专题20 探究加速度和力、质量的关系-【鼎力高考】2024年高考物理一轮大单元综合复习导学练

2024年高考物理一轮大单元综合复习导学练 专题20 探究加速度和力、质量的关系 导练目标 导练内容 目标1 教材经典实验方案的原理、步骤和数据处理 目标2 新高考的常见五种改进创新实验 【知识导学与典例导练】 1、 教材经典实验方案的原理、步骤和数据处理 1.实验目的：探究加速度与力、质量的关系。 2.实验器材： 打点计时器、纸带、复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平、刻度尺、砝码。 3.实验思路： (1)控制变量法的应用：将小车置于水平木板上,通过滑轮与小盘和砝码相连,小车可以在小盘和砝码的牵引下运动。 ①保持小车质量不变,研究加速度与力的关系。 ②保持小车所受的拉力不变,研究加速度与质量的关系。 （2）物理量的测量 ①用天平测量质量:为了改变小车的质量,可以在小车中增减砝码的数量。 ②将打点计时器的纸带连在小车上,根据纸带上打出的点来测量加速度。 ③现实中,仅受一个力作用的物体几乎不存在。然而,一个单独的力的作用效果与跟它大小、方向都相同的合力的作用效果是相同的。因此,实验中作用力F的含义可以是物体所受的合力。用阻力补偿法确定小车受到的合力——小盘和砝码的牵引力。 4.进行实验 ①称量质量——用天平测量小盘和小车的质量。 ②安装器材——按如图所示装置安装器材(暂时不把悬挂小盘的细绳系在小车上)。 ③阻力补偿法平衡摩擦及其他阻力——在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块,反复移动薄木块的位置,直至小车能拉着纸带匀速下滑。 ④测量加速度 1)保持小车的质量不变,打出一条纸带。计算小盘和砝码的重力,由纸带计算出小车的加速度,并填入表中。改变小盘内砝码的个数,并多做几次实验。 2)保持小盘内的砝码个数不变,在小车上放上砝码改变小车的质量,让小车在木板上滑动打出纸带。计算砝码和小车的总质量,并由纸带计算出小车对应的加速度,填入表中。改变小车上砝码的个数,多做几次实验。 5.数据分析 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,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,就能判定a与m成反比。 6.误差分析 ①实验原理不完善:本实验用小盘和砝码的总重力代替小车的拉力,而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力。 ②摩擦力平衡不准确、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。 【例1】“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图如图甲所示。砂和砂桶的总质量为m，小车和砝码的总质量为M。实验中用砂和砂桶所受总重力的大小作为细绳对小车拉力的大小。      （1）下列说法正确的是 。 A．每次改变小车质量时，不需要重新平衡摩擦力 B．实验时应先释放小车再接通电源 C．本实验M与m可随意取值 D．细绳应跟长木板保持平行 （2）实验中要进行质量m和M的选取，下列最合理的一组是 。 A．，、15g、20g、25g、30g、40g B．，、40g、60g、80g、100g、120g C．，、15g、20g、25g、30g、40g D．，、40g、60g、80g、100g、120g （3）图乙为实验中打出的一条纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出了连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻2个计数点之间都有4个点迹没有标出，测出各计数点到A点之间的距离。已知打点计时器接在频率为50Hz的交流电源两端，则此次实验中小车运动的加速度大小 。（结果保留两位有效数字）    （4）添加实验装置，如果在未平衡摩擦力的基础上改变砂桶中细砂的质量，同时在小车上固定力传感器与细绳连接，确定小车的加速度大小a与细绳的拉力大小F的关系。下列图像能表示实验结果的是 。 A．   B．   C．      D．   2、 新高考的改进创新实验 1.整体系统法 【例2】如图为“验证牛顿第二定律”的实验装置， 小车及车中的砝码质量用M表示，砝码盘及盘中的砝码质量用m表示． (1)采用控制变量的方法来研究小车质量不变的情况下，小车的加速度与小车受到的力的关系，下列措施中不需要和不正确的是 ①首先要平衡摩擦力，使小车受到的合力就是细绳对小车的拉力 ②平衡摩擦力的方法就是，在塑料小桶中添加砝码，使小车能匀速滑动 ③每次改变拉小车的拉力后都需要重新平衡摩擦力 ④实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力 ⑤实验中应先放小车，然后再开打点计时器的电源 A．①③⑤          B．②③⑤         C．③④⑤        D．②④⑤ (2)下图是甲同学某次实验所打出的一条纸带，若交流电的频率为f