shí)，要使盡可能多的點(diǎn)在所作直線(xiàn)上，不在直線(xiàn)上的點(diǎn)應(yīng)盡可能地對(duì)稱(chēng)分布在所作直線(xiàn)兩側(cè)。離直線(xiàn)直線(xiàn)上的點(diǎn)應(yīng)盡可能地對(duì)稱(chēng)分布在所作直線(xiàn)兩側(cè)。離直線(xiàn)較遠(yuǎn)的點(diǎn)是錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，可舍去不予考慮。較遠(yuǎn)的點(diǎn)是錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，可舍去不予考慮。 (5)小車(chē)應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，且先接通電源再放手。小車(chē)應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，且先接通電源再放手。 七、誤差分析七、誤差分析 (1)質(zhì)量的測(cè)量、紙帶上打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)間隔距離的質(zhì)量的測(cè)量、紙帶上打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)間隔距離的測(cè)量、細(xì)繩或紙帶不與木板平行等都會(huì)造成誤差。測(cè)量、細(xì)繩或紙帶不與木板平行等都會(huì)造成誤差。 (2)因?qū)嶒?yàn)原理不完善造成誤差。本實(shí)驗(yàn)中用小盤(pán)及因?qū)嶒?yàn)原理不完善造成誤差。本實(shí)驗(yàn)中用小盤(pán)及砝碼的總重力代替小車(chē)受到的拉力砝碼的總重力代替小車(chē)受到的拉力(實(shí)際上小車(chē)受到的拉實(shí)際上小車(chē)受到的拉力要小于小盤(pán)及砝碼的總重力力要小于小盤(pán)及砝碼的總重力)，存在系統(tǒng)誤差。小盤(pán)及，存在系統(tǒng)誤差。小盤(pán)及砝碼的總質(zhì)量越接近小車(chē)的質(zhì)量，誤差就越大；反之，小砝碼的總質(zhì)量越接近小車(chē)的質(zhì)量，誤差就越大；反之，小盤(pán)及砝碼的總質(zhì)量越小于小車(chē)的質(zhì)量，誤差就越小。盤(pán)及砝碼的總質(zhì)量越小于小車(chē)的質(zhì)量，誤差就越小。 (3)平衡摩擦力不準(zhǔn)造成誤差。平衡摩擦力不準(zhǔn)造成誤差。對(duì)實(shí)驗(yàn)原理和步驟的理解對(duì)實(shí)驗(yàn)原理和步驟的理解 例例1用如圖用如圖324所示的裝置研究所示的裝置研究在作用力在作用力F一定時(shí)，小車(chē)的加速度一定時(shí)，小車(chē)的加速度a與小與小車(chē)質(zhì)量車(chē)質(zhì)量M的關(guān)系，某位同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)的關(guān)系，某位同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：步驟如下： A用天平稱(chēng)出小車(chē)和小盤(pán)的質(zhì)量；用天平稱(chēng)出小車(chē)和小盤(pán)的質(zhì)量； B按圖安裝好實(shí)驗(yàn)器材；按圖安裝好實(shí)驗(yàn)器材； C把輕繩系在小車(chē)上并繞過(guò)定滑輪懸掛小盤(pán)；把輕繩系在小車(chē)上并繞過(guò)定滑輪懸掛小盤(pán)；圖圖324 D將電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在將電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在220 V電壓的直流電源上，電壓的直流電源上，接通電源，放開(kāi)小車(chē)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)，接通電源，放開(kāi)小車(chē)，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(chē)質(zhì)量；并在紙帶上標(biāo)明小車(chē)質(zhì)量； E保持小盤(pán)及盤(pán)內(nèi)砝碼的質(zhì)量不變，增加小車(chē)上的保持小盤(pán)及盤(pán)內(nèi)砝碼的質(zhì)量不變，增加小車(chē)上的砝碼個(gè)數(shù)，并記錄每次增加后的砝碼個(gè)數(shù)，并記錄每次增加后的M值，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)；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；分析每條紙帶，測(cè)量并計(jì)算出加速度的值； G作作aM關(guān)系圖像，并由圖像確定關(guān)系圖像，并由圖像確定a、M關(guān)系。