练案(18)第3章 实验四 探究加速度与物体受力、物体质量的关系-【衡中学案】2025年高考物理一轮总复习提能训练（新教材）

练案[18] 实验四 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 基础过关练 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.(2024·广东珠海质检)图甲为探究加速度与物体受 小车 力、质量之间的关系的实验装置示意图。秒和孙桶的 打点计时器 总质量为n,小车和法码的总质量为M。实验中用砖 和碎桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小。 小车,础码 打点计时器 ) (1)实验中除了需要小车、砖码,托盘,细绳,附有定滑轮 按交流 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 (1)实验中,为了使细线对小车的拉力等于小车和础 (2)某同学以小车和车上祛码的总质量的倒数为横 码所受的合外力,先调节长木板一端滑轮的高度 坐标,小车的加速度a为纵坐标,在坐标纸上作出 使细线与长木板平行。接下来需要进行的一项操 作是 ( 的a- A.将长木板水平放置,让小车连着已经穿过打点 明实验有误差,引起这一误差的主要原因是平衡 计时器的纸带,给打点计时器通电,调节沙和碍 摩擦力时长木板的倾角 (填“过大”或 桶总质量的大小,使小车在细线的牵引下运动 “过小”)。 从打出的纸带判断小车是否做匀速运动 B.将长木板的一端垫起适当的高度,让小车连着 , 已经穿过打点计时器的纸带,撤去秒和沙桶,给 打点计时器通电,轻推小车,从打出的纸带判断 小车是否做匀速运动 C.将长木板的一端垫起适当的高度,撤去纸带以 (3)有一组同学保持小车及车中的硅码质量一定,探 及沙和秒桶,轻推小车,观察判断小车是否做匀 速运动 究加谏度。与所受外力F的关系,他们在轨道水 (2)实验中要进行质量m和V的选取,以下最合理的 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 一组是 (填“①” A. M=20 g.m=10 g、15g、20g、25g30 、35t 或“②”)是在轨道倾斜情况下得到的;小车及车中 B. M=200 g,m=20 g、40g、60 g、80 g、100 g、120g 码的总质量m=___kg。 C. M=400 g.m=10 g、15g.20g.25g、30g、35g m.-! D. M=400g.m=20 g、40g、60g、80g、100g、120 g 04-- (3)图乙是实验中得到的一条纸带,A、B、C.D、E、F、G 02 为7个相邻的计数点,相邻的两个计数点之间还 ) 有四个点未画出。测出相邻的计数点之间的距离 丙 分别为x=4. 22cm、xac=4. 65cm、3co= 3.如图(a)(b)所示分别为甲、乙两位同学探究加速度与 5. 08 cm、xor =5. 49 cm、xr=5. 91 cm、x{c= 力的关系的实验装置示意图,他们在气垫导轨上安装 6.34cm。已知打点计时器的工作频率为50Hz. 了一个光电门B,滑块上固定一宽度为d的遮光条,由 则小车的加速度a=__m/s2(结果保留2位 有效数字)。 数字计时器(图中未画出)可读出遮光条通过光电门 的时间。甲同学直接用细线跨过定滑轮把滑块和钩 。 , 码连接起来[如图(a)],乙同学用细线绕过定滑轮把 滑块与力传感器相连,传感器下方悬挂钩码[如图 乙 (b)],每次滑块都从A处由静止释放。 -335- 电门 遗光条 气垫导轨 # □ #品 连气 气势导轨 () # 甲 光电门B #(m&) 气垫导轨 06用 一连气源 04用 (h) 02{ (1)实验时应先调节气垫导轨下面的蝶钉,使气垫导 _ 轨水平,在不增加其他实验器材的情况下,如何判 0 0.2 04 定调节到位: 。 (1)某次实验得到的--1图线如图乙所示,从图线可 得滑块下滑的加速度大小a= m/s(结 (2)实验时,两同学首先将滑块从A位置由静止释放 果保留两位有效数字)。 由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间 (2)通过改变 ,可验证当滑块质量一定时,加 Ar.若要得到滑块的加速度,还需要测量的物理量 速度与力成正比。 是 (3)换用质量V不同的滑块,调节气垫导轨右瑞垫起 的高度H,保持 (用M、I表示)不变时. (3)甲、乙两位同学通过改变钩码的个数来改变滑块 可验证力一定时,加速度与滑块的质量成反比。 所受的合外力,甲同学在实验时还需要测量记录 5.如图(a).某同学设计了测量铁 I电打点时器 的物理量有 ,实验时必须满足 牧 的条件是 ;乙同学在实验时需要测量记 所用器材有:铁架台、长木板、铁 () 录的物理量有 块、米尺、电磁打点计时器、频率 (4)乙同学在完成实验时,下列不必要的实验要求是 50Hz的交流电源、纸带等。回答下列问题: 。(填选项前字母) (1)铁块与木板间动摩擦因数n=__(用木板 A.应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量 与水平面的夹角9.重力加速度;和铁块下滑的加 B.应使A位置与光电门间的距离适当大些 速度a表示)。 C.应将气垫导轨调节水平 (2)某次实验时,调整木板与水平面的夹角使0=30*} D. 应使细线与气垫导轨平行 接通电源,开启打点计时器,释放铁块,铁块从静 4.(2023·重庆沙评坝重庆八中校考二模)如图甲所示, 止开始沿木板滑下。多次重复后选择点迹清晰的 一条纸带,如图(b)所示,图中的点为计数点(每 某学习小组利用气垫导轨、位移传感器和滑块等器材 两个相邻的计数点间还有4个点未画出)。重力 做验证牛顿第二定律的实验。首先将位移传感器固 加速度为9.80m/s。可以计算出铁块与本板间 定在气垫导轨左端,把气垫导轨右端垫起一定高度 的动摩擦因数为 (结果保留2位小数)。 测量气垫导轨的长度L和右端垫起的高度H;将质量 为M的滑块从气垫导轨顶端由静止释放,传感器采集 -2090. 单位em! 数据,经计算机处理后得到滑块的位移与时间的比值 -31.83- -44.70- -随时间:变化的图像。 -50.57- -76.30- (1) -336摩擦力大小,则小车所受的合力可等效为只受绳的拉力,故A 看作小车与码受到的合外力大小Ma,因此应选择册最小的 正确;若斜面倾角过大,则小车的重力沿斜面的分力大于摩擦 力,小车所受合力将大于绳的拉力,故B错误;由牛顿第二定律 一组,选项C正确。 可知,只要小车加速运动,磅和栖的重力就大于绳的拉力,故C (3)相邻的两个计数点之间还有四个点未画出,则相邻的计数 错误;除让小车的运动趋近于匀速运动外,当小车的质量远大 点之间的时间间隔T=5x0.02s=0.1s.利用逐差法可得加速 于秒和桶的质量时,砺和桶的重力也近似等千绳的拉力,故D 度x+n+X-X-xe-,代入数据得a=0 42 m/${。 错误。 97°} 例1:(1)D 2.(1)天平 刻度尺(2)过大 (3)① 0.5 (2)控制变量法 (3)1.0(4)5 [解析](1)拉力可以由力传感器来测出,不需要用天平测出 [解析](1)实脸中需要用托盘和法码的总重力表示小车受到 沙和沙桶的质量,也就不需要使沙和沙桶的总质量远小于小车 的拉力,需测量托盘的质量,实验中还需要测量小车和车上 的质量,故A、B错误;打点计时器运用时,都是先接通电源,待 码总质量,所以还需要天平。实验中需要用刻度尺测量纸带上 打点稳定后再释放纸带,故C错误;该实验探究物体质量一定 点迹回的距离,从而得出加速度,所以还需要刻度尺。 时加速度与力的关系,需要改变沙和沙桶的总质量,打出多条 (2)图像在a轴上有截距,这是平衡摩擦力时木板的倾角过大 纸带,故D正确。 