第3章 实验四 探究加速度与物体受力、物体质量的关系(课件PPT)-【金榜题名】2026年高考物理一轮总复习

第三章　运动和力的关系 实验四　探究加速度与物体受力、物体质量的关系 第三章　运动和力的关系 高考总复习 物理 返回目录 第三章　运动和力的关系 高考总复习 物理 返回目录 第三章　运动和力的关系 高考总复习 物理 返回目录 第三章　运动和力的关系 高考总复习 物理 返回目录 第三章　运动和力的关系 高考总复习 物理 返回目录 第三章　运动和力的关系 高考总复习 物理 返回目录 第三章　运动和力的关系 高考总复习 物理 返回目录 第三章　运动和力的关系 高考总复习 物理 返回目录 第三章　运动和力的关系 高考总复习 物理 返回目录 第三章　运动和力的关系 高考总复习 物理 返回目录 第三章　运动和力的关系 高考总复习 物理 返回目录 第三章　运动和力的关系 高考总复习 物理 返回目录 第三章　运动和力的关系 高考总复习 物理 返回目录 第三章　运动和力的关系 高考总复习 物理 返回目录 第三章　运动和力的关系 高考总复习 物理 返回目录 第三章　运动和力的关系 高考总复习 物理 返回目录 第三章　运动和力的关系 高考总复习 物理 返回目录 第三章　运动和力的关系 高考总复习 物理 返回目录 第三章　运动和力的关系 高考总复习 物理 返回目录 第三章　运动和力的关系 高考总复习 物理 返回目录 第三章　运动和力的关系 高考总复习 物理 返回目录 第三章　运动和力的关系 高考总复习 物理 返回目录 第三章　运动和力的关系 高考总复习 物理 返回目录 第三章　运动和力的关系 高考总复习 物理 返回目录 第三章　运动和力的关系 高考总复习 物理 返回目录 第三章　运动和力的关系 高考总复习 物理 返回目录 第三章　运动和力的关系 高考总复习 物理 返回目录 第三章　运动和力的关系 高考总复习 物理 返回目录 第三章　运动和力的关系 高考总复习 物理 返回目录 第三章　运动和力的关系 高考总复习 物理 返回目录 第三章　运动和力的关系 高考总复习 物理 返回目录 第三章　运动和力的关系 高考总复习 物理 返回目录 第三章　运动和力的关系 高考总复习 物理 返回目录 第三章　运动和力的关系 高考总复习 物理 返回目录 第三章　运动和力的关系 高考总复习 物理 返回目录 第三章　运动和力的关系 高考总复习 物理 返回目录 第三章　运动和力的关系 高考总复习 物理 返回目录 第三章　运动和力的关系 高考总复习 物理 返回目录 第三章　运动和力的关系 高考总复习 物理 返回目录 提 分 集 训 （十八） 点击进入word 第三章　运动和力的关系 高考总复习 物理 返回目录 谢谢观看 第三章　运动和力的关系 高考总复习 物理 返回目录 考向 定位 1.理解什么是“滑块—木板”模型；2.会用动力学的观点处理“滑块—木板”模型问题． 原理装置图 操作要求 注意事项 图1 1．控制变量法 (1)保持小车质量不变，探究加速度与合力的关系． (2)保持小车所受合力不变，探究加速度与质量的关系． 2．改变小车质量M或槽码质量m时，无需重新补偿阻力． 3．使用力传感器或弹簧测力计可测出细绳拉力时，无需满足M≫m. 1.用天平测量槽码的质量m和小车的质量M. 2．根据设计要求安装实验装置，只是不把悬挂槽码的细绳系在小车上． 3．在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，使小车能匀速下滑． 4．槽码通过细绳绕过定滑轮系于小车上，接通电源后放开小车，断开电源取下纸带，编写号码，保持小车质量M不变，改变槽码质量m，重复实验得到纸带；保持槽码的质量m不变，改变小车的质量M，重复实验得到纸带． 1.补偿阻力：补偿阻力时，不要把悬挂槽码的细绳系在小车上，让小车连着纸带匀速运动 2．质量：槽码质量m远小于小车质量M 3．平行：使细绳与长木板平行 4．靠近：小车从靠近打点计时器的位置释放 5．先后：实验时先接通电源后释放小车 原理装置图 操作要求 注意事项 2．改变小车质量M或槽码质量m时，无需重新补偿阻力． 3．使用力传感器或弹簧测力计可测出细绳拉力时，无需满足M≫m. 3．在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，使小车能匀速下滑． 