1、物理必修物理必修1滬科版課件滬科版課件 實(shí)驗(yàn)原理及誤差分析實(shí)驗(yàn)原理及誤差分析【典例【典例1 1】(2010(2010山東高考山東高考) )某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的裝某同學(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)系置來(lái)探究加速度與力的關(guān)系. .彈簧測(cè)力計(jì)固定在一合適的彈簧測(cè)力計(jì)固定在一合適的木板上，桌面的右邊緣固定木板上，桌面的右邊緣固定一支表面光滑的鉛筆以代替一支表面光滑的鉛筆以代替定滑輪，細(xì)繩的兩端分別與定滑輪，細(xì)繩的兩端分別與彈簧測(cè)力計(jì)的掛鉤和礦泉水彈簧測(cè)力計(jì)的掛鉤和礦泉水瓶連接瓶連接. .在桌面上畫(huà)出兩條平行線在桌面上畫(huà)出兩條平行線MNMN、PQPQ，并測(cè)出間距，并測(cè)出間距d.d.開(kāi)始開(kāi)始

2、時(shí)將木板置于時(shí)將木板置于MNMN處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到木板剛剛開(kāi)始處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到木板剛剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)為止，記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)運(yùn)動(dòng)為止，記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F F0 0，以此表示滑動(dòng)摩擦力，以此表示滑動(dòng)摩擦力的大小的大小. .再將木板放回原處并按住，繼續(xù)向瓶中加水后，記下再將木板放回原處并按住，繼續(xù)向瓶中加水后，記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F F1 1，然后釋放木板，并用秒表記下木板運(yùn)，然后釋放木板，并用秒表記下木板運(yùn)動(dòng)到動(dòng)到PQPQ處的時(shí)間處的時(shí)間t.t.(1)(1)木板的加速度可以用木板的加速度可以用d d、t t表示為表示為a a_；為了減小測(cè)量；為了減小測(cè)量加速度的

3、偶然誤差可以采用的方法是加速度的偶然誤差可以采用的方法是( (一種即可一種即可)_.)_.(2)(2)改變瓶中水的質(zhì)量重復(fù)實(shí)驗(yàn)，確定加速度改變瓶中水的質(zhì)量重復(fù)實(shí)驗(yàn)，確定加速度a a與彈簧測(cè)力計(jì)示與彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)數(shù)F F1 1的關(guān)系的關(guān)系. .如圖所示圖像能表示該同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是如圖所示圖像能表示該同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是_ _ ._ _ .(3)(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)是優(yōu)點(diǎn)是_._.a.a.可以改變滑動(dòng)摩擦力的大小可以改變滑動(dòng)摩擦力的大小b.b.可以更方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以更方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)c.c.可以比

4、較精確地測(cè)出摩擦力的大小可以比較精確地測(cè)出摩擦力的大小d.d.可以獲得更大的加速度以提高實(shí)驗(yàn)精度可以獲得更大的加速度以提高實(shí)驗(yàn)精度【標(biāo)準(zhǔn)解答標(biāo)準(zhǔn)解答】(1)(1)木板在繩子拉力的作用下做初速度為零的木板在繩子拉力的作用下做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由d= d= 可知：可知：a= a= 為了減小測(cè)量加為了減小測(cè)量加速度的偶然誤差可以采用的方法是保持速度的偶然誤差可以采用的方法是保持F F1 1不變，重復(fù)實(shí)驗(yàn)多不變，重復(fù)實(shí)驗(yàn)多次測(cè)量次測(cè)量d d、t t取平均值取平均值. .21at222d.t(2)(2)該實(shí)驗(yàn)原理與教材實(shí)驗(yàn)原理類(lèi)似，同樣需要滿足木板的質(zhì)該實(shí)驗(yàn)原理與教材實(shí)驗(yàn)原理

5、類(lèi)似，同樣需要滿足木板的質(zhì)量量M M遠(yuǎn)大于礦泉水瓶的質(zhì)量遠(yuǎn)大于礦泉水瓶的質(zhì)量m m，此時(shí)可認(rèn)為繩上的拉力近似等，此時(shí)可認(rèn)為繩上的拉力近似等于彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)于彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F F1 1. .本實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有平衡摩擦力，但通過(guò)題意本實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有平衡摩擦力，但通過(guò)題意可知受到的摩擦力為可知受到的摩擦力為F F0 0，木板受到的合外力為，木板受到的合外力為(F(F1 1- F- F0 0).).圖像圖像反映的是反映的是a a與與F F1 1的關(guān)系，而不是的關(guān)系，而不是a a與與(F(F1 1- F- F0 0) )的關(guān)系，所以圖像的關(guān)系，所以圖像不過(guò)原點(diǎn)不過(guò)原點(diǎn). .當(dāng)當(dāng)F F1 1增大時(shí)，即礦泉水瓶的質(zhì)量

