[配套K12]2018年高考物理一轮复习 专题13 探究加速度与力、质量的关系(讲)(含解析)
【配套K12】江苏省启东市2018届高考物理总复习 牛顿运动定律 实验 探究加速度与力、质量的关系课后练习(1
探究加速度与力、质量的关系课后练习(1) 1．在利用“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，下列说法中正确的是( ) A．平衡摩擦力时，应将砝码盘及盘内砝码通过定滑轮拴在小车上B．连接砝码盘和小车的细绳应跟长木板保持平行C．平衡摩擦力后，长木板的位置不能移动D．小车释放前应靠近打点计时器，且应先接电源再释放小车2．在”探究加速度与力、质量的关系”实验时,已提供了小车,一端附有定滑轮的长木板、纸带、带小盘的细线、刻度尺、天平、导线.为了完成实验,还须选取的器材名称是_______________________________________________________________________________ ________ (漏选或全选得零分);并分别写出所选器材的作用． 3．在本实验中，下列说法中正确的是( )A．平衡摩擦力时，小盘应用细线通过定滑轮系在小车上，但小盘内不能装重物B．实验中无需始终保持小车和砝码的质量远远大于盘和重物的质量C．实验中如用纵坐标表示加速度，用横坐标表示小车和车内砝码的总质量，描出相应的点在一条直线上时，即可证明加速度与质量成反比D．平衡摩擦力时，小车后面的纸带必须连好，因为运动过程中纸带也要受到阻力4．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，关于小车所受的合力，下列叙述中正确的是( )A．小车所受的合力就是所挂小盘和砝码的重力B．小车所受的合力的大小等于小盘和砝码通过细绳对小车施加的拉力C．只有平衡摩擦力之后，小车所受合力才等于细绳对小车的拉力D．只有平衡摩擦力之后，且当小车的质量远大于小盘和砝码的总质量时，小车所受合力的大小才可认为等于小盘和砝码的重力大小5．在用实验探究加速度和力的关系时，下列关于实验的思路和数据分析，不正确的是( )A．实验的基本思想是：保持物体的质量不变，测量物体在不同力作用下的加速度，分析加速度与力的关系B．实验的基本思想是：保持物体所受力相同，测量质量不同的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系C．在处理实验数据时，以a为纵坐标，F为横坐标，根据数据在坐标系中描点，若这些点在一条过原点的直线上，说明a与F成正比D．在处理实验数据时，以a为纵坐标，m为横坐标，根据数据在坐标系中描点，若这些点在一条过原点的直线上，说明a与m成正比6．物理学的发展史，也是人类科学思想的发展史．探究加速度与合外力、质量关系；探究影响电阻因素；探究电流磁场强弱与电流大小、距离远近关系．以上探究过程用到相同的科学方法是（）A．理想模型法B．假设法C．控制变量法D．定义法7．分子太小，不能直接观察，我们可以通过墨水的扩散现象来认识分子的运动，在下面所给出的四个研究实例中，采用的研究方法与上述研究分子运动的方法最相似的是（）A．利用磁感线去研究磁场B．把电流类比为水流进行研究C．通过电路中灯泡是否发光判断电路中是否有电流D．研究加速度与合外力、质量间的关系时，先在质量不变的条件下研究加速度与合外力的关系，然后再在合外力不变的条件下研究加速度与质量的关系8．有关“探究加速度和力、质量的有关系”实验，下列说法中正确的是（）A．本实验采用的方法是控制变量法B．探究加速度与质量的关系时，应该改变拉力的大小C．探究加速度与力的关系时，作a-F图象应该用线段依次将各点连接起来D．探究加速度与质量的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出a-M图象9．下列说法中正确的是（）A．根据速度定义式，当△t极小时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义运用了极限的思想方法B．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一段近似看成匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里运用了等效替代法C．在探究加速度、力、质量三者之间的关系时，先保持质量不变研究加速度与力的关系，再保持力不变研究加速度与质量的关系，该实验运用了控制变量法D．英国科学家牛顿在研究运动和力的关系时，提出了著名的斜面实验运用了理想实验的方法10．在探究加速度与力、质量的关系的实验中，实验备有下列器材：A．打点计时器；B．天平（带砝码）；C．秒表；D．低压直流电源；E．纸带和复写纸；F．导线、细线；G．小车；H．砝码和小盘；I．带滑轮的长木板．参考答案：1．