第3章 实验4 探究加速度与力、质量的关系-2022新高考物理一轮复习【名师导航】配套Word教参(人教版)

实验四　探究加速度与力、质量的关系 1．实验方法：控制变量法。 2．平衡摩擦力：不悬挂槽码，但小车连着纸带。 3．不重复：改变F或M时不需要重复平衡摩擦力。 4．实验条件：M≫m，即小车的质量M远大于槽码总质量m，槽码的总重力才可视为小车受到的拉力。 5．一先一后一按住：先接通电源，后释放小车，且在小车到达定滑轮前按住小车。 6．作图：作图时两轴标度比例要适当，各量须采用国际单位。 1．因实验原理不完善引起的误差：本实验用槽码的总重力mg代替小车所受的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于槽码的总重力。 2．平衡摩擦力不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差。 考点1　实验思路与实验操作 某实验小组利用如图1所示的实验装置探究加速度与力、质量的关系。 图1 (1)下列做法正确的是________(填字母代号)。 A. 调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行 B. 在调节木板倾斜度以平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上 C. 实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源 D. 通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度 (2)为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量________(选填“远大于”“远小于”或“近似等于”)木块和木块上砝码的总质量。 图2 (3)甲、乙两同学在同一实验室，各取一套如图1所示的装置放在水平桌面上，木块上均不放砝码，在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度a与拉力F的关系，分别得到图2中甲、乙两条直线。设甲、乙所用的木块质量分别为m甲、m乙，甲、乙所用的木块与木板间的动摩擦因数分别为μ甲、μ乙，由图2可知，m甲________m乙，μ甲________μ乙。(均选填“>”“<”或“＝”) 【自主解答】 解析：(1)实验中细绳要保持与长木板平行，A项正确；平衡摩擦力时不能将装有砝码的砝码桶通过细绳绕过定滑轮拴在木块上，这样无法平衡摩擦力，B项错误；实验时应先接通电源再放开木块，C项错误；平衡摩擦力后，改变木块上的砝码质量后不需要再重新平衡摩擦力，D项正确。 (2)由整体法和隔离法得到绳的拉力F＝Ma＝Mmg，可见，当砝码桶和桶内砝码的总质量m远小于木块和木块上砝码的总质量M时，可得F≈mg。＝ (3)不平衡摩擦力时，有F－μmg＝ma，得a＝－μg，图线的斜率大的木块的质量小，纵轴截距绝对值大的动摩擦因数大，因此m甲＜m乙，μ甲＞μ乙。 答案：(1)AD　(2)远小于　(3)<　> 【核心归纳】 1．实验操作的三点提醒 (1)平衡木块的滑动摩擦力时，砝码桶不能拴在木块上。 (2)改变木块质量时，不需要重新平衡摩擦力。 (3)实验过程中，应先接通电源，再放开木块。 2．对实验思路的理解 (1)平衡木块的摩擦力后，细绳的拉力即为木块所受的合外力。 (2)只有满足砝码桶及桶内砝码的总质量远小于木块和木块上砝码的总质量时，细绳的拉力才近似等于砝码桶及桶内砝码的总重力。 考点2　数据分析及误差分析 某物理课外小组利用图甲中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系。图中，置于实验台上的长木板水平放置，其右端固定一定滑轮；轻绳跨过定滑轮，一端与放在木板上的小车相连，另一端可悬挂钩码。本实验中可用的钩码共有N＝5个，每个钩码的质量均为0.010 kg。实验步骤如下： (1)将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物块，使小车(含钩码)可以在木板上匀速下滑。 (2)将n(依次取n＝1，2，3，4，5)个钩码挂在轻绳右端，其余(N－n)个钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行。释放小车，同时用传感器记录小车在不同时刻t相对于其起始位置的位移s，绘制s­t图像，经数据分析后可得到相应的加速度a。 (3)对应于不同的n的a值如表所示。n＝2时的s­t图像如图乙所示；由图乙求出此时小车的加速度(结果保留2位有效数字)，将结果填入表中。 n 1 2 3 4 5 a/(m·s－2) 0.20 0.58 0.78 1.00 (4)利用表中的数据在图丙中补齐数据点，并作出a­n图像。从图像可以看出：当物体质量一定时，物体的加速度与其所受的合外力成正比。 (5)利用a­n图像求得小车(空载)的质量为________kg(结果保留2位有效数字，重力加速度取 g＝9.8 m/s2)。 (6)若以“保持木板水平”来代替步骤(1)，下列说法正确的是________(填入正确选项前的字母)。 A. a­n图线不再是直线 B. a­n图线仍是直线，但该直线不过原点 C. a­n图线仍是直线，但该直线的斜率变大 【自主解答】 解析：(3)根据题图