4．槽码通过细绳绕过定滑轮系于小车上，接通电源后放开小车，断开电源取下纸带，编写号码，保持小车质量M不变，改变槽码质量m，重复实验得到纸带；保持槽码的质量m不变，改变小车的质量M，重复实验得到纸带． 3．平行：使细绳与长木板平行 4．靠近：小车从靠近打点计时器的位置释放 5．先后：实验时先接通电源后释放小车 原理装置图 操作要求 注意事项 数据处理 1.利用Δx＝aT2及逐差法求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直线，说明a与F成正比． 3．以a为纵坐标， eq \f(1,M)为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线，就能判定a与M成反比． 考点一　教材原型实验 [例1]　(2025·太原期末)在用图甲所示的装置探究小车的加速度a与力F的关系时，认为小车所受合力F等于槽码的重量． (1)下列操作正确的是________； A.调节滑轮高度，使滑轮和小车间的细线与木板平行 B.为使细线的拉力等于小车受到的合力，木板应保持水平 C.补偿阻力时，应在细线的下端悬挂槽码，使小车在细线的牵引下匀速运动 D.细线下端悬挂槽码的质量应远大于小车的质量 (2)实验中，当槽码的重力为0.10 N时得到的纸带如图乙所示．图中A～E为计数点，每相邻两个计数点间还有4个点没有画出．已知打点计时器使用交流电的频率为50 Hz，可求得小车的加速度大小为________m/s2(结果保留两位小数)； (3)多次改变槽码的重力，测出对应小车的加速度并描绘在图丙中，将(2)中的数据描绘在图丙中，连同已描出的点绘出小车的a－F图像______； (4)由图丙中的图线可得到的结论是，当小车的质量保持不变时，小车的加速度a和力F________． 【解析】　(1)A.调节滑轮高度，使滑轮和小车间的细线与木板平行有利于减小误差，A项正确； B.为使细线的拉力等于小车受到的合力，应该平衡摩擦力，木板适当倾斜，B项错误； C.补偿阻力时，细线下不应挂槽码，使小车做匀速运动，C项错误； D.细线下端悬挂槽码的质量应远小于小车的质量，D项错误． 故选A. (2)由题知，计数点之间的时间间隔为T＝0.1 s，由 xCE－xAC＝a(2T)2 得小车运动的加速度为a＝0.47 m/s2 (3)将F＝0.1 N，a＝0.47 m/s2描绘在图丙中，连接后延长至交于坐标轴得 (4)由图丙中的图线可得到的结论是，当小车的质量保持不变时，小车的加速度a和力F成正比． 【答案】　(1)A　(2)0.47　(3)见解析　(4)成正比 [对点训练] 1．(2024·甘肃高考)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\(\rc\ (\a\vs4\al\co1(\f(S8－S7,T2)＋\f(S7－S6,T2)＋\f(S6－S5,T2)＋\f(S5－S4,T2)＋)) eq \b\lc\ \rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(S4－S3,T2)＋\f(S3－S2,T2)＋\f(S2－S1,T2))) B.a＝ eq \f(1,6) eq \b\lc\(\rc\ (\a\vs4\al\co1(\f(S8－S6,2T2)＋\f(S7－S5,2T2)＋\f(S6－S4,2T2)＋\f(S5－S3,2T2)＋)) eq \b\lc\ \rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(S4－S2,2T2)＋\f(S3－S1,2T2))) C.a＝ eq \f(1,5) eq \b\lc\(\rc\ (\a\vs4\al\co1(\f(S8－S5,3T2)＋\f(S7－S4,3T2)＋\f(S6－S3,3T2)＋\f(S5－S2,3T2)＋)) eq \b\lc\ \rc\)(\a\vs4\al\co1(\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． 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． 