造成的。 (2)控制变量法。 (3)由题图丙中图线①可知,当F=0时,a0.即细线上没有拉 (3)根据牛*第二定律得2F-F.=Ma,当a=0时,F.=2F= 力时小车就有加速度,所以图线①是在轨道倾斜情况下得到 1.0N (4)设细线的拉力为T,小车的加速度为a.则根据牛顿第二定 像斜率h=2,所以m=0.5kg。 律对沙和沙杨有mg-T=2rmo,对小车有2T-F.=Ma,联立解 3.(1)在不挂钩码时,滑块能在任意位置静止不动(2)A位置与 光电门B间的距离1.(3)所挂钩码的质量m和滑块的质量M mCM 传感器的读数和滑块的质量M(4)A [解析] (1)判定调节到位的依据是在不挂钩码时,滑块能在 例2:(1)0.19(0.18~0.19均可) (2)甲 甲和乙 任意位置静止不动。 (2)两种情况下,滑块在导轨上均做匀加速直线运动,滑块的初 =36.10-32.40)cm=3. 70 cm.T=0. 1s.代入得v=0. 19m/s; (2)甲实验方案中:绳的拉力F满足;F=Ma.且mg-F=m, 的匀加速直线运动公式r^=2ax可知,只要测出A位置与光电 则F-m.,只有m:M时,F才近似等于mg,故以托盘与磕 门B问的距离L即可求得滑块的加速度。 14m (3)甲回学所做实险中滑块(设质量为V)和钩码(设质量为m 所受的合外力大小等于钩码的重力mg,则有m=(M+m)a. 码的重力表示小车的合外力,需满足m之M。乙实验方案中:小 所以甲同学还需要测量所挂钩码的质量m和清块的质量M,在 车沿木板匀速下滑,小车受绳的拉力及其他力的合力为零,且 绳的拉力大小等于托盘与祛码的重力,取下托盘及硅码,小车 实验时,认为滑块所受合外力大小等于钩码的重力,为了尽量 减小实验误差,应满足条件mM:乙同学所做实验中,力传感 所受的合外力大小等于托盘与廷码的重力m,不需要满足m M。两个实验方案都可把mg作为F值。 器测出的力就是细线对滑块的真实拉力(设为F,可直接读 例3:(3)①2②0.04 出),则有F。=Ma,所以需要记录传感器的读数和测量滑块的 [解析](3)①小车做勺加速直线运动,根据动力学公式有x 质量V。 - (4)力传感器测出的力就是细线对滑块的真实拉力,不存在系 统误差,无需满足淆块质量远大于钩码和力传感器的总质量; 解得a=2m/s。 测量距离时,适当增大测量距离可以减小测量误差;实验时要 ②根据牛领第二定律有T=M 满足气垫导轨水平且细线与导轨平行。故选A (m+m)g-T=(m+mo)a 4.(1)2.0(2)高度H(3)MH 解得m=0.04kg。 [解析](1)滑块由静止匀加速下滑,有x= 练案[18] 可得u 1.(1)B(2)C (3)0.42 则滑块下滑的加速度大小a=2.0m/s3。 [解析](1)为了使细线对小车的拉力等于小车和硅码所受的 (2)当滑块质量一定时,可以通过改变气垫导轨有燥势起的高 合外力,要保证细线与长木板平行,还需要平衡摩擦力,平衡障 度H.来改变滑块沿导轨方向的重力的分量,即合力的大小,探 擦力时要撤去秒和矿栖并利用打出的纸带判断小车是否做匀 究加速度与力的关系。 迷运动,比较各项可知,选项B正确。 (3)由于滑块下滑加速的力是由重力沿导轨向下的分力提供, (2)实际上,平衡摩擦力后,有mg-T=ma,T=Ma,则mg=(M +m)a.只有当Mm时,才可以将秒和秒桶的总重力大小mg -502一 以应该调节滑块的质量及导轨右端垫起的高度,保持MH不变。 速度为,则合速度为+,选项D正确 5.(1)gsinf-a (2)0.35 跟踪训练5:BC 水平风力不会影响紧直方向的运动,所以运动员 geosf 下落时间与风力无关,故A错误,C正确;运动员落地时竖直方 [解析] (1)对铁块受力分析,由牛顿第二定律有mgsin8- umgeos θ=ma. 句的速度是确定的,水平风力越大,落地时水平分速度越大,运 动员着地时的合速度越大,有可能对运动员造成伤害,故B正 解得_-gsin9- gcos册。 