答案： BCD解析：本题考查实验过程中应注意的事项，选项A中平衡摩擦力时，不能将砝码盘及盘内砝码(或小桶)拴在小车上，A错；选项B、C、D符合正确的操作方法，B、C、D对．2．答案：①学生电源、电磁打点计时器、钩码、砝码或电火花计时器、钩码、砝码②学生电源为电磁打点计时器提供交流电源;电磁打点计时器(电火花计时器)记录小车运动的位置和时间;钩码用以改变小车的质量;砝码用以改变小车受到的拉力的大小,还可以用于测量小车的质量.解析：电磁打点计时器(电火花计时器)记录小车运动的位置和时间;钩码用以改变小车的质量;砝码用以改变小车受到的拉力的大小,还可以用于测量小车的质量.如果选电磁打点计时器,则需要学生电源,如果选电火花计时器,则不需要学生电源.3．答案： D解析：4．答案： CD解析：小盘与砝码的重力不可说成是小车所受的合力，A错误；由于小车下滑必受摩擦力作用，平衡摩擦力之后(实际上是Mgsin θ＝F f)，小车所受合力才等于细绳的拉力，B错误，C正确；只有当小车质量M远大于吊盘与砝码质量m(即M？m)时，细绳中的拉力大小才近似等于小盘和砝码的重力大小，也只有平衡了摩擦力之后，小车所受合力大小才近似等于小盘和砝码的重力大小，D正确。
高三一轮复习实验四探究加速度与力质量的关系课件
误差分析
对每个误差来源进行详细 分析，如测量工具的精度 是否满足要求，人为读数 误差的大小等。
减小误差的方法
提出减小误差的措施，如 使用更高精度的测量工具 、多次测量取平均值等。
实验结论总结
结论总结
根据实验结果和误差分析，总结出加速 度与力和质量的关系，即$a = frac{F}{m}$。
VS
结论应用
本实验的优缺点分析
缺点
实验时间安排略显紧张，部分学生未能 充分理解和掌握实验原理。
部分学生在实验操作中存在不规范行为 ，可能导致实验结果误差。
实验设备不够先进，可能影响实验结果 的精确度。
对实验的改进建议和展望
01
改进建议
02
加强实验前的培训和指导， 确保学生能够规范操作。
03
增加实验时间，让学生有更 多时间来理解和消化实验原
理。
对实验的改进建议和展望
• 更新实验设备，提高实验结果的精确度。
对实验的改进建议和展望
展望 将本实验与其他相关实验进行结合，形成系列化的实验课程。
加强实验与实际应用的联系，提高学生的实践能力和应用能力。
对未来学习的启示和思考
启示 重视实验课程的学习，提高自己的实践能力和动手能力。
在实验过程中要严格遵守操作规程，确保实验结果的准确性和可靠性。
说明该结论在现实生活和科学研究中的应 用，如汽车发动机的设计、天体运动的研 究等。
05
实验反思与建议
本实验的优缺点分析
优点
实验设计合理，能够有效地探究加速度、力、质量之间 的关系。 数据记录详细，有利于后续的数据分析和结论得出。
本实验的优缺点分析
• 学生参与度高，能够积极参与到实验操作和讨论 中。
2018年高考物理四川专用一轮复习课件：第3章实验4 探究加速度与力、质量的关系
所示。实验中小车(含发射
器)的质量为200 g，实验时
选择了不可伸长的轻质细绳
和轻定滑轮，小车的加速度
由位移传感器及与之相连的
计算机得到。回答下列问
图7
题：
(1) 根 据 该 同 学 的 结 果 ， 小 车 的 加 速 度 与 钩 码 的 质 量 成 ________(填“线性”或“非线性”)关系。 (2) 由 图 乙 可 知 ， a － m 图 线 不 经 过 原 点 ， 可 能 的 原 因 是 ______________________________________。 (3)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小 车的加速度与作用力成正比”的结论，并直接以钩码所受重力 mg 作 为 小 车 受 到 的 合 外 力 ， 则 实 验 中 应 采 取 的 改 进 措 施 是 ______________________________，钩码的质量应满足的条件 是________________。
C．实验时，先接通计时器的电源，再放开小车 D．用天平测出 m 及 M，直接用公式 a＝mMg求出小车运动的 加速度 解析 (1)由牛顿第二定律知：对小车有 T＝Ma，对砂和砂桶 有 mg－T＝ma，所以 T＝MM＋mmg ＝1＋mmg/M，可见当 M≫m 时， T≈mg。
(2)平衡摩擦力时，应在不挂砂桶的情况下让小车带着纸带匀
解析 (1)由于两车运动时间相同，由 x＝12at2，知甲、乙两车 的位移之比等于加速度之比，即 x 甲∶x 乙＝a 甲∶a 乙。 (2)第一次实验中控制小车质量不变，在实验误差允许范围内， 小车加速度与拉力成正比。 (3)第二次实验中控制小车所受拉力不变，在实验误差允许范 围内，小车加速度与质量成反比。
实验 次数
2018届高三物理一轮复习练习：实验5 探究加速度与力、质量的关系 含答案