故选B. (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)反比　槽码 考点二　教材创新实验 eq \a\vs4\al(角度1　 改进测量力的方案) 拉力传感器、弹簧测力计 eq \o(―――→,\s\up15(替代))“近似等于小盘和砝码的总重力”． [例2]　(2024·陕西渭南测试)某实验小组应用如图所示装置探究加速度与物体受力的关系，已知小车的质量为M，砝码及砝码盘的总质量为m，所使用的打点计时器所接的交流电的频率为50 Hz.实验步骤如下： A.按图所示安装好实验装置，其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直； B.调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下匀速运动； C.挂上砝码盘，接通电源后，再放开小车，打出一条纸带，由纸带求出小车的加速度； D.改变砝码盘中砝码的质量，重复步骤C，求得小车在不同合力作用下的加速度． 根据以上实验过程，回答以下问题： (1)对于上述实验，下列说法正确的是________． A.小车的加速度与砝码盘的加速度大小相等 B.实验过程中砝码盘处于超重状态 C.与小车相连的轻绳与长木板一定要平行 D.弹簧测力计的读数应为砝码和砝码盘总重力的一半 E.砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量 (2)实验中打出的其中一条纸带如图所示，由该纸带可求得打下A点时小车的速度v＝______m/s，小车的加速度a＝________m/s2.(结果保留两位有效数字) (3)图中的小车加速度a与弹簧测力计的示数F的关系图像，与本实验相符合的是________． 【解析】　(1)A.由图可知，小车的加速度是砝码盘的加速度大小的2倍，故A错误； B.实验过程中，砝码向下加速运动，处于失重状态，故B错误； C.小车相连的轻绳与长木板一定要平行，保证拉力沿着木板方向，故C正确； D.实验过程中，砝码向下加速运动，处于失重状态，故弹簧测力计的读数小于砝码和砝码盘总重力的一半，故D错误； E.小车的拉力由弹簧测力计测得，则不需要砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量的条件，故E错误． 故选C. (2)由于打点计时器所接的交流电的频率为50 Hz，则相邻两个计数点之间的时间间隔为T＝5×0.02 s＝0.1 s 根据中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度，由纸带数据可得，打下A点时小车的速度 vA＝ eq \f((6.87＋7.75)×10-2,2×0.1)m/s≈0.73 m/s 由逐差法可得，小车的加速度为 a＝ eq \f((7.75＋8.64－6.87－6.60)×10-2,4×0.12)m/s2＝0．88 m/s2 (3)由题意可知，小车的加速度a与弹测力计的示数F的关系应该是成正比，即 a＝ eq \f(1,M)·F 可知图像为过原点的一条倾斜直线． 故选A. 【答案】　(1)C　(2)0.73　0.88　(3)A eq \a\vs4\al(角度2　改进测量加速度的方案) [例3]　(2025·南通期末)某实验小组利用图甲所示的实验装置验证牛顿第二定律． (1)下列实验操作步骤，正确的顺序是______． ①将挂有槽码的细线绕过定滑轮系在滑块上，滑块移到光电门1右侧某位置A处 ②改变槽码和滑块质量，重复实验 ③把气垫导轨放在水平桌面上，将装有遮光条的滑块放在导轨上，打开气源开关，调节导轨至水平 ④多次改变光电门2的位置，滑块每次都由A处静止释放，记录t1和t2 ⑤从A处由静止释放滑块，记录滑块从光电门1运动到光电门2的时间t1和遮光条通过光电门2的遮光时间t2 (2)实验记录和处理的某组数据如下表： t1/s 0.81 0.91 1.09 1.24 1.46 1.67 t2/(×10-3s) 7.14 6.25 5.26 4.54 3.85 3.33 eq \f(1,t2)/s-1 140 160 190 220 260 300 请根据表中数据，在图乙中作出 eq \f(1,t2)－t1图像． (3)根据图像求得图线的斜率k＝______s-2(结果保留两位有效数字). (4)实验中，测得遮光条的宽度为d，滑块和遮光条的总质量为M，槽码的质量为m，用槽码的重力代替细线的拉力．