高考物理一轮总复习精品课件 第3章 牛顿运动定律 实验探究课4 探究加速度与力、质量的关系.ppt

七、其他方案概述方案:通过位移之比测量加速度之比如图所示,将两辆相同的小车放在水平木板上,前端各系一条细线,线的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘,盘中可以放不同的重物。把木板一端垫高,参考前面的阻力补偿法补偿阻力的影响,两小车后端各系一条细线,用一个物体,例如黑板擦,把两条细线同时按压在木板上。抬起黑板擦,两小车同时开始运动,按下黑板擦,两小车同时停下来。用刻度尺测出两小车移动的位移x1、x2。由于两小车运动时间t相同,从它们的位移之比就可以得出加速度之比。完成上述实验后,在盘中重物相同的情况下,通过增减小车中的重物改变小车的质量,再进行实验。易错辨析·判一判(1)平衡摩擦力时不能在细绳的另一端挂槽码。(√)(2)平衡摩擦力必须让小车连上纸带,且让打点计时器处于工作状态。(√)(3)平衡摩擦力时可根据纸带上的点迹是否均匀来判断。(√)(4)换小车不用重新平衡摩擦力。(×)(5)只有槽码的质量比小车的质量小得多时,线上的拉力才视为等于槽码所受的重力。(√)(6)每次放砝码于小车上改变小车质量时都需重新平衡摩擦力。(×)研考点精准突破考点一教材原型实验典例1.在探究加速度与物体受力、物体质量的关系的实验中,做如下探究:(1)为猜想加速度与质量的关系,可利用图甲所示的装置进行对比实验。两小车放在水平板上,前端通过钩码牵引,后端各系一条细线,用板擦把两条细线按在桌上,使小车静止。抬起板擦,小车同时运动,一段时间后按下板擦,小车同时停下。对比两小车的位移,可知加速度与质量大致成反比。关于实验条件,下列说法正确的是(选填选项前的字母)。?A.小车质量相同,钩码质量不同B.小车质量不同,钩码质量相同C.小车质量不同,钩码质量不同甲(2)某同学为了定量验证(1)中得到的初步关系,设计实验并得到小车加速度a与质量m的7组实验数据,如下表所示。在图乙所示的坐标纸上已经描好了6组数据点,请将余下的一组数据描在坐标纸上,并作出a-图像。次数1234567a/(m·s-2)0.620.560.480.400.320.240.15m/kg0.250.290.330.400.500.711.00乙(3)用如图丙所示的装置做探究加速度与力的关系的实验之前,需要思考如何测“力”。为了简化“力”的测量,下列说法正确的是(选填选项前的字母)。?丙A.使小车沿倾角合适的斜面运动,小车受力可等效为只受绳的拉力B.若斜面倾角过大,小车所受合力将小于绳的拉力C.无论小车运动的加速度多大,砂和桶所受的重力都等于绳的拉力D.让小车的运动趋近于匀速运动,砂和桶所受的重力才近似等于绳的拉力思维点拨由实验原理找实验器材,由实验原理找数据处理方法和进行误差分析。答案(1)B(2)见解析图(3)A解析(1)为了探究加速度与质量的关系,必须控制小车所受拉力相同,而让小车的质量不同,所以钩码质量相同,故B正确。(2)数据描点和a-图像如图所示(3)使小车沿倾角合适的斜面运动,小车所受重力沿斜面的分力刚好等于小车所受的摩擦力,则小车受力可等效为只受绳的拉力,故A正确;若斜面倾角过大,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,不利于简化“力”的测量,故B错误;由牛顿第二定律可知,无论小车运动的加速度多大,砂和桶所受的重力都大于绳的拉力,故C错误;当小车的质量远大于砂和桶的质量时,砂和桶所受的重力近似等于绳的拉力,故D错误。对点演练1.(2023山东青岛二模)图甲是某研究性学习小组探究小车加速度与力关系的实验装置,长木板置于水平桌面上,一端系有砂桶的轻绳通过滑轮与固定的拉力传感器相连,拉力传感器可显示绳中拉力F的大小,改变桶中砂的质量进行多次实验,当地的重力加速度g取9.8m/s2。回答下列问题:(1)实验时,下列操作或说法正确的是。?A.需要用天平测出砂和砂桶的总质量B.实验时必须首先平衡摩擦力C.实验中无须保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量(2)实验中得到一条纸带如图乙所示,其中A、B、C为相邻的计数点,相邻两计数点间有4个计时点未标出,各计数点到O点的距离在图乙中标出。电源的频率为50Hz,则由纸带可知小车的加速度大小为m/s2。(保留三位有效数字)?(3)以拉力传感器的示数F为横坐标,小车的加速度a为纵坐标,画出a-F图像,测得图线的斜率为k,则小车的质量为。?(4)该小组同学不断增加砂子质量重复实验,发现小车的加速度最后会趋近于某一数值,从理论上分析可知,该数值应为m/s2。?解析(1)本实验可以通过拉力传感器获取小车所受拉力