实验5 探究加速度与力、质量的关系1．实验原理(1)保持质量不变，探究加速度跟合外力的关系．(2)保持合外力不变，探究加速度与质量的关系．(3)作出a -F 图象和a -1m 图象，确定其关系．2．实验器材 小车、砝码、小盘、细绳、附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、导线两根、纸带、天平、米尺．3．实验步骤(1)测量：用天平测量小盘和砝码的质量m ′和小车的质量m .(2)安装：把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(即不给小车牵引力)．(3)平衡摩擦力：在长木板的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)操作：①小盘通过细绳绕过定滑轮系于小车上，先接通电源后放开小车，取下纸带编号码．②保持小车的质量m 不变，改变砝码和小盘的质量m ′，重复步骤①. ③在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测加速度a .④描点作图，作a -F 的图象．⑤保持砝码和小盘的质量m ′不变，改变小车质量m ，重复步骤①和③，作a -1m 图象．1．注意事项(1)平衡摩擦力：适当垫高木板的右端，使小车的重力沿斜面方向的分力正好平衡小车和纸带受到的阻力．在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上，让小车拉着穿过打点计时器的纸带匀速运动．(2)不重复平衡摩擦力．(3)实验条件：m≫m′.(4)一先一后一按：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，后释放小车，且应在小车到达滑轮前按住小车．2．误差分析(1)因实验原理不完善引起的误差：本实验用小盘和砝码的总重力m′g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)摩擦力平衡不准确、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．3．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，根据各组数据描点，如果这些点在一条过原点的直线上，说明a与F成正比．(3)以a为纵坐标，1m为横坐标，描点、连线，如果该线为过原点的直线，就能判定a与m成反比．一、实验原理与实验操作1．通过小车在拉力作用下的加速运动，来探究加速度、力、质量三者之间的关系，下列说法符合实际的是()A．通过同时改变小车的质量m及受到的拉力F的研究，能归纳出加速度、力、质量三者之间的关系B．通过保持小车的质量不变，只改变小车受到的拉力的研究，就可以归纳出加速度、力、质量三者之间的关系C．通过保持小车受力不变，只改变小车的质量的研究，就可以得出加速度、力、质量三者之间的关系D．先不改变小车的质量，研究加速度与力的关系；再不改变小车受到的拉力，研究加速度与质量的关系；最后归纳出加速度、力、质量三者之间的关系D[探究加速度与力、质量的关系时，先使质量不变，研究加速度与力的关系；再使受到的拉力不变，研究加速度与质量的关系；最后归纳出加速度、力、质量三者之间的关系．所以，只有选项D正确．]2．(2017·温岭模拟)在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，当力一定(小盘和重物的重力不变)，探究加速度与质量的关系时，以下说法中正确的是() A．平衡摩擦力时，应将小盘和重物用细绳通过定滑轮系在小车上B．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力C．实验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源D．求小车运动的加速度时，可用天平测出小车的质量m和小盘与重物的总质量m0，直接用公式a＝m0m g求出B[在平衡摩擦力时，不应将小盘和重物用细绳通过定滑轮系在小车上，而是在长木板不带滑轮的一端垫上薄木块并调整到恰当的位置，使小车能在长木板上带着纸带匀速下滑，故选项A错误，选项B正确；操作时应先接通打点计时器的电源，再放开小车，故选项C错误；牛顿第二定律是本实验要验证的目的，不能把它作为理论依据来计算加速度，其加速度只能从纸带提供的数据通过计算得出，故选项D错误．]二、数据处理与误差分析3．如图1所示是“探究加速度与力、质量的关系”实验装置示意图．同一实验小组中的四位同学利用同一条纸带求小车运动的加速度，分别作出了四幅图象，其中最规范的是() 【导学号：81370125】图1C[描绘图象时取坐标标度不能随意，要使得大部分点落在整个坐标区域中，故A、D错误；描完点后，先大致判断这些点是不是在一条直线上，画一直线，让尽可能多的点落在直线上，其余的点均匀地分布在这条直线的两侧，故B 错误，C正确．]