2024届高考物理三轮复习讲义：实验4 探究加速度与力、质量的关系

实验4 探究加速度与力、质量的关系 一、实验装置图 二、实验仪器 天平、槽码、小车、细绳、打点计时器、纸带、交流电源、带滑轮的长木板、刻度尺 三、实验步骤 1、用天平测量槽码的质量m和小车的质量M。 2、按照上图所示装置把实验器材安装好（不悬挂槽码）。细绳纸带垫木一端有定小车打点计时器槽码口滑轮的长木板实验台 3、在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，使小车带动纸带，打点计时器在纸带上打出一系列均匀的点，小车匀速下滑。 4、槽码通过细绳绕过定滑轮系于小车上，先接通电源后放开小车，打点完成后断开电源，取下纸带，编号码。 5、保持小车的质量M不变，多次改变槽码的质量m并重复步骤3。 6、在每条纸带上选取一段比较合适的部分，计算加速度a。 四、数据分析 （1）利用逐差法或v-t图像法求a。 （2）以a为纵坐标，F为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的倾斜直线，说明a与F成正比。 （3）以a为坐标，为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的倾斜直线，就能判定a与M成反比。 五、误差分析 1、系统误差：本实验用槽码的总重力mg表示细绳对小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于槽码的总重力。 2、偶然误差：平衡阻力时的误差，质量、计数点间距离测量引起的误差。 六、注意事项 1、必须保证的条件：M ≫m 2、细绳必须与木板平行。 3、平衡阻力时，不要把悬挂槽码的细绳系在小车上；实验过程中不用重复平衡阻力。 4、每次开始实验时小车应尽量靠近打点计时器，应采取措施防止小车撞上滑轮。 七、高频考点判断（下列关于“用阻力补偿法探究加速度与力、质量的关系”的实验对的打“√”，错的打“×”） 1、实验中可调节滑轮使细线与导轨面平行（ ） 2、调节滑轮高度使细绳与水平桌面平行（ ） 3、长木板一定要略为倾斜（ ） 4、槽码质量应远小于小车质量（ ） 5、按照“实验装置图”中的装置进行实验时，打点计时器接220V交流电源（ ） 6、小车靠近打点计时器，放开小车再打开电源开始打点（ ） 7、先接通打点计时器电源，后释放小车（ ） 8、平衡阻力时，应将槽码跨过定滑轮拴在小车上（ ） 9、补偿阻力时小车不可连接纸带（ ） 10、探究加速度与质量关系时，控制小车质量不同，钩码质量相同（ ） 11、实验中应让小车的加速度尽量大些（ ） 12、若槽码质量m不断增大，绳子拉力会无限增大（ ） 13、完成补偿阻力，该实验装置可用于完成“验证机械能守恒定律”实验（ ） 14、垫上木块是为了更好地使小车加速下滑（ ） 15、器材调整完毕后，每一次都要保证小车从同一位置由静止释放（ ） 16、平衡摩擦力后，改变小车质量多次实验，但长木板与水平桌面间的角度无需再调整（ ） 八、典型例题 【例题1】（2024年1月·浙江选考）如图1所示是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置。 （1）该实验中同时研究三个物理量间关系是很困难的，因此我们采用的研究方法是_____； A.放大法                            B.控制变量法                            C.补偿法 （2）该实验过程中操作正确的是____； A.补偿阻力时小车未连接纸带 B.先接通打点计时器电源，后释放小车 C.调节滑轮高度使细绳与水平桌面平行 （3）在小车质量_______（选填“远大于”或“远小于”）槽码质量时，可以认为细绳拉力近似等于槽码的重力。上述做法引起的误差为_________（选填“偶然误差”或“系统误差”）。为减小此误差，下列可行的方案是_______； A.用气垫导轨代替普通导轨，滑块代替小车 B.在小车上加装遮光条，用光电计时系统代替打点计时器 C.在小车与细绳之间加装力传感器，测出小车所受拉力大小 （4）经正确操作后获得一条如图2所示的纸带，建立以计数点0为坐标原点的x轴，各计数点的位置坐标分别为0、x1、、x6。已知打点计时器的打点周期为T，则打计数点5时小车速度的表达式v=________；小车加速度的表达式是_______。 A.       B.       C. 【例题2】（2024年4月·宁波十校）某实验小组采用如图1所示的实验装置在水平桌面上探究“小车的加速度与力和质量之间的关系”。 （1）实验之前要平衡小车所受的阻力，具体的步骤是：______（填“挂”或“不挂”）砂桶，连接好纸带后，调整木板右端的高度，用手轻拨小车，直到打点计时器在纸带上打出一系列间距均匀的点。 （2）已知打点计时器所用交变电源的频率为50Hz，某次实验得到的纸带如图2所示。A、B、C、D、E是5个连续的计数点，相邻两计数点间有四个点未画出，实验数据如表中所示，其中有一组数据记录不当，这组数