已知重力加速度为g.在误差允许范围内，如果(3)中所求k满足k＝______(用符号d、m、M、g表示).则验证了牛顿第二定律． (5)实验小组发现图线斜率的测量值总小于理论值，产生该系统误差的原因是______(写出一个即可). 【解析】　(1)实验时先调节轨道水平，然后放好挂着槽码的细线和滑块，释放滑块后记录通过光电门的时间，最后重复几次实验，则实验操作正确的顺序是③①⑤④②； (2)图像如图 (3)根据图像求得图线的斜率 eq \f(300－100,1.66－0.6)＝1.9×102s-2 (4)根据mg＝Ma v＝ eq \f(d,t2)＝at1 即 eq \f(1,t2)＝ eq \f(mg,Md)t1 图像的斜率k＝ eq \f(mg,Md) 即在误差允许范围内，如果(3)中所求k满足 k＝ eq \f(mg,Md) 则验证了牛顿第二定律． (5)将槽码的重力代替细线的拉力，则理论值偏大，从而使得图线斜率的测量值总小于理论值． k＝ eq \f(mg,Md) 则验证了牛顿第二定律． (5)将槽码的重力代替细线的拉力，则理论值偏大，从而使得图线斜率的测量值总小于理论值． 【答案】　(1)③①⑤④② (2)图见解析 (3)1.9×102 (4) eq \f(mg,Md) (5)将槽码的重力代替细线的拉力 考点三　教材实验拓展——测动摩擦因数或物体的质量 [例4]　(2023·湖北高考)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m－n图像，如图(b)所示，可得木块A和木板间的动摩擦因数μ＝________(保留两位有效数字). 【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的大小无关，则实验中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＝k＝ 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 [对点训练] 2．(2022·山东高考)在天宫课堂中，我国航天员演示了利用牛顿第二定律测量物体质量的实验．受此启发，某同学利用气垫导轨、力传感器、无线加速度传感器、轻弹簧和待测物体等器材设计了测量物体质量的实验，如图甲所示．主要步骤如下： ①将力传感器固定在气垫导轨左端支架上，加速度传感器固定在滑块上； ②接通气源，放上滑块．调平气垫导轨； ③将弹簧左端连接力传感器，右端连接滑块．弹簧处于原长时滑块左端位于O点．A点到O点的距离为5.00 cm，拉动滑块使其左端处于A点，由静止释放并开始计时； ④计算机采集获取数据，得到滑块所受弹力F、加速度a随时间t变化的图像，部分图像如图乙所示． 回答以下问题(结果均保留两位有效数字)： (1)弹簧的劲度系数为________ N/m. (2)该同学从图乙中提取某些时刻F与a的数据，画出a－F图像如图丙中Ⅰ所示，由此可得滑块与加速度传感器的总质量为________ kg. (3)该同学在滑块上增加待测物体，重复上述实验步骤，在图丙中画出新的a－F图像Ⅱ，则待测物体的质量为________ kg. 解析：(1)由题意及图乙的F－t图像有 Δx＝5.00 cm，F＝0.610 N 根据胡克定律有k＝ eq \f(F,Δx) 可得k≈12 N/m. (2)根据牛顿第二定律有F＝ma，则a－F图像的斜率表示滑块与加速度传感器的总质量的倒数，根据题图丙中Ⅰ，有 eq \f(1,m)＝ eq \f(3.00－0,0.60) kg-1＝5 kg-1 则滑块与加速度传感器的总质量为m＝0.20 kg. (3)滑块上增加待测物体，同理，根据题图丙中Ⅱ，则有 eq \f(1,m′)＝ eq \f(1.50－0,0.50) kg-1＝3 kg-1 则滑块、待测物体与加速度传感器的总质量为 m′≈0.33 kg 则待测物体的质量为 Δm＝m′－m＝0.13 kg. 答案：(1)12　(2)0.20　(3)0.13 $$