6、增大時(shí)，即礦泉水瓶的質(zhì)量m m增大時(shí)，實(shí)驗(yàn)的增大時(shí)，實(shí)驗(yàn)的前提條件不再滿足，此時(shí)前提條件不再滿足，此時(shí)a a越大，繩上的拉力就越小于彈簧測(cè)越大，繩上的拉力就越小于彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)力計(jì)示數(shù)F F1 1，加速度增加得就越慢，圖線向下彎曲，加速度增加得就越慢，圖線向下彎曲，c c正確正確. .(3)(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)是可以更方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和比較精確地測(cè)出摩優(yōu)點(diǎn)是可以更方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和比較精確地測(cè)出摩擦力的大小，擦力的大小，b b、c c說(shuō)法是正確的；兩種實(shí)驗(yàn)方法都不可以改說(shuō)法是正確的；兩種實(shí)驗(yàn)方

7、法都不可以改變滑動(dòng)摩擦力的大小，變滑動(dòng)摩擦力的大小，a a錯(cuò)誤；通過(guò)錯(cuò)誤；通過(guò)(2)(2)中分析可以知道當(dāng)加中分析可以知道當(dāng)加速度增大時(shí)，實(shí)驗(yàn)條件便不再滿足，此時(shí)實(shí)驗(yàn)誤差變大，速度增大時(shí)，實(shí)驗(yàn)條件便不再滿足，此時(shí)實(shí)驗(yàn)誤差變大，d d說(shuō)說(shuō)法錯(cuò)誤法錯(cuò)誤. .答案：答案：(1)2 d/t(1)2 d/t2 2 保持保持F F1 1不變，重復(fù)實(shí)驗(yàn)多次測(cè)量，求平均不變，重復(fù)實(shí)驗(yàn)多次測(cè)量，求平均值值 (2)c (3)b(2)c (3)b、c c 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理【典例典例2 2】(2011(2011巢湖高一檢測(cè)巢湖高一檢測(cè)) )在做在做“探究加速度和力、質(zhì)探究加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)

8、中，保持小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量不變，測(cè)得的實(shí)驗(yàn)中，保持小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量不變，測(cè)得小車(chē)的加速度小車(chē)的加速度a a和拉力和拉力F F的數(shù)據(jù)如表所示的數(shù)據(jù)如表所示(1)(1)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系上作出根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系上作出a-Fa-F圖像；圖像；(2)(2)圖像斜率的物理意義是圖像斜率的物理意義是_._.(3)(3)小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量為小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量為_(kāi)kg._kg.(4)(4)圖線圖線( (或延長(zhǎng)線或延長(zhǎng)線) )與與F F軸截距的物理意義是軸截距的物理意義是_ _ _. _.【標(biāo)準(zhǔn)解答標(biāo)準(zhǔn)解答】(1)(1)根據(jù)所給數(shù)據(jù)根據(jù)所給數(shù)據(jù)在所給坐標(biāo)系中準(zhǔn)確描點(diǎn)，作在所給坐標(biāo)系中準(zhǔn)確描點(diǎn)，作出的出

9、的a-Fa-F圖像如圖所示圖像如圖所示. .(2)(2)根據(jù)根據(jù)(1)(1)中圖像可知，保持中圖像可知，保持小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量不變，小小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量不變，小車(chē)的加速度車(chē)的加速度a a和拉力和拉力F F成正比；成正比；若保持力若保持力F F不變，改變小車(chē)和不變，改變小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量，通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究可知小車(chē)的加速度砝碼的總質(zhì)量，通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究可知小車(chē)的加速度a a與小車(chē)和砝與小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量成反比；因此可以判斷碼的總質(zhì)量成反比；因此可以判斷(1)(1)中圖像斜率表示小車(chē)和中圖像斜率表示小車(chē)和砝碼總質(zhì)量的倒數(shù)砝碼總質(zhì)量的倒數(shù). .(3)(3)由由(1)(1)中圖像可得：中圖像可得： = = 解得

10、解得M=1 kg.M=1 kg.(4)(4)由由a-Fa-F圖像可知圖像可知, ,當(dāng)力當(dāng)力F=0.1 NF=0.1 N時(shí)時(shí), ,小車(chē)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)小車(chē)開(kāi)始運(yùn)動(dòng), ,說(shuō)明此時(shí)說(shuō)明此時(shí)小車(chē)受到的阻力為小車(chē)受到的阻力為0.1 N.0.1 N.答案：答案：(1)(1)見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)解答見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)解答 (2)(2)小車(chē)和砝碼總質(zhì)量的倒數(shù)小車(chē)和砝碼總質(zhì)量的倒數(shù) (3)1 (4)(3)1 (4)小車(chē)受到的阻力為小車(chē)受到的阻力為0.1 N0.1 N1MaF，1. 1. 在利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，在利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，以下做法正確的是以下做法正確的是( )( )A.A.平衡摩擦

