第3章 实验4 探究加速度与物体受力、物体质量的关系-【勤径学升】2024高考物理一轮总复习配套课件

物 理 第三章 运动和力的关系 实验四　探究加速度与物体受力、物体质量的关系 返回目录 续表 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 原理装置图 操作要领 (1)平衡：必须平衡摩擦力(改变小车或重物质量，无需重新平衡摩擦力) (2)质量：重物的总质量远小于小车质量(若使用力传感器或以小车与重物的系统为研究对象无需满足此要求) (3)要测量的物理量：①小车与其上砝码的总质量(天平)；②小车受到的拉力(约等于重物的重力)；③小车的加速度(根据纸带用逐差法或根据光电门数据计算加速度) (4)其他：细绳与长木板平行；小车从靠近打点计时器的位置释放，在到达定滑轮前按住小车，实验时先接通电源，后释放小车 数据处理 注意事项 1．利用Δx＝aT2及逐差法求a。 2．以a为纵坐标，F为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线，说明a与F成正比。 3．以a为纵坐标， eq \f(1,m) 为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线，就能判定a与m成反比。 1．实验原理不完善：本实验用小盘和砝码的总重力m′g代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于托盘和砝码的总重力。 2．用阻力补偿法测合力不准确、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 eq \a\vs4\al(1) 教材原型实验 [例1]　用如图甲所示的装置探究加速度与质量的关系，把右端带有滑轮的长木板放在实验桌上，小车的左端连接穿过打点计时器的纸带，右端连接细线，细线绕过定滑轮挂有托盘和砝码，通过垫块调节木板左端高度补偿摩擦阻力。 甲 (1)下列实验操作中正确的有________。 A．先释放小车后接通电源 B．调整定滑轮使细线与长木板平行 C．补偿摩擦力时必须移去纸带 D．补偿摩擦力时必须移去托盘和砝码 (2)某次实验打出的一条纸带如图乙所示，测得计数点1、2、3、4与计数点0间的距离分别为x1＝3.60 cm、x2＝9.61 cm、x3＝18.01 cm、x4＝28.81 cm。已知打点计时器打点周期为0.02 s，相邻计数点间还有四个打点未画出，则小车的加速度a＝________m/s2(结果保留3位有效数字)。 (3)实验中保持托盘和砝码的总质量不变，改变小车和车内沙子的总质量m总，进行实验打出纸带，算出相应的加速度a，数据如下表所示，请在图丙中根据描出的点作出a- eq \f(1,m总) 图像；由图像可得出的结论是___________________________。 托盘和砝码总质量为20 g a/(m·s－2) 2.40 1.99 1.43 1.25 1.11 0.77 0.62 0.48 0.24 m总/kg 0.06 0.08 0.12 0.14 0.16 0.24 0.30 0.40 0.80 eq \f(1,m总) / (kg－1) 16.67 12.50 8.33 7.14 6.25 4.17 3.33 2.50 1.25 (4)某小组在实验中作出 eq \f(1,a) -m总图像如图丁所示，图像斜率的物理意义是______________________________；若图像纵截距为b，斜率为k，则托盘和砝码的总质量m＝________(用字母b、k表示)。 解析　(1)应先通电再释放小车，A错误；调整定滑轮使细线与长木板平行，以保证小车在运动过程中合力不变，B正确；补偿摩擦力时必须连接纸带，C错误；补偿摩擦力时必须移去托盘和砝码，用小车重力分力来平衡摩擦力，D正确。 (2)小车的加速度a＝ eq \f(x4－2x2,4×（0.1）2) ＝2.40 m/s2。 (3)图像为 合力一定时，当托盘和砝码的总质量远小于小车和车内沙子的总质量m总时，小车和车内沙子的加速度a与质量m总成反比。 (4)根据牛顿第二定律可知，图像斜率的物理意义是托盘和砝码的总重力的倒数。 当m总＝0时，有mg＝ eq \f(m,b) ， 根据斜率的含义有k＝ eq \f(1,mg) ， 联立解得m＝ eq \f(b,k) 。 答案　(1)BD　(2)2.40(2.39～2.41均算