确,D错误。 跟踪训练6:C (2)两个相邻计数点之问的时间问隔7=5×50.-0.10s, 货物在水平方向上做匀速直线运动,在坚直方向 上先做匀加速运动,后做匀减速运动,根据平行四边形定则知. 由逐差法和△x=a7可得 合速度的方向与合加速度的方向不在同一条直线上,合运动的 -(1++)-(x+,+)~_1.97m/×. 轨迹为曲线,货物的加速度方向先向上后向下,因为加速度的 127* 方向指向轨迹的凹侧,故C正确。 代入n-ri.解得~0.35。 例2:D 由题意可知,船夫两次驾船的轨迹重合,知合速度方向相 goosf 同,第一次船的静水速度垂直于河岸,第二次船的静水速度与 第四章 抛体运动与圆周运动 合速度垂直,如图所示。 第11讲 曲线运动 运动的合成与分解 合位移 知识梳理·易错辨析 知识梳理 一、1.切线 2.方向 变速 船两次渡河的合位移相等,则渡河时间之比等于船两次渡河的 3.(1)加速度(2)合外力 二、1.(1)开始 结束 相等 独立的 相同 合速度之反比。则 ts.而coso-,可 t 2.(1)合运动(2)分运动(3)平行四边形定则 。 sinf t 易错辨析 1.V 2.V 3.x 4.V 5.x 6.x 核心考点·重点突破 例3:B 船按渡河时间最短的方式渡河时,船在行驶过程中,船头 跟踪训练1:B 过山车做曲线运动,其速度方向时刻变化,速度是 矢量,故过山车的速度是变化的,即过山车做变速运动,A错误 B正确;过山车做变速运动,即运动状态时刻变化,因此其所受 100s.A错误;船在河水中航行的最大速度是v.. 合力一定不为零,C错误;过山车经过A点时速度方向竖直向 v+V.-5m/s.C错误;因河水速度不断变化,则合速度 上.经过C点时速度方向竖直向下,D错误。 方向不断变化,则船在河水中航行的轨迹不是一条直线,D 跟踪训练2:A 篮球做曲线运动,所受合力指向运动轨迹的凹侧 错误。 故选A。 例4:A 由题意可知,a、b球沿细线方向的分速度相同,即r.sin37*= 跟踪训练3:CD 如果E、F.二力的合力沿to方向,即F,= .0370,解得-4,故A正确。 跟踪训练7:B 当AB10B时,杆AB的速度等于B点的速度为t 力方向在。与:轴正方向之间,则质点向:轴一侧弯曲而做曲 =R,滑块沿杆的方向的速度等于杆的速度,则有v:三reos8= V?+R 以质点必向v轴一侧弯曲而做曲线运动,因不知a的大小,所以 只凭F、F.的大小不能确定F。是偏向x轴还是y轴,B错误. 练案[19] D正确 1.AD 篮球在P点做直线运动,垂直于直线方向的合力为零,因 跟踪训练4:D 曲线运动的轨迹在速度方向与合力方向之间,对 此篮球水平方向不受空气的作用力,篮球加速下落,竖直方向 M.V点进行分析可知,开始时恒力与速度的夹角为钝角,后来 夹角为锐角,则物体的速度先减小后增大,D正确。 所受空气的作用力小干重力,A正确,B错误;在0点腐球做曲 线运动,空气给球的作用力和重力的合力指向曲线的凹侧。 例1:D0~1.时间内,无人机在水平方向做初速度为零的匀加速 重力竖直向下,所以空气给篮球的作用力可能斜向右上,C错 运动,在竖直方向也做初速度为零的匀加速运动,则合运动为 误,D正确。 匀加速直线运动,选项A错误;0-4.时间内,无人机竖直方向 2.C 物体从M点向N点做曲线运动,合力方向指向轨迹的凹侧, 速度一直为正,即一直向上运动,则t。时刻,无人机还没有运动 故A、D错误;物体速度方向沿轨迹的切线方向,且物体做减速 到最高点,选项B错误;t。~4.时间内,无人机水平方向做速度 运动,则合力方向与速度方向成钝角,故C正确,B错误。 为r。的匀速运动,竖直方向做匀减速运动,则合运动为匀变速 3.D 孔明灯在竖直0y方向做匀加速运动,在水平0x方向做匀 曲线运动,选项C错误;。时刻,无人机的水平速度为t,竖直 速运动,则合外力沿0方向,所以合运动的加速度方向沿0 -53-