高中物理一輪復(fù)習(xí)課件：實(shí)驗(yàn)：探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系

1、探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系 把握經(jīng)典實(shí)驗(yàn)方案一、基本原理與操作原理裝置圖探究方法控制變量法操作要領(lǐng)(1)平衡：用阻力補(bǔ)償法平衡摩擦力(改變小車或槽碼質(zhì)量，無需重新平衡摩擦力)。(2)質(zhì)量：槽碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量(若使用力傳感器，或以小車與槽碼的系統(tǒng)為研究對象無需滿足此要求)。(3)要測量的物理量小車與其上砝碼的總質(zhì)量(用天平測量)。小車受到的拉力(約等于槽碼的重力)。小車的加速度(根據(jù)紙帶用逐差法或根據(jù)光電門數(shù)據(jù)計算加速度)。(4)其他：細(xì)繩與長木板平行；小車從靠近打點(diǎn)計時器的位置釋放，在到達(dá)定滑輪前按住小車，實(shí)驗(yàn)時先接通電源，后釋放小車。續(xù)表 融通多彩實(shí)驗(yàn)方案粵教版新教材探究加速

2、度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系實(shí)驗(yàn)裝置圖要點(diǎn)解讀1用氣墊導(dǎo)軌替代長木板做實(shí)驗(yàn)，不用再平衡滑塊的摩擦力。2利用光電門和數(shù)字計時器來計算滑塊通過光電門的速度。3利用小桶內(nèi)加入橡皮泥來改變滑塊所受的合外力。4共同的注意事項(xiàng)(1)保證細(xì)繩與長木板或氣墊導(dǎo)軌平行。(2)滿足Mm，以確保細(xì)繩的拉力近似等于懸掛的槽碼或小桶和橡皮泥的重力。5一致的誤差分析思路(1)偶然誤差質(zhì)量測量及其他數(shù)據(jù)測量不準(zhǔn)確。描點(diǎn)、連線不準(zhǔn)確。(2)系統(tǒng)誤差本實(shí)驗(yàn)用槽碼或小桶和橡皮泥的重力作為細(xì)繩的拉力屬于實(shí)驗(yàn)原理不完善引起 的誤差。一、基礎(chǔ)考法保住分考查點(diǎn)(一)實(shí)驗(yàn)原理與操作1某實(shí)驗(yàn)小組利用圖1所示的裝置探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)

3、系。(1)下列做法正確的是_(填字母代號)。A調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳緣K的細(xì)繩與長木板保持平行B在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動摩擦力時，將裝有砝碼的砝碼桶通過定滑輪拴在木塊上C實(shí)驗(yàn)時，先放開木塊再接通打點(diǎn)計時器的電源D通過增減木塊上的砝碼改變質(zhì)量時，不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度(2)為使砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總重力在數(shù)值上近似等于木塊運(yùn)動時受到的拉力，應(yīng)滿足的條件是砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總質(zhì)量_(選填“遠(yuǎn)大于”“遠(yuǎn)小于”或“近似等于”)木塊和木塊上砝碼的總質(zhì)量。(3)甲、乙兩同學(xué)在同一實(shí)驗(yàn)室，各取一套圖1的裝置放在水平桌面上，木塊上均不放砝碼，在沒有平衡摩擦力的情況下，研究加速度a與拉力F的關(guān)系，分別

4、得到圖2中甲、乙兩條直線。設(shè)甲、乙用的木塊質(zhì)量分別為m甲、m乙，甲、乙用的木塊與木板間的動摩擦因數(shù)分別為甲、乙，由圖2可知，m甲_m乙，甲_乙(均選填“”“”或“”)。解析：(1)實(shí)驗(yàn)中細(xì)繩要保持與長木板平行，A正確；平衡摩擦力時不能將裝有砝碼的砝碼桶通過定滑輪拴在木塊上，這樣無法平衡摩擦力，B錯誤；實(shí)驗(yàn)時應(yīng)先接通電源再放開木塊，C錯誤；平衡摩擦力后，改變木塊上的砝碼的質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力，D正確。答案：(1)AD(2)遠(yuǎn)小于(3)關(guān)鍵點(diǎn)撥(1)長木板上滑輪的高度可以調(diào)節(jié)，以使?fàn)恳≤?木塊)的細(xì)繩與長木板保持平行。(2)平衡摩擦力：平衡摩擦力時，要調(diào)出一個合適的斜面，使小車(木塊)的