11、力時(shí)，應(yīng)將重物用細(xì)繩通過(guò)定滑輪系在小車(chē)上平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將重物用細(xì)繩通過(guò)定滑輪系在小車(chē)上B.B.每次改變小車(chē)的質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力每次改變小車(chē)的質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力C.C.實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開(kāi)小車(chē)，后接通電源實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開(kāi)小車(chē)，后接通電源D.“D.“重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量”這一條件如不滿足，對(duì)這一條件如不滿足，對(duì)探究過(guò)程也不會(huì)產(chǎn)生影響探究過(guò)程也不會(huì)產(chǎn)生影響【解析解析】選選B.B.平衡摩擦力時(shí)，不可把重物用細(xì)繩通過(guò)定滑輪平衡摩擦力時(shí)，不可把重物用細(xì)繩通過(guò)定滑輪系在小車(chē)上，即不對(duì)小車(chē)施加拉力系在小車(chē)上，即不對(duì)小車(chē)施加拉力, ,在木板無(wú)滑輪的一端下面在木板無(wú)滑

12、輪的一端下面墊一薄木塊，反復(fù)移動(dòng)其位置，直到拖在小車(chē)后面的紙帶上墊一薄木塊，反復(fù)移動(dòng)其位置，直到拖在小車(chē)后面的紙帶上打出的點(diǎn)間距均勻?yàn)橹勾虺龅狞c(diǎn)間距均勻?yàn)橹? ,設(shè)木板的傾角為設(shè)木板的傾角為，則平衡摩擦力后，則平衡摩擦力后有有mg sin = mg cos mg sin = mg cos ，即，即 = arctan = arctan ，與小與小車(chē)的質(zhì)量無(wú)關(guān)，故每次改變小車(chē)的質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡車(chē)的質(zhì)量無(wú)關(guān)，故每次改變小車(chē)的質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力摩擦力,A,A錯(cuò)誤，錯(cuò)誤，B B正確；實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)正確；實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后再放開(kāi)小車(chē)器打點(diǎn)穩(wěn)定后再

13、放開(kāi)小車(chē),C,C錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)要求重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)要求重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量，因?yàn)橹挥羞@樣，重物的重力才近似等于細(xì)繩于小車(chē)的質(zhì)量，因?yàn)橹挥羞@樣，重物的重力才近似等于細(xì)繩對(duì)小車(chē)的拉力，對(duì)小車(chē)的拉力，D D錯(cuò)誤錯(cuò)誤. .2.(20112.(2011汕頭高一檢測(cè)汕頭高一檢測(cè)) )在在“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”這一實(shí)驗(yàn)中，有兩位同學(xué)通過(guò)測(cè)量，分別作出這一實(shí)驗(yàn)中，有兩位同學(xué)通過(guò)測(cè)量，分別作出a-Fa-F圖像，如圖圖像，如圖a a、b b中的中的A A、B B線所示，試分析：線所示，試分析：(1)A(1)A線不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是線不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是 _ _ ；(

14、2)B(2)B線不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是線不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是 _ ._ .【解析解析】(1)A(1)A線在線在F F軸上有一定的截距，表明軸上有一定的截距，表明F F達(dá)到一定的值達(dá)到一定的值后小車(chē)才開(kāi)始有加速度，這是由沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦后小車(chē)才開(kāi)始有加速度，這是由沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足引起的力不足引起的. .(2)B(2)B線在線在a a軸上有一定的截距，表明軸上有一定的截距，表明F F為零即不加為零即不加F F時(shí)小車(chē)已經(jīng)時(shí)小車(chē)已經(jīng)有了一定的加速度，這是平衡摩擦力時(shí)木板傾角太大，即平有了一定的加速度，這是平衡摩擦力時(shí)木板傾角太大，即平衡摩擦力過(guò)度引起的衡摩擦力過(guò)度引起的. .答

15、案：答案：(1)(1)沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足(2)(2)平衡摩擦力過(guò)度平衡摩擦力過(guò)度3.(20113.(2011廣州高一檢測(cè)廣州高一檢測(cè)) )探究物體的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系探究物體的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)如下：實(shí)驗(yàn)如下：(1)(1)在探究物體的加速度與力的關(guān)系時(shí)，應(yīng)保持在探究物體的加速度與力的關(guān)系時(shí)，應(yīng)保持_不變，不變，改變施加在物體上的水平拉力改變施加在物體上的水平拉力F F，測(cè)出相對(duì)應(yīng)的加速度，測(cè)出相對(duì)應(yīng)的加速度a.a.(2)(2)在探究物體的加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，應(yīng)保持在探究物體的加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，應(yīng)保持_不變，改變物體的質(zhì)量不變，

