高中物理一輪復習課件：實驗：探究加速度與物體受力、物體質量的關系

1、探究加速度與物體受力、物體質量的關系 把握經典實驗方案一、基本原理與操作原理裝置圖探究方法控制變量法操作要領(1)平衡：用阻力補償法平衡摩擦力(改變小車或槽碼質量，無需重新平衡摩擦力)。(2)質量：槽碼的質量遠小于小車質量(若使用力傳感器，或以小車與槽碼的系統(tǒng)為研究對象無需滿足此要求)。(3)要測量的物理量小車與其上砝碼的總質量(用天平測量)。小車受到的拉力(約等于槽碼的重力)。小車的加速度(根據(jù)紙帶用逐差法或根據(jù)光電門數(shù)據(jù)計算加速度)。(4)其他：細繩與長木板平行；小車從靠近打點計時器的位置釋放，在到達定滑輪前按住小車，實驗時先接通電源，后釋放小車。續(xù)表 融通多彩實驗方案粵教版新教材探究加速

2、度與力、質量的定量關系實驗裝置圖要點解讀1用氣墊導軌替代長木板做實驗，不用再平衡滑塊的摩擦力。2利用光電門和數(shù)字計時器來計算滑塊通過光電門的速度。3利用小桶內加入橡皮泥來改變滑塊所受的合外力。4共同的注意事項(1)保證細繩與長木板或氣墊導軌平行。(2)滿足Mm，以確保細繩的拉力近似等于懸掛的槽碼或小桶和橡皮泥的重力。5一致的誤差分析思路(1)偶然誤差質量測量及其他數(shù)據(jù)測量不準確。描點、連線不準確。(2)系統(tǒng)誤差本實驗用槽碼或小桶和橡皮泥的重力作為細繩的拉力屬于實驗原理不完善引起 的誤差。一、基礎考法保住分考查點(一)實驗原理與操作1某實驗小組利用圖1所示的裝置探究加速度與物體受力、物體質量的關

3、系。(1)下列做法正確的是_(填字母代號)。A調節(jié)滑輪的高度，使牽引木塊的細繩與長木板保持平行B在調節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動摩擦力時，將裝有砝碼的砝碼桶通過定滑輪拴在木塊上C實驗時，先放開木塊再接通打點計時器的電源D通過增減木塊上的砝碼改變質量時，不需要重新調節(jié)木板傾斜度(2)為使砝碼桶及桶內砝碼的總重力在數(shù)值上近似等于木塊運動時受到的拉力，應滿足的條件是砝碼桶及桶內砝碼的總質量_(選填“遠大于”“遠小于”或“近似等于”)木塊和木塊上砝碼的總質量。(3)甲、乙兩同學在同一實驗室，各取一套圖1的裝置放在水平桌面上，木塊上均不放砝碼，在沒有平衡摩擦力的情況下，研究加速度a與拉力F的關系，分別

4、得到圖2中甲、乙兩條直線。設甲、乙用的木塊質量分別為m甲、m乙，甲、乙用的木塊與木板間的動摩擦因數(shù)分別為甲、乙，由圖2可知，m甲_m乙，甲_乙(均選填“”“”或“”)。解析：(1)實驗中細繩要保持與長木板平行，A正確；平衡摩擦力時不能將裝有砝碼的砝碼桶通過定滑輪拴在木塊上，這樣無法平衡摩擦力，B錯誤；實驗時應先接通電源再放開木塊，C錯誤；平衡摩擦力后，改變木塊上的砝碼的質量時，不需要重新平衡摩擦力，D正確。答案：(1)AD(2)遠小于(3)關鍵點撥(1)長木板上滑輪的高度可以調節(jié)，以使牽引小車(木塊)的細繩與長木板保持平行。(2)平衡摩擦力：平衡摩擦力時，要調出一個合適的斜面，使小車(木塊)的