4．用如图2所示装置做“探究物体的加速度跟力的关系”的实验．实验时保持小车的质量不变，用钩码所受的重力作为小车受到的合力，用打点计时器和小车后端拖动的纸带测出小车运动的加速度．图2(1)实验时先不挂钩码，反复调整垫块的左右位置，直到小车做匀速直线运动，这样做的目的是________________________________________________．(2)如图为实验中打出的一条纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出了连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间都有4个点迹没有标出，测出各计数点到A点之间的距离，如图3所示．已知打点计时器接在频率为50 Hz的交流电源两端，则此次实验中小车运动的加速度的测量值a ＝________ m/s2.(结果保留两位有效数字)图3(3)实验时改变所挂钩码的质量，分别测量小车在不同外力作用下的加速度．根据测得的多组数据画出a-F关系图象，如图4所示．此图象的AB段明显偏离直线，造成此现象的主要原因可能是________．(选填下列选项的序号)图4A．小车与平面轨道之间存在摩擦B．平面轨道倾斜角度过大C．所挂钩码的总质量过大D．所用小车的质量过大【解析】(1)使平面轨道的右端垫起，让小车重力沿斜面方向的分力与它受到的摩擦阻力平衡，才能认为在实验中小车受的合外力就是钩码的重力，所以这样做的目的是平衡小车运动中所受的摩擦阻力．(2)由逐差法可知a＝x CE－x AC4T2＝(21.6－8.79－8.79)×10－24×(0.1)2m/s2≈1.0 m/s2(3)在实验中认为细绳的张力F就是钩码的重力mg 实际上，细绳张力F′＝Ma，mg－F′＝ma即F′＝MM＋m·mga＝1M＋m·mg＝1M＋mF所以当细绳的张力F变大时，m必定变大，1M＋m必定减小．当M≫m时，a-F图象为直线，当不满足M≫m时，便有a-F图象的斜率逐渐变小，选项C正确．【答案】 (1)平衡小车运动中所受的摩擦阻力 (2)1.0 (3)C5．如图5为验证牛顿第二定律的实验装置示意图．图5(1)平衡小车所受阻力的操作：取下________，把木板不带滑轮的一端垫高；接通电火花计时器电源，轻推小车，让小车拖着纸带运动．如果打出的纸带如图6所示，则应________(选填“减小”或“增大”)木板的倾角，反复调节，直到纸带上打出的点迹________为止．图6(2)如图7为研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量的关系”时所得的实验图象，横坐标m 为小车上砝码的质量．设图中直线的斜率为k ，在纵轴上的截距为b ，若牛顿第二定律成立，则小车受到的拉力为____________，小车的质量为________. 【导学号：81370126】图7【解析】 (1)平衡小车所受阻力时，需要将砝码取下；题图纸带反映了小车在做加速运动，即垫木垫高了，应减小木板的倾角，直到纸带打出的点迹均匀为止．(2)当小车上的砝码为零时，小车加速度为a 0＝1b ，设小车的质量为M ，则小车受到的拉力为F ＝Ma 0＝M b ；图中直线的函数关系式为1a ＝km ＋b ，根据牛顿第二定律F ＝(m ＋M )a ，可解得：M ＝b k ，F ＝1k .1 k b k【答案】(1)砝码减小间隔相等(均匀)(2)。
2018版高考物理新课标一轮复习教师用书：第三章 牛顿
实验四 验证牛顿运动定律[基本要求][数据处理]1.探究加速度与力的关系以加速度a 为纵轴、F 为横轴，先根据测量的数据描点，然后作出图象，看图象是否是通过原点的直线，就能判断a 与F 是否成正比.2.探究加速度与质量的关系以a 为纵轴、m 为横轴，根据各组数据在坐标系中描点，将会得到如图甲所示的一条曲线，由图线只能看出m 增大时a 减小，但不易得出a 与m 的具体关系.若以a 为纵轴、1m为横轴，将会得到如图乙所示的一条过原点的倾斜直线，据此可判断a 与m 成反比.[误差分析]1.因实验原理不完善引起的误差：本实验用小盘和砝码的总重力m ′g 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.摩擦力平衡不准确、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.[注意事项]1.平衡摩擦力：一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是调整出一个合适的斜面，使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小车所受的摩擦阻力.在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，并要让小车拖着打点的纸带运动.2.