第三章 实验四 探究加速度与力、质量的关系-【导与练】2024高考物理一轮复习高中总复习第1轮教师用书word（旧教材，教科版）

实验四　探究加速度与力、质量的关系 [footnoteRef:2] [2: ●注意事项 1.平衡摩擦力:在平衡摩擦力时,不要把悬挂小盘的细绳系在小车上,即不要给小车加任何牵引力,且要让小车拖着纸带匀速运动。 2.实验条件:小车的质量M远大于小盘和砝码的总质量m。 3.操作要领: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,再放开小车,且应在小车到达定滑轮前按住小车。 ●误差分析 1.因为实验原理不完善引起的实验误差。以小车、小盘和砝码整体为研究对象得mg=(M+m)a;以小车为研究对象得F=Ma;解得F=·mg=·mg<mg,本实验用小盘和砝码受到的总重力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受到的总重力。 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。] 题型一　常规实验 [例1] (2022·四川石室三模)某实验小组用如图甲所示的装置做“探究加速度与力、质量的关系”的实验。 (1)安装好实验装置后,首先平衡摩擦力。将长木板的右端适当垫高,不挂托盘时轻推小车,若打点计时器在纸带上打出的点越来越密集,则应将长木板下的垫块向　　　　(选填“左”或“右”)移些。重复调整垫块的位置,直到打点计时器在纸带上打出的点间距相等时,说明摩擦力已平衡。  (2)图乙为保持小车质量M不变,研究a与F的关系时打出的一条纸带。A～G为7个计数点,每两个相邻计数点间还有4个点未标出。测得x1=7.05 cm、x2=7.68 cm、x3=8.34 cm、x4=8.95 cm、x5=9.61 cm、x6= 10.25 cm。已知电源的频率为50 Hz,则a=　　　　 m/s2(结果保留3位有效数字)。  (3)可以判断打下C点时,小车已经运动了　　　　s(结果保留2位有效数字)。  (4)若小组中甲、乙两同学先后研究a与F的关系时,其中一位同学在小车中添加了砝码。两同学各自得到的a-F图像分别如图丙中的b、c所示,则小车中所加砝码质量是小车质量的　　　　。  (5)之后,保持F不变,研究a与M的关系(m为砝码盘与盘中砝码的总质量)。在绘出a-图像后,发现在较大时图线发生了明显的弯曲,为使作出的图线为直线,下列正确的做法是　　　　。  A.改作a- (M+m)图像 B.改作a-图像 C.改作a-图像 D.改作a-图像 解析:(1)将长木板的右端适当垫高,不挂托盘时轻推小车,若打点计时器在纸带上打出的点越来越密集,说明小车做减速运动,则应将长木板下的垫块向左移动,使木板倾角变大一些。 (2)每两个相邻计数点间还有4个点未标出,则两计数点间时间间隔为T==0.1 s,根据逐差法可得a=≈0.638 m/s2。 (3)打下C点时,小车的速度为vC==0.801 m/s,打下C点时,小车已经运动了t=≈1.3 s。 (4)由题图丙可知,图像的斜率为k=,则Mc= kg= kg,Mb= kg= kg,则小车中所加砝码质量是小车质量的==。 (5)图线在较大时发生了明显的弯曲,说明不满足托盘和砝码的总质量远小于小车质量,此时应该把托盘和砝码与小车看成一个整体,有a=,应作出a-图像,故A、B、D错误,C正确。 答案:(1)左　(2)0.638　(3)1.3　(4)　(5)C (1)改变小车质量时,不需要重新平衡摩擦力。 (2)平衡摩擦力后,还需满足小盘和砝码的质量远小于小车和砝码的质量,这样细绳的拉力才能近似等于小盘和砝码受到的总重力。 (3)由实验数据作出a-F图像或a- 图像,图线一般为直线且通过原点,若不过原点,一般为平衡摩擦力时操作不当。 [例2] 某实验小组利用如图甲所示的装置“探究加速度与力、质量的关系”。 (1)实验中除了需要小车、砝码、托盘、细绳、附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、两根导线、复写纸、纸带之外,还需要　　　　、　　　　。  (2)某同学以小车和车上砝码的总质量的倒数为横坐标,小车的加速度a为纵坐标,在坐标纸上作出的a-关系图像如图乙所示。由图可分析得出:加速度与质量成　　　　(选填“正比”或“反比”)关系;图线不过原点说明实验有误差,引起这一误差的主要原因是平衡摩擦力时长木板的倾角　　　　(选填“过大”或“过小”)。  (3)有一组同学保持小车及车中的砝码质量一定,探究加速度a与所受外力F的关系,他们在轨道水平及倾斜两种情况下分别做了实验,得到了两条a-F图线,如图丙所示。图线　　　　(选填“①”或“②”)是在轨道倾斜情况下得到的,小车及车中砝码的总质量M=　　　　kg。 解析:(1)实验中需要测量托盘和砝码的质量以及小车的质量,所以还需要天平;实验中需要用刻度尺测量纸带上点迹间的距离,从而得出加速度,所以还需