第三章 实验四　探究加速度与力和质量的关系-（教师用书）【导学教程】2024旧教材老高考物理新编大一轮总复习（人教版）

(2)长木板的长度L； (3)长木板在传送带上留下的滑痕长度d。 解析　(1)长木板和物块的叠加体刚放于传送带上时，假设物块和长木板之间不发生相对滑动，则对长木板和物块的叠加体，根据牛顿第二定律有μ2(M＋m)g＝(M＋m)a，解得a＝6 m/s2，此时物块应受到的静摩擦力大小为f＝ma＝12 N 但是物块与长木板之间的最大静摩擦力为fm＝μ1mg＝6 N f>fm，假设不成立，则叠加体刚放于传送带上时，物块与长木板之间一定会发生相对滑动 对物块，根据牛顿第二定律有μ1mg＝ma1，解得a1＝3 m/s2 对长木板，根据牛顿第二定律有μ2(M＋m)g－μ1mg＝Ma2，解得a2＝12 m/s2。 (2)长木板的加速度大于物块的加速度，物块将相对于长木板向左运动，分析物块和长木板的运动过程可知，物块一直做匀加速直线运动，直到与长木板共速，长木板先做匀加速直线运动，在与传送带速度相等之后再做匀速直线运动，最终物块和长木板的速度都与传送带速度相等 物块做匀加速直线运动的时间为t＝＝2 s 长木板做匀加速直线运动的时间为t1＝＝0.5 s 该过程长木板做匀速运动的时间为t2＝t－t1＝1.5 s 物块做匀加速运动的位移为x1＝t＝6 m 在2 s时间内，长木板运动的位移为x2＝t1＋v0t2＝10.5 m 物块恰好没有滑离长木板，则长木板的长度为L＝x2－x1＝4.5 m。 (3)此过程中传送带一直做匀速运动，则传送带运动的距离为x＝v0t＝12 m 长木板在传送带上留下的滑痕长度为d＝x－x2＝1.5 m。 答案　(1)3 m/s2　12 m/s2　(2)4.5 m (3)1.5 m 实验四　探究加速度与力和质量的关系 [对应学生用书P65] 　 一、基本思路与操作 装置图与思路 操作要领 方法：控制变量法 思路：(1)保持小车质量不变→测得不同拉力下小车运动的加速度→分析二者之间的定量关系。 (2)保持小车所受的拉力不变→测得不同质量的小车运动的加速度→分析二者的定量关系。 (1)条件：槽码的质量远小于小车质量。 (2)平衡摩擦力：用薄垫块将一端垫高，平衡摩擦力(改变小车的质量或槽码的数量，无须重新平衡摩擦力)。 (3)要测量的物理量 ①小车与其上砝码的总质量(用天平测量)。 ②小车受到的拉力(约等于槽码的重力)。 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)操作：①小盘通过细绳绕过定滑轮系于小车上，先接通电源后放开小车，断开电源，取下纸带，编号码。②保持小车的质量M不变，多次改变槽码的质量m，重复步骤①。 ③保持槽码的质量m不变，多次改变小车质量M，重复步骤① 二、数据处理和实验结论 1．利用Δx＝aT2及逐差法求a。 2．以a为纵坐标，F为横坐标，根据各组数据描点，如果这些点在一条过原点的直线上，如图甲所示，说明a与F成正比。 3．以a为纵坐标，为横坐标，描点、连线，如果该线为过原点的直线，如图乙所示，就能判定a与M成反比。 三、误差分析 1．质量的测量、纸带上计数点间距离的测量、细绳或纸带不与木板平行等都会造成误差。 2．实验原理不完善引起误差。 3．平衡摩擦力不准确会造成误差。 四、注意事项 1．实验方法：控制变量法。 2．必须使槽码质量远小于小车总质量，其目的是用槽码重力替代小车所受的拉力。 3．平衡摩擦力应注意以下两点 (1)不系槽码。 (2)连好纸带接通打点计时器，反复调节倾角，纸带上打出的点迹均匀分布时，说明已经平衡了摩擦力。 4．三问平衡摩擦力 摩擦力如何被平衡 垫高长木板远离滑轮的一端 平衡摩擦力的目的 用小车所受的拉力替代合力 平衡摩擦力的原理 mgsin θ＝Ff，改变小车的质量时，不需重新平衡摩擦力 [对应学生用书P66] 考点一　教材原型实验 　 　(2022·成都模拟)为了探究“加速度与力、质量的关系”，现提供如图甲所示实验装置。请思考探究思路并回答下列问题： (1)为了消除小车与水平木板之间摩擦力的影响应采取的操作是(　　) A．将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动 B．将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动 C．将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动 D．将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀加速运动 (2)某学生在平衡摩擦力时，木板倾角偏大。图乙中a是小车的加速度，F是细线作用于小车的拉力。他所得到的a­F关系图线是________； (3)消除小车与水平木板之间摩擦力的影响后，要用钩码总重力代替小车所受的拉力，此时钩码质量m与小车质量M之间应满足的关系为________； (4)图丙为某次实验得到的纸带，已知实验所用电源的频率为50 Hz