不需要重复平衡摩擦力：整个实验中平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和砝码的总质量还是改变小车的质量，都不需要重新平衡摩擦力.3.实验条件：每条纸带必须在满足小车的质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下打出，只有如此，小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力.4.“一先一后”：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，再释放小车.考向1 对实验原理和注意事项的考查[典例1] (2018·江西重点中学联考)(1)我们已经知道，物体的加速度a 同时跟合外力F 和质量M 两个因素有关.要研究这三个物理量之间的定量关系，需采用的思想方法是 .(2)某同学的实验方案如图所示，她想用砂桶的重力表示小车受到的合外力F ，为了减少这种做法带来的实验误差，她先做了两方面的调整措施：①用小木块将长木板无滑轮的一端垫高，目的是 .②使砂桶的质量远小于小车的质量，目的是使拉小车的力近似等于 .(3)该同学利用实验中打出的纸带求加速度时，处理方案有两种：A.利用公式a ＝2x t 计算B.根据逐差法利用a ＝Δx T 2计算 两种方案中，选择方案 比较合理.[解析] (1)实验研究这三个物理量之间关系的思想方法是控制变量法.(2)用小木块将长木板无滑轮的一端垫高，目的是平衡摩擦力，只有在满足砂桶的质量远小于小车的质量时，拉力才可近似等于砂桶的重力.(3)计算加速度时，用逐差法误差较小.[答案] (1)控制变量法 (2)平衡摩擦力 砂桶的重力 (3)B1.在本实验中，必须平衡摩擦力，在平衡摩擦力时，不要把盘和重物系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，并要让小车拖着打点的纸带运动.2.改变小车的质量或拉力的大小时，改变量可适当大一些，但应满足盘和重物的总质量远小于小车和车上砝码的总质量.盘和重物的总质量不超过小车和车上砝码总质量的10%.考向2 对数据处理和误差的考查[典例2] (2018·新课标全国卷Ⅲ)某物理课外小组利用图(a)中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系.图中，置于实验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮；轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码.图(a)本实验中可用的钩码共有N＝5个，每个质量均为0.010 kg.实验步骤如下：(1)将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物块，使小车(和钩码)可以在木板上匀速下滑.(2)将n(依次取n＝1,2,3,4,5)个钩码挂在轻绳右端，其余N－n个钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行.释放小车，同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s，绘制st图象，经数据处理后可得到相应的加速度a.(3)对应于不同的n的a值见下表.n＝2时的st图象如图(b)所示；由图(b)求出此时小车的加速度(保留2位有效数字)，将结果填入下表.量一定时，物体的加速度与其所受的合外力成正比.图(b)图(c)(5)利用a n 图象求得小车(空载)的质量为 kg(保留2位有效数字，重力加速度取g ＝9.8 m·s －2).(6)若以“保持木板水平”来代替步骤(1)，下列说法正确的是 (填入正确选项前的标号).A.a n 图线不再是直线B.a n 图线仍是直线，但该直线不过原点C.a n 图线仍是直线，但该直线的斜率变大[解析] (3)实验中小车做匀加速直线运动，由于小车初速度为零，结合匀变速直线运动规律有s ＝12at 2，结合图(b)得加速度a ＝0.39 m/s 2.(5)由(4)知，当物体质量一定，加速度与合外力成正比，得加速度a 与n 成正比，即a n 图线为过原点的直线.a n 图线的斜率k ＝0.196 m/s 2，平衡摩擦力后，下端所挂钩码的总重力提供小车的加速度，nm 0g ＝(M ＋Nm 0)a ，解得a ＝m 0g M ＋Nm 0n ，则k ＝m 0g M ＋Nm 0，可得M ＝0.45 kg. (6)若未平衡摩擦力，则下端所挂钩码的总重力与小车所受摩擦力的合力提供小车的加速度，即nm 0g －μ[M ＋(N －n )m 0]g ＝(M ＋Nm 0)a ，解得a ＝ 1＋μ）m 0g M ＋Nm 0·n －μg ，可见图线截距不为零，其图线仍是直线，图线斜率相对平衡摩擦力时有所变大，B 、C 项正确.