2024届高考物理一轮复习讲义：力学实验专题（三）探究加速度和力、质量的关系

探究加速度和力、质量的关系 1、 装置的创新以及创新装置的处理方法 原始实验装置 常见的几种创新装置 创新点及处理方法 创新点:用力传感器可直接读出小车受到的拉力,无须满足钩码的质量远小于小车的质量 处理方法:小车和滑轮系统所受合外力等于力传感器示数的2倍；根据纸带求小车加速度 创新点:用光电门和挡光片代替打点计时器和刻度尺来测速度 处理方法:①先求出小车通过光电门1、2时的瞬时速度、；②根据速度位移公式,求出小车的加速度；③保持重物重力不变,改变小车质量或保持小车质量不变,改变重物重力,得到多组加速度的值,进行实验探究 创新点:用气垫导轨代替长木板、用光电门和遮光条代替打点计时器和刻度尺 处理方法:①气垫导轨不计摩擦阻力,滑块所受合力即为钩码的重力；②用光电门和遮光条分别求出滑块通过两光电门的瞬时速度、,根据求出滑块的加速度；③保持钩码重力不变,改变滑块质量或保持滑块质量不变,改变钩码重力,得到多组加速度的值,进行实验探究 二、图像数据的处理技巧 图像类别 图像示例 处理技巧 图像 设小车质量为,根据牛顿第二定律有,变形得,则图像的斜率，根据斜率可求小车质量 若图线是实验装置放在水平桌面上得到的,设小车质量为,桌面动摩擦因数为,根据牛顿第二定律有,变形得,则图像的斜率,纵截距表示,根据斜率和纵截距可求小车质量和动摩擦因数 图像 设小车质量为,根据牛顿第二定律有,变形得，则图像的斜率,根据斜率可求小车所受合外力 图像 设每个钩码质量为m,小车质量为,根据牛顿第二定律有,变形得,则图像的斜率,根据斜率可求钩码质量或小车质量 三、误差原因分析 实验装置 图像 现象 误差原因分析 图像不过原点 ①图线:未平衡摩擦力或摩擦力平衡不彻底 ②图线:摩擦力平衡过度 图像发生弯曲 ③图线:没有满足钩码质量远小于小车质量 图像不过原点 ①图线:未平衡摩擦力或摩擦力平衡不彻底 ②图线:摩擦力平衡过度 图像发生弯曲 ③图线:没有满足钩码质量远小于小车质量 四、针对练习 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、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.(选填“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,研究加速度与拉力的关系,分别得到图乙中Ⅰ、Ⅱ两条直线.设甲、乙用的木块质量分别为、,甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为、，由图可知，____,____.(选填“大于”“小于”或“等于”) 3、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