5、重力沿著斜面方向的分力正好平衡小車(木塊)受的摩擦阻力。此時，不要把懸掛砝碼桶的細繩系在小車(木塊)上，即不要給小車(木塊)加任何牽引力，要讓小車(木塊)拖著紙帶運動。(3)實驗條件：Mm。只有如此，砝碼桶和砝碼的總重力mg才可視為小車(木塊)受到的拉力。(4)一先一后：改變拉力和小車(木塊)質量后，每次開始時小車(木塊)應盡量靠近打點計時器，并應先接通電源，后放開小車(木塊)，且應在小車(木塊)到達滑輪前按住小車(木塊)。(5)如果沒有平衡摩擦力，則其a-F圖線將不是一條過原點的直線，而是一條與F軸有交點的傾斜直線?？疾辄c(二)數(shù)據(jù)處理和誤差分析2某實驗小組利用如圖1所示的裝置“探究加速度與

6、物體受力、物體質量的關系”。(1)實驗中除了需要小車、砝碼、托盤、細繩、附有定滑輪的長木板、墊木、打點計時器、低壓交流電源、兩根導線、復寫紙、紙帶之外，還需要_、_。答案：(1)天平刻度尺(2)反比過大(3)0.5二、創(chuàng)新考法不失分創(chuàng)新角度(一)實驗目的的創(chuàng)新1兩位同學采用如圖所示的裝置測定物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)。實驗中，他們使物塊在重物的牽引下由靜止開始運動，當重物落地后，物塊再運動一段距離后停在水平桌面上，用打點計時器和紙帶記錄物塊的運動。(1)實驗時，甲同學測量出重物的質量為M，物塊的質量為m，他選擇了一條點跡清晰的紙帶測量，計算出物塊加速過程中的加速度大小為a；已知重力加速度為g，甲

7、同學忽略滑輪質量和繩與滑輪間的摩擦，得出物塊和桌面間的動摩擦因數(shù)表達式為_(用M、m、a、g表示)。(2)如圖所示為乙同學選取的一段紙帶，1、2、3、4、5是他選取的計數(shù)點，相鄰兩個計數(shù)點之間還有四個點未畫出。已知打點計時器電源的頻率為50 Hz，當?shù)氐闹亓铀俣却笮?.8 m/s2。利用紙帶測得的數(shù)據(jù)可求出該物塊減速運動過程中的加速度大小a_m/s2，物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)_。(計算結果均保留到小數(shù)點后2位)創(chuàng)新點分析(1)根據(jù)測量的加速度大小，結合牛頓第二定律得出物塊與桌面的動摩擦因數(shù)。(2)重物落地后，物塊水平方向只受滑動摩擦力作用做勻減速直線運動。2(2021福建高考)某實驗小組利

8、用圖(a)所示的實驗裝置探究空氣阻力與速度的關系，實驗過程如下：(1)首先將未安裝薄板的小車置于帶有定滑輪的木板上，然后將紙帶穿過打點計時器與小車相連。(2)用墊塊將木板一端墊高，調整墊塊位置，平衡小車所受摩擦力及其他阻力。若某次調整過程中打出的紙帶如圖(b)所示(紙帶上的點由左至右依次打出)，則墊塊應該_(填“往左移”“往右移”或“固定不動”)。(3)在細繩一端掛上鉤碼，另一端通過定滑輪系在小車前端。(4)把小車靠近打點計時器，接通電源，將小車由靜止釋放。小車拖動紙帶下滑，打出的紙帶一部分如圖(c)所示。已知打點計時器所用交流電的頻率為50 Hz，紙帶上標出的每兩個相鄰計數(shù)點之間還有4個打出

9、的點未畫出。打出F點時小車的速度大小為_ m/s(結果保留2位小數(shù))。(5)保持小車和鉤碼的質量不變，在小車上安裝一薄板。實驗近似得到的某時刻起小車v-t圖像如圖(d)所示，由圖像可知小車加速度大小_(填“逐漸變大”“逐漸變小”或“保持不變”)。據(jù)此可以得到的實驗結論是_。創(chuàng)新點分析借助“探究加速度與物體受力、物體質量的關系”的實驗裝置來探究空氣阻力與速度的關系，屬于教材實驗的拓展。答案：(2)往右移(4)0.15(5)逐漸變小空氣阻力隨速度增大而增大創(chuàng)新角度(二)實驗器材的創(chuàng)新3某實驗小組采用如圖甲所示的實驗裝置探究力與加速度的關系。實驗時滑塊在細線拉力的作用下沿軌道運動，滑塊受到的拉力由力

