第三章 实验四 探究加速度与力、质量的关系-【创新教程】2026年高考物理总复习大一轮课件PPT

实验四 探究加速度与力、质量的关系 第三章 牛顿运动定律 下一页 上一页 返回导航 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 突破 实验热点 02 夯实 基础实验 01 课后 素养提能 03 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 下一页 上一页 返回导航 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 夯实 基础实验 下一页 上一页 返回导航 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 下一页 上一页 返回导航 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 下一页 上一页 返回导航 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 下一页 上一页 返回导航 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 下一页 上一页 返回导航 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 下一页 上一页 返回导航 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 下一页 上一页 返回导航 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 下一页 上一页 返回导航 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 下一页 上一页 返回导航 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 突破 实验热点 下一页 上一页 返回导航 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 下一页 上一页 返回导航 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 下一页 上一页 返回导航 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 下一页 上一页 返回导航 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 下一页 上一页 返回导航 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 下一页 上一页 返回导航 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 下一页 上一页 返回导航 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 下一页 上一页 返回导航 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 下一页 上一页 返回导航 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 下一页 上一页 返回导航 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 下一页 上一页 返回导航 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 下一页 上一页 返回导航 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 下一页 上一页 返回导航 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 下一页 上一页 返回导航 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 下一页 上一页 返回导航 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 下一页 上一页 返回导航 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 下一页 上一页 返回导航 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 下一页 上一页 返回导航 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 下一页 上一页 返回导航 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 下一页 上一页 返回导航 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 下一页 上一页 返回导航 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 下一页 上一页 返回导航 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 下一页 上一页 返回导航 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 下一页 上一页 返回导航 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 下一页 上一页 返回导航 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 下一页 上一页 返回导航 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 下一页 上一页 返回导航 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 下一页 上一页 返回导航 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 下一页 上一页 返回导航 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 下一页 上一页 返回导航 