第三章 实验四 探究加速度与物体受力、物体质量的关系-【创新教程】2024高考物理总复习大一轮教师用书word（新教材，人教版）

实验四　探究加速度与物体受力、物体质量的关系 ◆注意事项 1．实验方法：控制变量法． 2．补偿阻力：在补偿阻力时，不要悬挂小盘，但小车应连着纸带且接通电源．用手给小车一个初速度，如果在纸带上打出的点的间隔是均匀的，表明小车受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡． 3．不重复补偿阻力：补偿了阻力后，不管以后是改变小盘和砝码的总质量还是改变小车和砝码的总质量，都不需要重新补偿阻力． 4．实验条件：M≫m.只有如此，小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力． 5．一先一后一按住：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． 6．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． ◆误差分析 1．因实验原理不完善引起误差．本实验用小盘和砝码的总重力mg代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力． 2．补偿阻力不准确、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． 热点一　实验原理与实验操作 [典题例析] [典例1]　(2021·湖南卷，11)某实验小组利用图(a)所示装置探究加速度与物体所受合外力的关系．主要实验步骤如下： (1)用游标卡尺测量垫块厚度h，示数如图(b)所示，h＝　________　cm； (2)接通气泵，将滑块轻放在气垫导轨上，调节导轨至水平； (3)在右支点下放一垫块，改变气垫导轨的倾斜角度； (4)在气垫导轨合适位置释放滑块，记录垫块个数n和滑块对应的加速度a； (5)在右支点下增加垫块个数(垫块完全相同)，重复步骤(4)，记录数据如下表： n 1 2 3 4 5 6 a/(m·s－2) 0.087 0.180 0.260 0.425 0.519 根据表中数据在图(c)上描点，绘制图线． 如果表中缺少的第4组数据是正确的，其应该是　________　m/s2(保留三位有效数字)． 解析：(1)垫块的厚度为h＝1 cm＋2×0.1 mm＝1.02 cm (5)绘制图线如图； 根据mg·＝ma 可知a与n成正比关系，则根据图像可知，斜率 k＝＝，解得a＝0.342 m/s2 答案：(1)1.02 (5)0.342 [跟踪训练] 1．某实验小组利用图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系． (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__________木块和木块上砝码的总质量．(填“远大于”“远小于”或“近似等于”) (3)甲、乙两同学在同一实验室，各取一套图甲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，分别得到如图乙中甲、乙两条直线，设甲、乙用的木块质量分别为m甲、m乙，甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为μ甲、μ乙，由图乙可知，m甲______m乙，μ甲______μ乙．(填“大于”“小于”或；“等于”) 解析：(1)在探究加速度与力、质量的关系的实验中，平衡摩擦力时木板不通过定滑轮挂砝码桶，而要挂纸带，并且改变质量时不需要重新平衡摩擦力；在实验时应先接通电源再放开木块，故选项A、D均正确；B、C均错误． (2)选木块(M)、砝码桶及桶内的砝码(m)为研究对象， 则mg＝(M＋m)a① 选砝码桶及桶内的砝码为研究对象 则mg－FT＝ma② 联立①②得：FT＝mg－ 要使FT＝mg需要→0，即M≫m (3)对木块由牛顿第二定律得： F－μmg＝ma 即a＝F－μg. 由上式与题图结合可知： ＞，μ甲g＞μ乙g 即：m甲＜m乙，μ甲＞μ乙． 答案：(1)AD　(2)远小于　(3)小于　大于 热点二　实验数据处理及误差分析 [典题例析] [典例2]　(2023·唐山模拟)用图(a)所示的实验装置验证牛顿第二定律：(1)某同学通过实验得到如图(b)所示的a－F图像，造成这一结果的原因是：在补偿阻力时木板与水平桌面间的倾角　________　(选填“偏大”或“偏小”)． (2)该同学在平衡摩擦力后进行实验，实际小车在运动过程中所受的拉力　________　(选填“大于”“小于”或“等于”)砝码和盘的总重力，为了便于探究、减小误差，应使小车质量M与砝码和盘的总质量m满足　________　的条