16、改變物體的質(zhì)量m m，測(cè)出相對(duì)應(yīng)的加速度，測(cè)出相對(duì)應(yīng)的加速度a.a.(3)(3)如果如果 a- a- 圖像是通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的一條直線，則說(shuō)明圖像是通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的一條直線，則說(shuō)明_._.1mA.A.物體的加速度物體的加速度a a與其質(zhì)量與其質(zhì)量m m成正比成正比B.B.物體的加速度物體的加速度a a與其質(zhì)量與其質(zhì)量m m成反比成反比C.C.物體的質(zhì)量物體的質(zhì)量m m與其加速度與其加速度a a成反比成反比D.D.物體的質(zhì)量物體的質(zhì)量m m與其加速度與其加速度a a成反比成反比【解析解析】探究物體的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時(shí)利用控制變探究物體的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時(shí)利用控制變量法量法. .(1)(1)

17、在探究物體的加速度與力的關(guān)系時(shí)，應(yīng)保持質(zhì)量不變，改在探究物體的加速度與力的關(guān)系時(shí)，應(yīng)保持質(zhì)量不變，改變施加在物體上的水平拉力變施加在物體上的水平拉力F F，測(cè)出相對(duì)應(yīng)的加速度，測(cè)出相對(duì)應(yīng)的加速度a.a.(2)(2)在探究物體的加速度與物體的質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，應(yīng)保持力不在探究物體的加速度與物體的質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，應(yīng)保持力不變，改變物體的質(zhì)量變，改變物體的質(zhì)量m m，測(cè)出相對(duì)應(yīng)的加速度，測(cè)出相對(duì)應(yīng)的加速度a.a.(3)(3)數(shù)據(jù)處理時(shí)應(yīng)畫(huà)出數(shù)據(jù)處理時(shí)應(yīng)畫(huà)出a-Fa-F和和a- a- 圖像得出物體的加速度與力、圖像得出物體的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，如果質(zhì)量的關(guān)系，如果a- a- 圖像是通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的一條直線

18、，則圖像是通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的一條直線，則說(shuō)明物體的加速度說(shuō)明物體的加速度a a與其質(zhì)量與其質(zhì)量m m成反比，成反比，B B正確正確. .答案：答案：(1)(1)質(zhì)量質(zhì)量 (2)(2)力力 (3)B(3)B1m1m4.4.在在“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”實(shí)驗(yàn)中，我們得到了實(shí)驗(yàn)中，我們得到了如圖所示的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)圖像如圖所示的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)圖像a a、b b，描述加速度與質(zhì)量關(guān)系的圖，描述加速度與質(zhì)量關(guān)系的圖線是線是_，描述加速度與力的關(guān)系的圖線是，描述加速度與力的關(guān)系的圖線是_._.【解析解析】a a圖中的圖像為經(jīng)過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，表明加速度圖中的圖像為經(jīng)過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，表明加速

19、度a a與橫坐標(biāo)軸所表示的物理量成正比，即與橫坐標(biāo)軸所表示的物理量成正比，即a a圖描述了加速度與力圖描述了加速度與力的關(guān)系的關(guān)系.b.b圖為雙曲線的一支，表明加速度與橫坐標(biāo)軸所表示圖為雙曲線的一支，表明加速度與橫坐標(biāo)軸所表示的物理量成反比，故的物理量成反比，故b b圖描述了加速度與質(zhì)量的關(guān)系圖描述了加速度與質(zhì)量的關(guān)系. .答案：答案：b ab a5.(20105.(2010江蘇高考江蘇高考) )為了探究受到空氣阻力時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)速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、加速度與物體質(zhì)量、物體受力關(guān)系物體受力關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)驗(yàn)裝置( (如圖所示如圖所示).).實(shí)驗(yàn)時(shí)，平衡小車(chē)與實(shí)驗(yàn)時(shí)，平衡小車(chē)與木板之間的摩擦力后，在小車(chē)上安裝一薄板，以增大空氣對(duì)木板之間的摩擦力后，在小車(chē)上安裝一薄板，以增大空氣對(duì)小車(chē)運(yùn)動(dòng)的阻力小車(chē)運(yùn)動(dòng)的阻力. .(1)(1)往砝碼盤(pán)中加入一小砝碼，在釋放小車(chē)往砝碼盤(pán)中加入一小砝碼，在釋放小車(chē)_(_(選填選填“之之前前”或或“之后之后”) )接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器