備考2025屆高考物理一輪復(fù)習(xí)講義第三章運動和力的關(guān)系實驗四探究加速度與物體受力物體質(zhì)量的關(guān)系命題點1教材原型實驗

試驗四探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系核心考點五年考情命題分析預(yù)料試驗原理和數(shù)據(jù)處理2024：浙江6月T17（1）；2024：北京T15；2024：北京T15，浙江7月T17（1），浙江1月T171.考裝置：器材安裝正誤，摩擦力的平衡，質(zhì)量要求等.2.測定a：依據(jù)紙帶用逐差法或依據(jù)光電門數(shù)據(jù)計算加速度.3.求結(jié)論：作出a－F或a－1M圖像，并得出結(jié)論4.析成因：推斷異樣圖像的可能成因.試驗誤差分析2024：全國ⅡT22創(chuàng)新試驗2024：湖北T11；2024：山東T13；2024：福建T12；2024：山東T13；2024：全國ⅡT221.試驗?zāi)康模?）學(xué)會用限制變量法探討物理規(guī)律.（2）探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系.（3）駕馭利用圖像處理數(shù)據(jù)的方法.2.試驗原理（1）保持質(zhì)量不變，探究加速度跟[1]合力的關(guān)系.（2）保持合力不變，探究加速度與[2]質(zhì)量的關(guān)系.（3）作出a－F圖像和a－1m圖像，確定a與F、m的關(guān)系3.試驗器材小車、槽碼、細(xì)繩、一端附有定滑輪的長木板、墊木、打點計時器、學(xué)生電源、導(dǎo)線、紙帶、天平、刻度尺、坐標(biāo)紙.4.試驗過程（1）測量：用天平測量槽碼的質(zhì)量m'和小車的質(zhì)量m.（2）安裝：依據(jù)如圖所示裝置把試驗器材安裝好，只是不把懸掛槽碼的細(xì)繩系在小車上（即不給小車[3]牽引力）.（3）平衡摩擦力：在長木板不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木塊，使小車能[4]勻速下滑.（4）操作：①槽碼通過細(xì)繩繞過定滑輪系于小車上，先[5]接通電源后[6]釋放小車，斷開電源，取下紙帶，編號碼.②保持小車的質(zhì)量m不變，變更槽碼的質(zhì)量m'，重復(fù)步驟①.③在每條紙帶上選取一段比較志向的部分，計算加速度a.④描點作圖，作a－F的圖像.⑤保持槽碼的質(zhì)量m'不變，變更小車質(zhì)量m，重復(fù)步驟①和③，作a－1m圖像5.數(shù)據(jù)處理（1）利用逐差法或v－t圖像法求a.（2）以a為縱軸，F(xiàn)為橫軸，描點、畫線，假如該線為過原點的直線，說明a與F成正比.（3）以a為縱軸，1m為橫軸，描點、畫線，假如該線為過原點的直線，就能判定a與m成反比6.留意事項（1）起先試驗前首先平衡摩擦力：適當(dāng)墊高木板不帶定滑輪的一端，使小車的重力沿斜面方向的分力正好平衡[7]小車和紙帶受到的摩擦力.在平衡摩擦力時，不要把懸掛槽碼的細(xì)繩系在小車上，讓小車?yán)┻^打點計時器的紙帶勻速運動.（2）試驗過程中不用重復(fù)平衡摩擦力.（3）試驗必需保證的條件：[8]m?m'.（4）一先一后一按：變更拉力或小車質(zhì)量后，每次起先時小車應(yīng)盡量靠近[9]打點計時器，并應(yīng)先[10]接通電源，后[11]釋放小車，且應(yīng)在小車到達(dá)定滑輪前按住小車.7.誤差分析（1）試驗原理不完善：本試驗用槽碼的總重力m'g代替小車的拉力，而事實上小車所受的拉力要小于槽碼的總重力.（2）平衡摩擦力不精確、質(zhì)量測量不精確、計數(shù)點間距離測量不精確、紙帶和細(xì)繩不嚴(yán)格與木板平行都會引起誤差.研透高考明確方向命題點1教材原型試驗1.[試驗原理與器材/2024山東日照校際聯(lián)合考試]在探究加速度與物體所受合力和質(zhì)量間的關(guān)系時，接受如圖甲所示的試驗裝置，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a可通過小車拖動的紙帶由打點計時器打出的點計算得出.（1）一組同學(xué)先保持盤及盤中砝碼的質(zhì)量確定，探究小車的加速度與其質(zhì)量的關(guān)系，以下做法正確的是CD.A.