關(guān)系。 (1)該同學(xué)漏掉的重要實(shí)驗(yàn)步驟是該同學(xué)漏掉的重要實(shí)驗(yàn)步驟是_，該步驟應(yīng)，該步驟應(yīng)排在排在_步實(shí)驗(yàn)之后。步實(shí)驗(yàn)之后。 (2)在上述步驟中，有錯(cuò)誤的是在上述步驟中，有錯(cuò)誤的是_，應(yīng)把，應(yīng)把_改為改為_(kāi)。 (3)在上述步驟中，處理不恰當(dāng)?shù)氖窃谏鲜霾襟E中，處理不恰當(dāng)?shù)氖莀，應(yīng)把，應(yīng)把_改為改為_(kāi)。用圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 例例2“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖的實(shí)驗(yàn)裝置如圖325甲所示。甲所示。圖圖325 (1)在平衡小車(chē)與桌面之間摩擦力的過(guò)程中，打出了一在平衡小車(chē)與桌面之間摩擦力的過(guò)程中，打出了一條紙帶如圖乙所示。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為條紙帶如圖乙所示。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02 s。從比較清晰的點(diǎn)起，每從比較清晰的點(diǎn)起，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，量出相鄰計(jì)數(shù)個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離。該小車(chē)的加速度點(diǎn)之間的距離。該小車(chē)的加速度a_m/s2。(結(jié)果保留結(jié)果保留兩位有效數(shù)字兩位有效數(shù)字) (2)平衡摩擦力后，將平衡摩擦力后，將5個(gè)相同的砝碼都放在小車(chē)上。個(gè)相同的砝碼都放在小車(chē)上。掛上砝碼盤(pán)，然后每次從小車(chē)上取一個(gè)砝碼添加到砝碼掛上砝碼盤(pán)，然后每次從小車(chē)上取一個(gè)砝碼添加到砝碼盤(pán)中，測(cè)量小車(chē)的加速度。小車(chē)的加速度盤(pán)中，測(cè)量小車(chē)的加速度。小車(chē)的加速度a與砝碼盤(pán)中砝與砝碼盤(pán)中砝碼總重力碼總重力F的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：砝碼盤(pán)中砝碼總重力砝碼盤(pán)中砝碼總重力F(N)0.196 0.392 0.588 0.784 0.980加速度加速度a(ms2)0.691.181.662.182.70請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖326中作出中作出aF的關(guān)系圖像。的關(guān)系圖像。圖圖326 (3)根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的aF圖線(xiàn)不通過(guò)原點(diǎn)。圖線(xiàn)不通過(guò)原點(diǎn)。請(qǐng)說(shuō)明主要原因。請(qǐng)說(shuō)明主要原因。(2)根據(jù)所給數(shù)據(jù)描點(diǎn)，作出圖像如圖所示。根據(jù)所給數(shù)據(jù)描點(diǎn)，作出圖像如圖所示。 (3)小車(chē)、砝碼盤(pán)和砝碼組成的系統(tǒng)所受合外力為砝小車(chē)、砝碼盤(pán)和砝碼組成的系統(tǒng)所受合外力為砝碼盤(pán)和砝碼的總重力，而表中數(shù)據(jù)漏計(jì)了砝碼盤(pán)的重力，碼盤(pán)和砝碼的總重力，而表中數(shù)據(jù)漏計(jì)了砝碼盤(pán)的重力，導(dǎo)致合力導(dǎo)致合力F的測(cè)量值小于真實(shí)值，的測(cè)量值小于真實(shí)值，aF圖像不過(guò)原點(diǎn)。圖像不過(guò)原點(diǎn)。答案答案(1)0.16(0.15 也算對(duì)也算對(duì))(2)見(jiàn)解析圖見(jiàn)解析圖(3)未計(jì)入砝碼盤(pán)的重力未計(jì)入砝碼盤(pán)的重力