[答案] (3)0.39(0.37～0.49均可) (4) a n 图线如图所示 (5)0.45(0.43～0.47均可)(6) BC利用图象处理数据是物理实验中常用的重要方法.在实验中如果发现一个量x 与另一个量y 成反比，那么，x 就应与1y成正比.因为在处理数据时，判断一条图线是否为正比例函数图象比判断其是否为反比例函数图象要简单和直观得多，所以可以将反比例函数的曲线转化为正比例函数的直线进行处理.考向3 实验创新与改进以本实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器，或巧用物理规律进行新的探究活动来设置题目，不脱离教材而又不拘泥教材，体现开放性、探究性、创新性等特点.1.实验器材的改进(1)为了减小摩擦，用气垫导轨替代长木板；(2)用频闪照相或光电计时器替代打点计时器.2.数据处理方法的改进利用传感器，借助于计算机系统来处理数据，得到加速度，或直接得到加速度与外力、加速度与质量之间的关系.3.运用牛顿运动定律进行新的探究实验以本实验为背景，结合牛顿第二定律，测量两接触面间的动摩擦因数、物体的质量等.[典例3] 如图甲所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置.他在气垫导轨上安装了一个光电门B ，在滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连(力传感器可测得细线上的拉力大小)，力传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A 处由静止释放.甲(1)该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d ，如图乙所示，则d ＝ mm.乙(2)下列不必要的一项实验要求是 (请填写选项前对应的字母).A.应使A 位置与光电门间的距离适当大些B.应将气垫导轨调节水平C.应使细线与气垫导轨平行D.应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量(3)实验时，将滑块从A 位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B 的时间t ，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是______________________________.(4)为探究滑块的加速度与力的关系，改变钩码质量，测出对应的力传感器的示数F 和遮光条通过光电门的时间t ，通过描点要作出它们的线性关系图象，处理数据时纵轴为F ，横轴应为 (填正确答案标号).A.tB.t 2C.1tD.1t 2 [解析] (1)游标卡尺读数等于固定刻度读数加上可动刻度读数，由图知第5条刻度线与主尺对齐，d ＝2 mm ＋5×0.18 mm ＝2.25 mm.(2)应使A 位置与光电门间的距离适当大些，有利于减小误差，选项A 正确；应将气垫导轨调节水平，且保持拉线方向与木板平面平行，此时拉力等于合力，选项B 、C 正确；拉力是直接通过传感器测量的，故与小车质量和钩码质量大小无关，选项D 错误.(3)实验时，将滑块从A 位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B 的时间t ，滑块经过光电门时的瞬时速度可近似认为是滑块经过光电门的平均速度.根据运动学公式可知，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是滑块在A 位置时遮光条到光电门的距离L .(4)由题意可知，该实验中保持小车质量M 不变，因此有v 2＝2aL ，v ＝d t ，a ＝F M ，则d 2t 2＝2F M L .所以研究滑块的加速度与力的关系，处理数据时应作出F 1t 2图象，选项D 正确. [答案] (1)2.25 (2)D (3)滑块在A 位置时遮光条到光电门的距离 (4)D[典例4] (2018·陕西汉中二模)如图甲为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图，实验步骤如下：甲①用天平测量物块和遮光片的总质量M 、重物的质量m ，用游标卡尺测量遮光片的宽度d ，用米尺测量两光电门之间的距离s ；②调整轻滑轮，使细线水平；③让物块从光电门A 的左侧由静止释放；用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A 和光电门B 所用的时间Δt 1和Δt 2，求出加速度a ；④多次重复步骤③，求a 的平均值a ；⑤根据上述实验数据求出动摩擦因数μ.