5、重力沿著斜面方向的分力正好平衡小車(木塊)受的摩擦阻力。此時，不要把懸掛砝碼桶的細(xì)繩系在小車(木塊)上，即不要給小車(木塊)加任何牽引力，要讓小車(木塊)拖著紙帶運(yùn)動。(3)實(shí)驗(yàn)條件：Mm。只有如此，砝碼桶和砝碼的總重力mg才可視為小車(木塊)受到的拉力。(4)一先一后：改變拉力和小車(木塊)質(zhì)量后，每次開始時小車(木塊)應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計時器，并應(yīng)先接通電源，后放開小車(木塊)，且應(yīng)在小車(木塊)到達(dá)滑輪前按住小車(木塊)。(5)如果沒有平衡摩擦力，則其a-F圖線將不是一條過原點(diǎn)的直線，而是一條與F軸有交點(diǎn)的傾斜直線?？疾辄c(diǎn)(二)數(shù)據(jù)處理和誤差分析2某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖1所示的裝置“探究加速度與

6、物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系”。(1)實(shí)驗(yàn)中除了需要小車、砝碼、托盤、細(xì)繩、附有定滑輪的長木板、墊木、打點(diǎn)計時器、低壓交流電源、兩根導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶之外，還需要_、_。答案：(1)天平刻度尺(2)反比過大(3)0.5二、創(chuàng)新考法不失分創(chuàng)新角度(一)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡膭?chuàng)新1兩位同學(xué)采用如圖所示的裝置測定物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)。實(shí)驗(yàn)中，他們使物塊在重物的牽引下由靜止開始運(yùn)動，當(dāng)重物落地后，物塊再運(yùn)動一段距離后停在水平桌面上，用打點(diǎn)計時器和紙帶記錄物塊的運(yùn)動。(1)實(shí)驗(yàn)時，甲同學(xué)測量出重物的質(zhì)量為M，物塊的質(zhì)量為m，他選擇了一條點(diǎn)跡清晰的紙帶測量，計算出物塊加速過程中的加速度大小為a；已知重力加速度為g，甲

7、同學(xué)忽略滑輪質(zhì)量和繩與滑輪間的摩擦，得出物塊和桌面間的動摩擦因數(shù)表達(dá)式為_(用M、m、a、g表示)。(2)如圖所示為乙同學(xué)選取的一段紙帶，1、2、3、4、5是他選取的計數(shù)點(diǎn)，相鄰兩個計數(shù)點(diǎn)之間還有四個點(diǎn)未畫出。已知打點(diǎn)計時器電源的頻率為50 Hz，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮?.8 m/s2。利用紙帶測得的數(shù)據(jù)可求出該物塊減速運(yùn)動過程中的加速度大小a_m/s2，物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)_。(計算結(jié)果均保留到小數(shù)點(diǎn)后2位)創(chuàng)新點(diǎn)分析(1)根據(jù)測量的加速度大小，結(jié)合牛頓第二定律得出物塊與桌面的動摩擦因數(shù)。(2)重物落地后，物塊水平方向只受滑動摩擦力作用做勻減速直線運(yùn)動。2(2021福建高考)某實(shí)驗(yàn)小組利

8、用圖(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究空氣阻力與速度的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)過程如下：(1)首先將未安裝薄板的小車置于帶有定滑輪的木板上，然后將紙帶穿過打點(diǎn)計時器與小車相連。(2)用墊塊將木板一端墊高，調(diào)整墊塊位置，平衡小車所受摩擦力及其他阻力。若某次調(diào)整過程中打出的紙帶如圖(b)所示(紙帶上的點(diǎn)由左至右依次打出)，則墊塊應(yīng)該_(填“往左移”“往右移”或“固定不動”)。(3)在細(xì)繩一端掛上鉤碼，另一端通過定滑輪系在小車前端。(4)把小車靠近打點(diǎn)計時器，接通電源，將小車由靜止釋放。小車拖動紙帶下滑，打出的紙帶一部分如圖(c)所示。已知打點(diǎn)計時器所用交流電的頻率為50 Hz，紙帶上標(biāo)出的每兩個相鄰計數(shù)點(diǎn)之間還有4個打出

9、的點(diǎn)未畫出。打出F點(diǎn)時小車的速度大小為_ m/s(結(jié)果保留2位小數(shù))。(5)保持小車和鉤碼的質(zhì)量不變，在小車上安裝一薄板。實(shí)驗(yàn)近似得到的某時刻起小車v-t圖像如圖(d)所示，由圖像可知小車加速度大小_(填“逐漸變大”“逐漸變小”或“保持不變”)。據(jù)此可以得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是_。創(chuàng)新點(diǎn)分析借助“探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置來探究空氣阻力與速度的關(guān)系，屬于教材實(shí)驗(yàn)的拓展。答案：(2)往右移(4)0.15(5)逐漸變小空氣阻力隨速度增大而增大創(chuàng)新角度(二)實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新3某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究力與加速度的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)時滑塊在細(xì)線拉力的作用下沿軌道運(yùn)動，滑塊受到的拉力由力