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 下一页 上一页 返回导航 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 下一页 上一页 返回导航 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 下一页 上一页 返回导航 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 下一页 上一页 返回导航 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 下一页 上一页 返回导航 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 下一页 上一页 返回导航 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 课时作业 点击进入WORD链接 下一页 上一页 返回导航 第三章 牛顿运动定律 高考总复习 物理 注意事项 1．实验方法：控制变量法． 2．平衡阻力：在平衡阻力时，不要悬挂小盘，但小车应连着纸带且接通电源．用手给小车一个初速度，如果在纸带上打出的点的间隔是均匀的，表明小车受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡． 3．不重复平衡阻力：平衡了阻力后，不管以后是改变小盘和砝码的总质量还是改变小车和砝码的总质量，都不需要重新平衡阻力． 4．实验条件：M≫m.只有如此，小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力． 5．一先一后一按住：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，后放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车． 6．作图：作图时两轴标度比例要适当，各量须采用国际单位．这样作图线时，坐标点间距不至于过密，误差会小些． 误差分析 1．因实验原理不完善引起误差．本实验用小盘和砝码的总重力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的总重力． 2．平衡阻力不准确、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． 热点一　实验原理与实验操作 [典例1]　 (2025·四川泸州期末)同学们实验室中进行“探究加速度与力、质量的关系”的实验．甲组同学用如图1的装置进行实验． (1)实验中关于“消除摩擦力”的正确操作是图中的　______　(“A”或“B”)； (2)小车质量一定，研究加速度与力的关系时，该同学根据测得的数据作出a ­F图像，如图发现图像既不过原点，末端又发生了弯曲，可能的原因是　______　. A．不过原点的原因是消除阻力时，木板的倾斜角度过大 B．不过原点的原因是消除阻力时，木板的倾斜角度过小 C．末端发生弯曲的原因是小车质量较大 D．末端发生弯曲的原因是所挂钩码的质量较大 (3)乙组同学设计了如下图的实验探究当物体质量一定时，其运动的加速度与合外力之间的关系．由图中刻度尺读出两个光电门中心之间的距离为L，测得遮光条宽度为d. ①该实验小组在做实验时，将滑块从图中所示位置由静止释放，由数字计时器可以读出遮光条通过光电门1的时间Δt1，遮光条通过光电门2的时间Δt2，则滑块的加速度的表达式a＝　________　(以上表达式均用题中所给字母表示)； ②利用该装置做实验，　____________　(选填“需要”或“不需要”)平衡摩擦力 [解析]　(1)关于“消除摩擦力”的原理是利用小车的重力沿倾斜长木板向下的分力平衡小车运动中受到的阻力，因此不用挂盘和砝码，正确操作是图中的B. (2) a-F图像不过原点，由图像可知，当小车受到的拉力不是零时，小车的加速度仍是零，其原因是没有消除摩擦力或消除摩擦力不够，即木板的倾斜角度过小，A错误，B正确；由实验装置可知，当盘和砝码的质量远小于小车的质量时，就近似认为盘和砝码的重力大小等于对小车的拉力，末端发生弯曲的原因是盘和砝码的质量不是远小于小车的质量，即所挂钩码的质量较大，C错误，D正确． (3) 由题意可知，滑块经光电门1和2时的速度大小分别为v1＝eq \f(d,Δt1)，v2＝eq \f(d,Δt2) 由速度位移关系公式可得滑块的加速度的表达式a＝eq \f(v\o\al(2,2)－v\o\al(2,1),2L)＝eq \f(d2,2L) eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(1,Δt22)－\f(1,Δt12)))， 实验探究当物体质量一定时，其运动的加速度与合外力之间的关系．由于气垫导轨的摩擦力很小，可以忽略不计，因此利用该装置做实验不需要平衡摩擦力． [答案]　(1)B　(2)BD (3)eq \f(d2,2L) eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(1,Δt22)－\f(1,Δt12)))　不需要 [典例2]　(2024·甘肃卷)用图1所示实验装置探究外力一定时加速度与质量的关系． (1)以下操作正确的是　________　(单选，填正确答案标号)． A．使小车质量远小于槽码质量 B．调整垫块位置以补偿阻力 C．补偿阻力时移去打点计时器和纸带 D．释放小车后立即打开打点计时器 (2)保持槽码质量不变，改变小车上砝码的质量，得到一系列打点纸带．其中一条纸带的计数点如图2所示，相邻两点之间的距离分别为s1，s2，…，s8，时间间隔均为T.下列加速度算式中，最优的是　________　(单选，填正确答案标号)． A．a＝eq \f(1,7) eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(s8－s7,T2)＋\f(s7－s6,T2)＋\f(s6－s5,T2)＋\f(s5－s4,T2)＋\f(s4－s3,T2)＋\f(s3－s2,T2)＋\f(s2－s1,T2))) B．a＝eq \f(1,6) eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(s8－s6,2T2)＋\f(s7－s5,2T2)＋\f(s6－s4,2T2)＋\f(s5－s3,2T2)＋\f(s4－s2,2T2)＋\f(s3－s1,2T2))) C．