高效作业27 2 实验：探究加速度与力、质量的关系-【精彩三年】2024-2025学年高中物理必修1课程探究与巩固PPT课件（人教版2019）

高效作业27 [2　实验：探究加速度与力、质量的关系] 1 2 3 4 5 6 [A级　新教材落实与巩固] 1．用下图所示的装置研究在作用力F一定时，小车的加速度a与小车(含砝码)质量M的关系，某同学设计的实验步骤如下： A．用天平称出小车的质量 B．按图装好实验器材 C．把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂槽码 D．将电磁打点计时器接在8 V电压的蓄电池上，接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量 E．保持槽码的质量不变，增加小车上的砝码个数，并记录每次增加后的M值，重复上述实验 F．分析每条纸带，测量并计算出加速度的值 G．作a——M图像，并由图像确定a与M的关系 (1)该同学漏掉的重要实验步骤是_______________，该步骤应排在步骤_____之后。 (2)在上述步骤中，有错误的是步骤_____，应把____________________改为_________________________。 平衡摩擦力 B D 8 V电压的蓄电池 8 V左右的交变电源 (3)在上述步骤中，处理不恰当的是步骤_____，应把_______________改 为__________________。 G a——M图像 1 2 3 4 5 6 2．在“探究加速度与力的关系”实验中，某小组设计了下图所示的实验装置。图中上、下两层水平轨道表面光滑，前端固定有光滑定滑轮，两相同小车前端各系一条细线，细线跨过定滑轮并挂上一个砝码盘，盘中可放砝码，小车Ⅱ所挂砝码和砝码盘的总质量是小车Ⅰ所挂砝码和砝码盘总质量的两倍。将砝码和砝码盘的总重力作为小车所受合力，两小车尾部各系一条细线连到控制装置上，实验时通过控制装置使两小车同时开始运动，按下装置两小车立即同时停止。某 次实验时小车Ⅰ的位移为s1，小车Ⅱ的位移为s2。 (1)为了减小实验误差，下列说法正确的是________(多选)。 A．实验之前将轨道倾斜来平衡摩擦力，平衡摩擦力时需要挂上砝码盘 B．实验之前将轨道倾斜来平衡摩擦力，平衡摩擦力时不需要挂上砝码盘 C．砝码盘和砝码的总质量应远大于小车的质量 D．砝码盘和砝码的总质量应远小于小车的质量 (2)若实验测得小车Ⅱ位移近似是小车Ⅰ位移的两倍，则可得实验结论：在质量一定的情况下，物体的加速度与所受到的合力成________(填“正比”或“反比”)。 BD 正比 1 2 3 4 5 6 3．电火花计时器和电磁打点计时器都是一种计时的仪器，均使用交变电源，若电源的频率为50 Hz，它们每隔_________s打一个点。 (1)实验开始时，应该先____________再____________。(均填“释放纸带”或“接通电源”) (2)实验时，牵动纸带的快慢不均匀，对相邻两点所表示的时间间隔________(填“有”或“没有”)影响。 (3)在做“探究加速度与力、质量的关系”实验中： ①下列仪器需要用到的是________(多选)。 0.02 接通电源 释放纸带 没有 AD ②下列说法正确的是________(多选)。 A．拉小车的细线应与长木板平行 B．纸带与小车相连端的点迹较疏 C．轻推小车，拖着纸带的小车能够匀速下滑说明摩擦力已被平衡 D．增加小车质量时，需要重新平衡摩擦力 A．　　 B．　 　C．　　　D． AC ③下图所示为一次记录小车运动情况的纸带。图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点的时间间隔为T＝0.1 s。 a.D点的瞬时速度大小为_________m/s。 b．运动小车的加速度大小为________m/s2。(结果均保留三位有效数字) 1.58 3.53 (1)打点计时器的操作步骤是先接通电源再释放纸带。 (2)实验时，牵动纸带的快慢不均匀，对相邻两点所表示的时间间隔没有影响。 (3)①在做“探究加速度与力、质量的关系”实验中，需要测加速度与质量，所以需要打点计时器及天平，则A、D正确，B、C错误。 ②拉小车的细线应与长木板平行，才能保证细线的拉力为小车所受的合力，所以A正确；纸带与小车相连端的点迹分布较密，因为小车开始速度较小，所以B错误；轻推小车，拖着纸带的小车能够匀速下滑说明 1 2 3 4 5 6 4．[2024·路桥中学高一]为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，某同学设计了图甲所示的实验装置，其中M为小车和小车上滑轮的总质量，m为沙和沙桶的总质量，力传感器可测出轻绳中的拉力大小。 (1)下列实验操作中，一定要进行的是________(多选)。 A．用天平测出沙和沙桶的总质量 B．将带滑轮的长木板右端适当垫高，以平衡摩擦力 BC C．调整力传感器和定滑轮的高度，使连接它们的轻绳与长木板平行 D．为减小误差，一定要保证m远小于M (2)该同学在实验中得到图乙所示的一条纸带(相邻两计数点间还有4个点没有画出)，已知打点计时器采用的是频率为50 Hz的交变电源，根据纸带可求出小车的加速度为_________m/s2(结果保留3位有效数字)。 2.00 (3)该同学以力传感器的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出的a——F图像是一条过原点的直线(图像没有画出)，这说明当质量一定时，小车的加速度与受力成________。 