必修1 第三章 实验 探究加速度与物体受力、物体质量的关系-2022新高考物理【步步高】大一轮复习讲义题库（津鲁琼辽鄂）word

实验　探究加速度与物体受力、物体质量的关系 1、 基本原理与操作 装置及器材 操作要领 1.平衡摩擦力：不悬挂小盘，但小车连着纸带；不重复平衡摩擦力。 2.实验条件：Mm，小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力。 3.一先一后一按住：改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，后放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车。 4.作图：作图时两轴标度比例要适当，各量须采用国际单位，这样作图线时，坐标点间距不至于过密，误差会小些。 二、数据处理及实验结论 1.计算加速度：根据纸带上的点利用Δx＝aT2及逐差法求a。 2.作图象找关系 (1)作a－F的图象，若这些点在一条直线上，如图1甲所示，证明了加速度与力成正比。 (2)作a－图象，若图象为一直线，如图乙所示，则证明加速度与质量成反比。 图1 误差分析 1.偶然误差 质量测量不准确、计数点间距测量不准确、作图不准确。 2.系统误差 (1)摩擦力平衡不准确，纸带和细绳不严格与木板平行。 (2)整体的加速度a＝·mg<mg。 ；小车的合力F＝Ma＝ 认为小盘和砝码的总重力mg是小车的合力，而实际上小车的合力要小于小盘和砝码的总重力。如图2中AB段偏离了直线，不满足Mm的条件。 图2 　教材原型实验 命题角度　实验操作与误差分析 【例1】 (2019·广东实验中学模拟)某实验小组利用如图3所示的装置“探究加速度与力、质量的关系”。 图3 (1)实验中除了需要小车、砝码、托盘、细绳、附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、两根导线、复写纸、纸带之外，还需要__________、__________。 (2)下列做法正确的是__________。 A.调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行 B.在调节木板倾斜角度平衡小车受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的托盘通过定滑轮拴在小车上 C.实验时，先放开小车再接通打点计时器的电源 D.通过增减小车上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度 E.用托盘和盘内砝码的重力作为小车和车上砝码受到的合外力，为减小误差，实验中一定要保证托盘和砝码的总质量远小于小车和车上砝码的总质量 (3)某同学以小车和车上砝码的总质量的倒数关系图线如图4所示。由图可分析得出：加速度与质量成__________关系(填“正比”或“反比”)；图线不过原点说明实验有误差，引起这一误差的主要原因是平衡摩擦力时长木板的倾角__________(填“过大”或“过小”)。 为横坐标，小车的加速度a为纵坐标，在坐标纸上作出的a－ 图4 解析　(1)实验中需要用托盘和砝码的总重力表示小车受到的拉力，需测量托盘的质量，所以还需要天平。实验中需要用刻度尺测量纸带上点迹间的距离，从而得出加速度，所以还需要刻度尺。 (2)平衡摩擦力时应系上纸带，不能挂托盘；调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行，A项正确，B项错误；平衡摩擦力后细绳与木板平行，且托盘和砝码的总质量远小于小车和车上砝码的总质量时，托盘和砝码的总重力近似等于小车和车上砝码受到的合外力，E项正确；实验时应该先接通电源，后释放小车，使得纸带上点迹多一些，以便于测量加速度，还要多测几组数据减小偶然误差，C项错误；通过增减小车上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板的倾斜角度，D项正确。 (3)a－图象是一条直线，a与M成反比；图象在a轴上有截距，这是平衡摩擦力时木板的倾角过大造成的。 答案　(1)天平　刻度尺　(2)ADE　(3)反比　过大 命题角度　实验数据的处理 【例2】 用如图5甲所示的装置探究加速度与物体受力、物体质量的关系。 (1)实验中打出的一条纸带的一部分如图乙所示。纸带上标出了连续的3个计数点A、B、C，相邻计数点之间还有4个点没有标出。打点计时器接在频率为50 Hz的交流电源上。则打点计时器打B点时，小车的速度vB＝________m/s。多测几个点的速度做出v－t图象，就可以算出小车的加速度。 图5 (2)为研究加速度和力的关系，要保证________的总质量不变，改变砂桶内砂的质量，重复做几次实验，通过实验数据来研究加速度和力的关系。 (3)在研究加速度与质量的关系时，要保证砂和砂桶的质量不变。若砂和砂桶的质量m与小车的总质量M间的关系不满足条件m(M，由实验数据作出a和的图线，则图线应如下图中的________所示(选填正确选项的字母)。 解析　(1)因相邻计数点之间还有4个点没有标出，故相邻计数点的时间为T＝0.1 s，根据平均速度的推论得，B点的瞬时速度等于AC段的平均速度，则有：vB＝×10－2 m/s＝0.44 m/s。 ＝ (2)为研究加速度和力的关系，要保证小车的质量不变。 (3)砂桶和小车一起运动，根据牛顿第二定律，对砂