第3章　实验4：　探究加速度与物体受力、物体质量的关系-【南方凤凰台】2024高考物理（提高版）一轮复习导学案 江苏（新教材新高考）课件

第三章 运动和力的关系 实验4：　探究加速度与物体受力、物体质量的关系 高考总复习 一轮复习导学案 · 数学（提高版） 5A导学案 高考一轮复习 物理 1 体系建构 体系建构 体系建构 素养发展 5 1 实验原理与实验操作 1. 实验原理 本实验研究对象是小车，用控制变量法分两步研究：第一步保持小车的质量M不变，通过改变合外力F，测出小车运动的加速度a，验证a与F的关系；第二步保持合外力F不变，改变小车的质量M的大小，测出相应的a，验证a与M的关系． 2. 实验操作时的注意事项 (1) 必须平衡摩擦力．在平衡摩擦力时，不要给小车加任何牵引力，但须让小车拖着纸带运动．以后改变小车的质量时也无须重新平衡摩擦力． (2) 安装器材时，要使拴小车的细绳与斜面平行． (3) 改变小车的质量或拉力的大小时，应满足盘和其中砝码的总质量远小于小车和车上砝码的总质量(不要超过小车和车上砝码总质量的10%)． (4) 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；实验结束后，先关闭电源再取下纸带． 素养发展 (2022·南通通州高级中学)在“探究质量一定时，加速度与物体所受合力的关系”的实验中，实验装置如图甲所示，两滑轮间的轻绳始终与长木板平行，打点计时器所接的交流电的频率为50 Hz. 1 素养发展 (1) 对该实验，下列必要且正确的操作有______. A. 取下沙桶，抬起长木板右端，使小车沿长木板做匀速运动 B. 测量沙桶和沙的质量 C. 实验时需要先释放小车，再接通电源 【解析】此实验需要平衡小车所受摩擦力，平衡时需要取下沙桶，A正确；由力传感器可以测出拉力的大小，不需要测量沙桶和沙的质量，B错误；实验时需要先接通电源，再释放小车，C错误． A 素养发展 (2) 若在实验中得到一条纸带如图乙所示， 0、1、2、3、4为五个相邻的计数点，每相邻的两个计数点之间还有四个计时点未画出．根据纸带数据，可求出小车的加速度大小a＝____________ m/s2(结果保留两位有效数字)． (3) 该实验中，沙和沙桶的总质量m__________(填“需要”或“不需要”)远小于小车的质量M. 【解析】由于拉力可以通过力传感器直接测出，所以不需要满足沙和沙桶的总质量m远小于小车的质量M. 0.80 不需要 素养发展 (4) 以力传感器的示数F为横坐标，通过纸带计算出的加速度a为纵坐标，画出a－F图像如图丙所示，则小车的质量M＝____________ kg(结果保留两位有效数字)． 0.33 素养发展 素养发展 2 数据处理与误差分析 1. 数据处理 (1) 利用逐差法计算加速度． (2) 以a为纵坐标，F为横坐标，根据各组数据描点、连线，如果这些点在一条过原点的直线上，如图1所示，说明a与F成正比． 素养发展 2. 误差分析 (1) 质量的测量、纸带上计数点间距离的测量、拉线与木板不平行、平衡摩擦力不准确等会造成偶然误差． (2) 实验原理不完善，只有当M≫m时，才可近似认为小车所受的拉力FT等于mg，否则会导致实验产生较大的系统误差． 素养发展 (2022·扬州期中调研) 在实验室用如图1所示的装置探究加速度与力的关系，在进行实验前已经通过垫块调节木板左端高度平衡了摩擦力． 图1 2 素养发展 (1) 进行实验测量时，第一次打出的一条纸带如图2所示，需要对实验装置进行改进的操作是________________. 图2 【解析】由图2可知，小车加速度很小，应增加砝码质量，增加拉力，增加小车加速度． 增加砝码质量 素养发展 (2) 改进后再次实验，选取纸带的一段进行测量，如图3所示，测得x1＝5.20 cm，x2＝11.36 cm.已知打点计时器打点周期为0.02 s，则小车的加速度a＝____________ m/s2.(结果保留两位有效数字) 图3 0.96 素养发展 (3) 实验中保持小车质量不变，改变砝码的质量，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4中根据描出的点作出图像；由图像可得出的结论是______________________________________________________________. 小车质量为428 g 加速度 a/m·s－2 0.33 0.55 0.74 0.94 1.11 托盘及砝码 总重力F/N 0.147 0.245 0.343 0.441 0.539 在托盘和砝码的总质量远小于小车质量时，加速度a与力F成正比 素养发展 小车质量为428 g 加速度 a/m·s－2 1.30 1.46 1.62 1.93 2.36 托盘及砝码 总重力F/N 0.637 0.735