【解析】 (1)本实验拉力可以由力传感器测出，不需要用天平测出沙和沙桶的总质量，也就不需要使小桶(包括沙)的质量远小于车和滑轮的总质量，故A、D错误；该实验用轻绳的拉力作为小车受到的合力，故需要将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力，同时应调整力传感器和定滑轮的高度，使连接它们的轻绳与长木板平行，故B、C正确。 正比 1 2 3 4 5 6 [B级　素养养成与评价] 5．小姚同学用图甲所示装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验。(重力加速度g取10 m/s2) (1)关于此实验的下列说法，正确的是_______(多选)。 A．垫上木块是为了更好地使小车加速下滑 B．补偿阻力时，应使小车拖着纸带但不挂槽码 C．应调节滑轮高度使细线与小车轨道平行 D．槽码的质量无须远小于小车的质量 BC (2)图乙为某次实验得到的纸带，图中相邻两计数点间还有4个点未画出，打点计时器所用交变电源的频率为50 Hz，则打下计数点4时小车的速度为__________________________m/s，由纸带可得小车运动的加速度为__________________________m/s2 。(结果均保留两位有效数字) (3)根据实验数据得到加速度与力的关系如图丙中实线所示，则可知所挂槽码质量不应超过_____。 0.30(0.28～0.32均正确) 0.30(0.26～0.34均正确) A A．22 g　　　B．30 g　　　C．50 g 【解析】 (1)垫上木块是为了平衡摩擦力，使小车所受合力等于绳子的拉力，故A错误；补偿阻力时，应使小车拖着纸带但不挂槽码，能够沿着木板匀速下滑，故B正确；应调节滑轮高度使细线与小车轨道平行，从而使拉力为小车所受的合力，故C正确；只有当槽码质量远远小于小车质量时，才可以将槽码的重力大小近似看成小车所受的合力，故D错误。 1 2 3 4 5 6 6．[2024·丽水中学高一]在学习了“探究加速度与力、质量的关系”的实验后，小张同学设计了一个新的实验用于验证加速度与力之间的关系，具体操作过程如下： ①如图甲所示，接通打点计时器电源，让小车从倾斜的斜面上由静止开始加速下滑，用纸带记录下它的运动情况。 ②保持斜面的倾角不变，将一小桶用细线通过定滑轮与小车尾部相连，在桶中加入适量水，使轻推小车时，小车能沿斜面向下做匀速直线运动，其简化示意图如图乙所示。 ③用天平称出小车总质量为M，小桶和水的总质量为m。 ④改变斜面的倾角，重复以上步骤几次，研究加速度与力之间的关系。 根据该实验过程，回答下列问题。 (1)如图丙所示，电磁打点计时器与电源连接正确的是_____(填“A”或“B”)；纸带安装正确的是_____(填“C”或“D”)。 (2)某次实验，在步骤①中得到了一条纸带，如图丁所示，每两个计数点间还有4个计时点，打点计时器频率为50 Hz，则此次实验小车的加速度大小a＝_______m/s2 (结果保留一位小数)。 A D 0.6 (3)该实验是否需要保证小车质量要远大于所挂物体的总质量？______(填“是”或“否”)。 否 拉力的时候，小桶和水处于平衡状态，拉力大小等于小桶和水的总重力大小。   感谢聆听，再见！ a——图像 【解析】 (1)实验中把槽码的重力看成小车所受拉力，应消除摩擦力的影响，故必须平衡摩擦力且应排在步骤B之后。 (2)电磁打点计时器接在8 V电压的蓄电池上将无法工作，必须接在8 V左右的交变电源上。 (3)a——M图像是一条曲线，很难正确判断a与M的关系，必须“化曲为直”，改作a——图像。 【解析】 (1)实验前需要平衡摩擦力，平衡摩擦力时，将轨道倾斜来平衡摩擦力，不需要挂上砝码盘，故A错误，B正确；若要将砝码和砝码盘的总重力作为小车所受合力，需满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车质量，故C错误，D正确。 (2)两小车同时开始运动，并同时停止，两车运动的位移s＝at2，位移与加速度成正比；实验测得小车Ⅱ位移近似是小车Ⅰ位移的两倍，故小车Ⅱ加速度近似是小车Ⅰ加速度的两倍，则可得实验结论：在质量一定的情况下，物体的加速度与所受到的合力成正比。 【解析】 若电源的频率为50 Hz，则计时器打点周期为T＝＝ s＝0.02 s，即计时器每隔0.02 s打一个点。 摩擦力已被平衡，所以C正确；增加小车质量时，不需要重新平衡摩擦力，所以D错误。 ③a.D点的瞬时速度大小为 vD＝＝ m/s≈1.58 m/s。 b．运动小车的加速度大小为 a＝＝ m/s2＝3.53 m/s2。 (2)由于相邻两计数点间还有4个点没有画出，故相邻计数点间的时间间隔为0.1 s，由逐差法可得小车的加速度a＝×10－2 m/s2≈2.00 m/s2。 (3)a——F图像是一条过原点的直线，可知a与F成正比，又由实验装置图甲可知小车所受拉力为2F，因此说明当质量一定时，小车的加速度与受力成正比。 (2)由题意可得，相邻两计数点间的时间间隔t＝5T＝5·＝0.1 s，打下计数点4时小车的速度v4＝＝ m/s≈0.30 m/s。 加速度a＝＝×10－2 m/s2＝0.30 m/s2。 (3)由题图丙得，当F>0.22 N时，a——F图像不再是过原点的直线，则所挂槽码质量不应超过m＝ kg＝22 g，故选A。 【解析】 (1)打点计时器应该接交变电源，A图正确；纸带应该从复写纸盘下方穿过，D图所示安装正确。 (2)每两个相邻计数点间还有4个计时点，所以相邻计数点之间的时间间隔T＝0.1 s，根据逐差法a＝＝ m/s2≈0.6 m/s2。 (3)该实验不需要保证小车质量要远大于所挂物体的总质量。因为测细线 $$