10、傳感器讀出，位移傳感器發(fā)射部分固定在滑塊上隨滑塊運(yùn)動，位移傳感器接收部分固定在軌道上，能讀出滑塊的位移隨時間的變化規(guī)律。(1)實(shí)驗(yàn)中_(填“需要”或“不需要”)重物的質(zhì)量m與滑塊的質(zhì)量M滿足Mm。(2)如果滑塊的位移與時間的關(guān)系式為x0.6t2，則滑塊的加速度a_m/s2。(3)用正確的實(shí)驗(yàn)方法測得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，作出a-F圖線如圖乙所示。由圖中的a-F圖線可知滑塊受到的摩擦力大小為_N。創(chuàng)新點(diǎn)分析(1)利用位移傳感器得出滑塊的位移隨時間變化的規(guī)律，進(jìn)而得出滑塊的加速度。(2)利用力傳感器測出滑塊受到細(xì)線拉力大小。答案：(1)不需要(2)1.2(3)0.4創(chuàng)新角度(三)實(shí)驗(yàn)原理的創(chuàng)新4(2022海南

11、高三調(diào)研)某物理興趣小組用如圖所示裝置探究加速度與合外力關(guān)系。已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間。(1)實(shí)驗(yàn)步驟如下：第1步：把長木板不帶滑輪一端用鉸鏈固定在水平桌面上，另一端用墊塊墊起一定高度。兩光電門固定在木板上，且光電門1和2距離較遠(yuǎn)，光電門1距離小滑塊(帶遮光條)比較近。第2步：通過調(diào)整沙桶內(nèi)細(xì)沙的質(zhì)量，直至給小滑塊一個沿木板向下的初速度，小滑塊勻速下滑，即觀察到遮光條通過兩光電門的時間_(填“相等”或“不相等”)為止。第3步：去掉小沙桶，把小滑塊緊挨小滑輪由靜止釋放，記錄遮光條(遮光條寬度為d)通過光電門2的時間t，同時測量出沙桶(包括里面的細(xì)沙)質(zhì)量m。第4步：改變墊塊的位置，重復(fù)第2、3兩步

12、。(2)在實(shí)驗(yàn)步驟第3步中，小滑塊通過光電門2的速度為_；去掉小沙桶，把小滑塊緊挨小滑輪由靜止釋放后，小滑塊所受到的合外力為_。(用題中所給的字母表示)。(3)設(shè)小滑塊(包括遮光條)質(zhì)量為M，小滑塊釋放點(diǎn)到光電門2距離為x，若關(guān)系式m_成立，可得質(zhì)量一定時，加速度與合外力成正比。創(chuàng)新點(diǎn)分析(1)利用光電門測滑塊的速度。(2)通過調(diào)整沙桶內(nèi)細(xì)沙的質(zhì)量，使小滑塊勻速下滑，從而得到滑塊單獨(dú)下滑時的合外力。(3)根據(jù)m的關(guān)系式判斷加速度與合外力的關(guān)系。B將打點(diǎn)計時器的紙帶連在小車上，通過紙帶上打出的點(diǎn)來測量加速度aC讓兩輛相同的小車同時做初速度為零且加速度不同的勻加速直線運(yùn)動，并同時停下，那么它們的位移之比就等于加速度之比，測量(或比較)加速度就轉(zhuǎn)換為測量(或比較)位移了(3)實(shí)驗(yàn)中用如圖甲所示的裝置，補(bǔ)償打點(diǎn)計時器對小車的阻力和其他阻力的具體做法是：將小車放在木板上，后面固定一條紙帶，紙帶穿過打點(diǎn)計時器。把木板一端墊高，調(diào)節(jié)木板的傾斜度，使小車在不受繩的拉力時能拖動紙帶沿木板做_(選填“勻速”或“勻加速”)直線運(yùn)動。(4)該實(shí)驗(yàn)中“細(xì)線作用于小車的拉力F等于沙和桶所受的總重力mg”是有“條件”的。已知小車和車上砝碼的總質(zhì)量為M、沙和桶的質(zhì)量為m，不計摩擦阻力與空氣的阻力，請將小車和車上砝碼