专题19 探究加速度与力、质量的关系-2023届高三物理一轮复习重点热点难点专题特训

2023届高三物理一轮复习重点热点难点专题特训 专题19 探究加速度与力、质量的关系 特训目标 特训内容 目标1 拉力替代法（1T—3T） 目标2 拉力直测法（4T—6T） 目标3 光门测速法（7T—9T） 目标4 整体系统法（10T—12T） 目标5 双车比较法（10T—12T） 【特训典例】 1、 拉力替代法 1．利用如图1所示装置进行“探究合力一定时物体的加速度与质量之间的关系”的实验。 （1）本实验采用的实验方法是___________。 A．控制变量法        B．转换法 C．理想实验法        D．等效替代法 （2）保持小桶质量m和其他条件不变，只改变小车质量M，多次实验测出相应加速度大小a，记录在下列表格中： 次数 1 2 3 4 5 6 质量M/kg 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 加速度a/（m·s-2） 0.39 0.32 X 0.24 0.22 0.19 质量倒数/kg-1 4.0 3.3 2.9 2.5 2.2 2.0 其中，在第3次实验中，忘记了记录加速度X的数值，该次实验的部分纸带如图2所示，O、A、B、C、D、E、F为7个连续的计数点，相邻两计数点间还有四个实际打点未画出，打点计时器的打点频率为50 Hz，测得A、B、C、D、E、F与O点间距分别为0.50 cm、1.27 cm、2.34 cm、3.67 cm、5.30 cm、7.20 cm。可计算加速度的数值X=___________。 （3）在如图3所示坐标纸上，根据表格数据描点，并作出图线___________，得出实验结论：___________。 2．在探究加速度与物体所受合外力和质量间的关系时，采用如图1所示的实验装置，小车及车中的砝码质量用M表示，盘及盘中的砝码质量用m表示，小车的加速度可通过小车拖动的纸带由打点计时器打出的点计算得出： （1）当M与m的大小关系满足___________时，才可以认为绳子对小车的拉力大小等于盘和砝码的重力。 （2）一组同学在先保持盘及盘中的砝码质量一定，探究加速度与质量的关系，以下做法正确的是___________ A．平衡摩擦力时，应将盘及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上 B．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力 C．实验时，先放开小车，再接通打点计时器电源 D．小车运动的加速度可用天平测出m以及小车质量M，直接用公式求出 （3）在保持小车及车中的砝码质量M一定，探究加速度与所受合外力的关系时，由于平衡摩擦力时操作不当，两位同学得到的a-F关系分别如图2中C、D所示（a是小车的加速度，F是细线作用于小车的拉力）。其原因分别是：C图___________，D图___________。 3．某实验小组采用如图甲所示的实验装置，研究小车质量不变时，其加速度a与所受合力F的关系。 （1）在补偿阻力这步操作中，______（选填“需要”或“不需要”）通过细绳把砂桶挂在小车上； （2）实验中得到的一条纸带如图乙所示，相邻的两计数点之间还有4个点未画出，用毫米刻度尺测量出来的数据已在图中标出。已知打点计时器的打点周期为0.02s，则该小车运动的加速度大小为________m/s2（计算结果保留两位有效数字）； （3）该实验小组把砂和砂桶的总重力当成小车的合力F，根据实验得出的数据，采用图像法处理数据，画出a-F图像如图丙所示，发现图线上端弯曲，其原因可能是_______________； （4）关于本实验存在的误差，以下说法正确的是________。 A．在图乙中，每个测量数据均存在偶然误差 B．把砂和砂桶的总重力当成小车的合力导致实验中存在系统误差 C．实验中用图像法处理数据可以减小系统误差 2、 拉力直测法 4．如图所示，为探究“质量一定时，物体的加速度与所受合外力的关系”的实验装置。 某同学的实验步骤如下： ①用天平测量并记录滑块和拉力传感器的总质量M； ②调整长木板和滑轮，使长木板水平，细线与长木板平行； ③在托盘中放入适当的砝码，接通电源，释放滑块，记录拉力传感器的读数F，根据相对应的纸带，求出滑块的加速度a； ④多次改变托盘中砝码的质量，重复步骤③。 请按要求回答下列问题： （1）图是该同学实验得到的一条纸带（两计数点间还有四个点没有画出），已知打点计时器用的是频率为50Hz的________（选填“直流电”或“交流电”），根据纸带求出滑块的加速度大小为________m/s2（结果保留三位有效数字）； （2）该同学由实验得到的数据，画出如图所示的F－a图线，图线不通过原点的原因是________； （3）该实验还可测量滑块与长木板之间的动摩擦因数，其值可用M、F0、