平衡摩擦力時，應(yīng)將盤及盤中的砝碼用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上B.試驗時，先放開小車，再接通打點計時器的電源C.每次變更小車的質(zhì)量時，不須要重新平衡摩擦力D.當(dāng)M?m時才可以認(rèn)為細(xì)繩對小車的拉力大小與盤和盤中砝碼的重力大小相等（2）保持小車及車中砝碼的質(zhì)量M確定，探究小車的加速度與其所受合力的關(guān)系時，由于平衡摩擦力時操作不當(dāng)，兩位同學(xué)得到的a－F關(guān)系圖像分別如圖乙和圖丙所示（a是小車的加速度，F(xiàn)是細(xì)繩作用于小車的拉力）.其緣由分別是：圖乙傾角過大（平衡摩擦力過度也可），圖丙傾角過?。ㄆ胶饽Σ亮Σ蛔阋部桑?解析（1）平衡摩擦力時，不能將盤及盤中的砝碼用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上，A錯誤；試驗時，應(yīng)先接通電源，再釋放小車，B錯誤；平衡摩擦力時，小車在木板上滿意mgsinθ＝μmgcosθ，變更小車質(zhì)量時不須要重新平衡摩擦力，C正確；依據(jù)牛頓其次定律得，整體的加速度a＝mgM＋m，則細(xì)繩的拉力T＝Ma＝MM＋mmg，當(dāng)M（2）由圖乙可知，F(xiàn)為零時，加速度不為零，可知平衡摩擦力過度，即平衡摩擦力時長木板的傾角過大.由圖丙可知，a為零時，F(xiàn)大于零，沒有完全平衡摩擦力，即平衡摩擦力時長木板的傾角過小.2.[數(shù)據(jù)處理與誤差分析]某試驗小組利用如圖甲所示的裝置“探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系”.圖甲（1）試驗中除須要小車、砝碼、托盤、細(xì)繩、附有定滑輪的長木板、墊木、打點計時器、低壓溝通電源、兩根導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、坐標(biāo)紙之外，還須要天平、刻度尺.（2）某同學(xué)以小車和車上砝碼的總質(zhì)量的倒數(shù)1M為橫軸，小車的加速度a為縱軸，在坐標(biāo)紙上作出的a－1M圖像如圖乙所示.由圖乙可分析得出：加速度與質(zhì)量成反比關(guān)系（選填“正比”或“反比”）；圖線不過原點說明試驗有誤差，引起這一誤差的主要緣由是平衡摩擦力時長木板的傾角過大 圖乙圖丙（3）有一組同學(xué)在保持小車及車中砝碼的質(zhì)量確定的條件下，探究加速度a與所受外力F的關(guān)系，他們在木板水平及傾斜兩種狀況下分別做了試驗，得到了兩條a－F圖線，如圖丙所示.圖線①（選填“①”或“②”）是在軌道傾斜狀況下得到的；小車及車中砝碼的總質(zhì)量m＝0.5kg.（4）試驗小組先保持小車質(zhì)量為m1不變，變更小車所受的拉力F，得到a隨F變更的規(guī)律如圖丁中直線A所示，然后試驗小組換用另一質(zhì)量為m2的小車，重復(fù)上述操作，得到如圖丁所示的直線B，由圖可知，m1小于m2（選填“大于”或“小于”）.圖丁（5）在探討加速度與質(zhì)量的關(guān)系時，要保持托盤及盤中砝碼的質(zhì)量不變.若托盤及盤中砝碼的質(zhì)量m與小車的總質(zhì)量M間的關(guān)系不滿意M?m，由試驗數(shù)據(jù)作出a和1M＋m的圖線，則圖線應(yīng)如圖中的C解析（1）試驗中須要用托盤和砝碼的總重力表示小車受到的拉力，故需測量托盤的質(zhì)量，所以還須要天平.試驗中須要用刻度尺測量紙帶上點跡間的距離，所以還須要刻度尺.（2）由圖乙知a－1M圖像是一條傾斜直線，a與M成反比；圖線在a軸上有正截距，這是由于平衡摩擦力時木板的傾角過大（3）由圖丙中圖線①可知，當(dāng)F＝0時，a≠0，即細(xì)繩上沒有拉力時小車就有加速度，所以圖線①是在木板傾斜狀況下得到的.依據(jù)F＝ma得a－F圖像的斜率k＝1m，由a－F圖像得圖像斜率k＝2kg－1，所以m＝（4）由于a－F圖像的斜率k＝1m，所以m1＜m2（5）在探討加速度與質(zhì)量的關(guān)系時，由于補(bǔ)償了阻力，所以圖像過原點，分別對小車和托盤及盤中砝碼受力分析，由牛頓其次定律可得FT＝Ma，mg－FT＝ma，聯(lián)立解