a＝eq \f(1,5) eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(s8－s5,3T2)＋\f(s7－s4,3T2)＋\f(s6－s3,3T2)＋\f(s5－s2,3T2)＋\f(s4－s1,3T2))) D．a＝eq \f(1,4) eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(s8－s4,4T2)＋\f(s7－s3,4T2)＋\f(s6－s2,4T2)＋\f(s5－s1,4T2))) (3)以小车和砝码的总质量M为横坐标，加速度的倒数eq \f(1,a)为纵坐标，甲、乙两组同学分别得到的eq \f(1,a)­M图像如图3所示． 由图可知，在所受外力一定的条件下，a与M成　______　(填“正比”或“反比”)；甲组所用的　________　(填“小车”“砝码”或“槽码”)质量比乙组的更大． [解析]　(1)A.为了使小车所受的合外力大小近似等于槽码的总重力，故应使小车质量远大于槽码质量，故A错误；B.为了保证小车所受细线拉力等于小车所受合力，则需要调整垫块位置以补偿阻力，也要保持细线和长木板平行，故B正确；C.补偿阻力时不能移去打点计时器和纸带，需要通过纸带上点迹是否均匀来判断小车是否做匀速运动，故C错误；D.根据操作要求，应先打开打点计时器再释放小车，故D错误． (2)根据逐差法可知s5－s1＝4a1T2，s6－s2＝4a2T2，s7－s3＝4a3T2，s8－s4＝4a4T2， 联立可得小车加速度表达式为a＝eq \f(1,4) eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(s8－s4,4T2)＋\f(s7－s3,4T2)＋\f(s6－s2,4T2)＋\f(s5－s1,4T2))).故选D. (3)根据图像可知eq \f(1,a)与M成正比，故在所受外力一定的条件下，a与M成反比； 设槽码的质量为m，则由牛顿第二定律mg＝(m＋M)a， 化简可得eq \f(1,a)＝eq \f(1,mg)·M＋eq \f(1,g)， 故斜率越小，槽码的质量m越大，由题图可知甲组所用的槽码质量比乙组的更大． [答案]　(1)B　(2)D　(3)①反比　②槽码 热点二　实验的改进与创新 创新角度 实验装置/原理图 创新解读 实验 原理 创新 1.利用力传感器可得轻绳上拉力大小 2．将探究加速度与合力的关系转化为探究加速度与力传感器的示数的关系 实验 器材 创新 利用位移传感器与计算机相连，直接得出小车的加速度 实验 器材 创新 1.用光电门代替打点计时器，结合遮光条的宽度可测滑块的速度 2．利用气垫导轨代替长木板，无需平衡摩擦力 3．由力传感器测滑块的拉力，无需满足m≪M 实验 过程 创新 1.结合光电门得出物块在A、B两点的速度，由veq \o\al(2,B)－veq \o\al(2,A)＝2ax得出物块的加速度 2．结合牛顿第二定律mg－μMg＝(M＋m)a得出物块与水平桌面间的动摩擦因数 [典例3]　 (2024·江西卷)某小组探究物体加速度与其所受合外力的关系．实验装置如图(a)所示，水平轨道上安装两个光电门，小车上固定一遮光片，细线一端与小车连接，另一端跨过定滑轮挂上钩码． 图(a) (1)实验前调节轨道右端滑轮高度，使细线与轨道平行，再适当垫高轨道左端以平衡小车所受摩擦力． (2)小车的质量为M1＝320 g．利用光电门系统测出不同钩码质量m时小车加速度a.钩码所受重力记为F，作出a­F图像，如图(b)图线甲所示． 图(b) (3)由图线甲可知，F较小时，a与F成正比；F较大时，a与F不成正比．为了进一步探究，将小车的质量增加至M2＝470 g，重复步骤(2)的测量过程，作出a－F图像，如图(b)中图线乙所示． (4)与图线甲相比，图线乙的线性区间　________　，非线性区间　__________　.再将小车的质量增加至M3＝720 g，重复步骤(2)的测量过程，记录钩码所受重力F与小车加速度a，如表所示(表中第9～14组数据未列出). 序号 1 2 3 4 5 钩码所受 重力F/(9.8 N) 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 小车加速 度a/(m·s－2) 0.26 0.55 0.82 1.08 1.36 序号 6 7 8 9～14 15 钩码所受重力F/(9.8 N) 0.120 0.140 0.160 ...... 0.300 小车加速度a/(m·s－2) 1.67 1.95 2.20 …… 3.92 (5)请在图(b)中补充描出第6至8三个数据点，并补充完成图线丙． (6)根据以上实验结果猜想和推断：小车的质量　__________　时，a与F成正比．结合所学知识对上述推断进行解释：　__________________　. [解析]　(4)根据题图(b)分析可知，与图线甲相比，图线乙的线性区间较大，非线性区间较小．(5)在坐标系中进行描点，结合其他点用平滑的曲线拟合，使尽可能多的点在线上，不在线上的点均匀分布在线的两侧，如答图所示．(6)对钩码根据牛顿第二定律有F－T＝ma，对小车根据牛顿第二定律有T＝Ma，联立解得F＝(M＋m)a，变形得a＝eq \f(1,M＋m)F，当m≪M时，可认为m＋M≈M，则a＝eq \f(1,M)F，即a与F成正比． [答案]　(4)较大　较小 (5)如图所示 (6)远大于钩码的质量　见解析 [典例4]　(2023·湖北卷，11)某同学利用测质量的小型家用电子秤，设计了测量木块和木板间动摩擦因数μ的实验． 如图(a)所示，木板和木块A放在水平桌面上，电子秤放在水平地面上，木块A和放在电子秤上的重物B通过跨过定滑轮的轻绳相连．调节滑轮，使其与木块A间的轻绳水平，与重物B间的轻绳竖直．在木块A上放置n(n＝0,1,2,3,4,5)个砝码(电子秤称得每个砝码的质量m0为20.0 g)，向左拉动木板的同时，记录电子秤的对应示数m. (1)实验中，拉动木板时　__________　(填“必须”或“不必”)保持匀速． (2)用mA和mB分别表示木块A和重物B的质量，则m和mA、mB、m0、μ、n所满足的关系式为m＝　__________　. (3)根据测量数据在坐标纸上绘制出m­n图像，如图(b)所示，可得木块A和木板间的动摩擦因数μ＝　________　(保留2位有效数字)． [解析]　(1)木块与木板间的滑动摩擦力与两者之间的相对速度无关，则实验拉动木板时不必保持匀速； (2)对木块、砝码以及重物B分析可知μ(mA＋nm0)g＋mg＝mBg， 解得m＝mB－μ(mA＋nm0) (3)根据m＝mB－μmA－μm0·n， 结合图像可知μm0＝eq \f(59－19,5) g＝8 g， 则μ＝0.40. [答案]　(1)不必　(2)mB－μ(mA＋nm0) (3)0.40 $$