10、傳感器讀出，位移傳感器發(fā)射部分固定在滑塊上隨滑塊運動，位移傳感器接收部分固定在軌道上，能讀出滑塊的位移隨時間的變化規(guī)律。(1)實驗中_(填“需要”或“不需要”)重物的質量m與滑塊的質量M滿足Mm。(2)如果滑塊的位移與時間的關系式為x0.6t2，則滑塊的加速度a_m/s2。(3)用正確的實驗方法測得實驗數(shù)據(jù)，作出a-F圖線如圖乙所示。由圖中的a-F圖線可知滑塊受到的摩擦力大小為_N。創(chuàng)新點分析(1)利用位移傳感器得出滑塊的位移隨時間變化的規(guī)律，進而得出滑塊的加速度。(2)利用力傳感器測出滑塊受到細線拉力大小。答案：(1)不需要(2)1.2(3)0.4創(chuàng)新角度(三)實驗原理的創(chuàng)新4(2022海南

11、高三調研)某物理興趣小組用如圖所示裝置探究加速度與合外力關系。已知當?shù)刂亓铀俣葹間。(1)實驗步驟如下：第1步：把長木板不帶滑輪一端用鉸鏈固定在水平桌面上，另一端用墊塊墊起一定高度。兩光電門固定在木板上，且光電門1和2距離較遠，光電門1距離小滑塊(帶遮光條)比較近。第2步：通過調整沙桶內細沙的質量，直至給小滑塊一個沿木板向下的初速度，小滑塊勻速下滑，即觀察到遮光條通過兩光電門的時間_(填“相等”或“不相等”)為止。第3步：去掉小沙桶，把小滑塊緊挨小滑輪由靜止釋放，記錄遮光條(遮光條寬度為d)通過光電門2的時間t，同時測量出沙桶(包括里面的細沙)質量m。第4步：改變墊塊的位置，重復第2、3兩步

12、。(2)在實驗步驟第3步中，小滑塊通過光電門2的速度為_；去掉小沙桶，把小滑塊緊挨小滑輪由靜止釋放后，小滑塊所受到的合外力為_。(用題中所給的字母表示)。(3)設小滑塊(包括遮光條)質量為M，小滑塊釋放點到光電門2距離為x，若關系式m_成立，可得質量一定時，加速度與合外力成正比。創(chuàng)新點分析(1)利用光電門測滑塊的速度。(2)通過調整沙桶內細沙的質量，使小滑塊勻速下滑，從而得到滑塊單獨下滑時的合外力。(3)根據(jù)m的關系式判斷加速度與合外力的關系。B將打點計時器的紙帶連在小車上，通過紙帶上打出的點來測量加速度aC讓兩輛相同的小車同時做初速度為零且加速度不同的勻加速直線運動，并同時停下，那么它們的位移之比就等于加速度之比，測量(或比較)加速度就轉換為測量(或比較)位移了(3)實驗中用如圖甲所示的裝置，補償打點計時器對小車的阻力和其他阻力的具體做法是：將小車放在木板上，后面固定一條紙帶，紙帶穿過打點計時器。把木板一端墊高，調節(jié)木板的傾斜度，使小車在不受繩的拉力時能拖動紙帶沿木板做_(選填“勻速”或“勻加速”)直線運動。(4)該實驗中“細線作用于小車的拉力F等于沙和桶所受的總重力mg”是有“條件”的。已知小車和車上砝碼的總質量為M、沙和桶的質量為m，不計摩擦阻力與空氣的阻力，請將小車和車上砝碼