回答下列问题：(1)测量d 时，某次游标卡尺(主尺的分度值为 1 mm)的示数如图乙所示，其读数为 cm.乙(2)物块的加速度a 可用d 、s 、Δt 1和Δt 2表示为a ＝ .(3)动摩擦因数μ可用M 、m 、a 和重力加速度g 表示为μ＝ .[解析] (1)由题图乙所示游标卡尺可知，主尺示数为1.1 cm ，游标尺示数为6×0.18 mm ＝0.30 mm ＝0.180 cm ，则游标卡尺示数为1.1 cm ＋0.180 cm ＝1.130 cm.(2)物块经过A 点时的速度v A ＝d t A ，物块经过B 点时的速度v B ＝d t B ，物块做匀变速直线运动，由速度位移公式得：v 2B －v 2A ＝2as ，加速度a ＝12s ⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 22－⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 12. (3)以M 、m 组成的系统为研究对象，由牛顿第二定律得：mg －μMg ＝(M ＋m )a ，解得μ＝mg － M ＋m ）a Mg .[答案] (1)1.130 (2)12s ⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 22－⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 12 (3)mg － M ＋m ）a Mg提醒 完成课时作业(十四)。
【推荐精选】2018年高中物理 第三章 牛顿运动定律 实验：探究加速度、力、质量之间的关系知识梳理学案 教科
实验：探究加速度、力、质量之间的关系【学习目标】1．掌握在研究三个物理量之间关系时，常用的控制变量法2．理解物体的加速度大小与力有关，也与质量有关3．通过实验探究加速度与力和质量的定量关系4．根据原理去设计实验，处理实验数据，得出结论5．会分析数据表格，利用图象寻求物理规律【要点梳理】要点一、怎样测量（或比较）物体的加速度1．物体做初速为0的匀加速直线运动，测量物体加速度最直接的办法就是用刻度尺测量位移并用秒表测量时间，由公式22x a t=算出加速度。
2．可以在运动物体上连一条纸带，通过打点计时器打点来测量加速度。
3．也可以不测加速度的具体数值，而测不同情况下（即不同受力时、不同质量时）物体加速度的比值。
根据22x a t =，测出两初速度为0的匀加速运动在相同时间内发生的位移x 1、x 2，位移比就是加速度之比，即1122a x a x =。
要点二、怎样提供和测量物体所受的恒力在现实中，仅受一个力的情况几乎是不存在的。
一个单独的力的作用效果与跟它大小、方向都相同的合力的作用效果是相同的，因此，在实验中我们只要测出物体所受的合力即可。
如何为运动的物体提供一个恒定的合力？又如何测出这个合力呢？可以在绳的一端挂钩码，另一端跨过定滑轮拉物体，使物体做匀加速运动的力就是物体的合力，这个合力等于钩码的重力。
通过测量钩码的重力就可测得物体所受的合力。
要点三、平衡摩擦力依据上面的方案中做匀变速运动的物体，受的合力并不等于钩码的重力。
这是由于物体在相对运动，还要受到滑动摩擦力。
如何减小滑动摩擦力，使我们所测得的钩码重力尽可能接近于物体所受的合力？①使用光滑的木板；②平衡滑动摩擦力。
将木板一端垫高，让物体从木板上匀速滑下，此时物体的重力分力就等于物体所受的摩擦力。
③平衡摩擦力后，当小车的质量发生改变时，不用再平衡摩擦力。
这是由于sin cos mg mg θμθ=，等式的两边质量可以抵消，即与物体的质量大小没有关系。
最新-2018高考物理一轮复习 探究加速度与力 质量的关系配套练习 精品
2018走向高考系列物理一轮复习配套练习--探究加速度与力质量的关系本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分．满分100分，考试时间90分钟．第Ⅰ卷(选择题共40分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项符合题目要求，有些小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1．一汽车在路面情况相同的公路上直线行驶，下面关于车速、惯性、质量和滑行路程的讨论，正确的是( )A．车速越大，它的惯性越大B．质量越大，它的惯性越大C．车速越大，刹车后滑行的路程越长D．车速越大，刹车后滑行的路程越长，所以惯性越大[答案] BC[解析] 因质量是惯性大小的量度，所以AD错，B对，因路面情况相同，所以动摩擦因数μ相同，又x＝v202μg，因此车速越大，刹车后滑行的路程越长，C对．2．(2018·日照二调)如图所示是一种汽车安全带控制装置的示意图．当汽车处于静止或匀速直线运动时，摆锤竖直悬挂，锁棒水平，棘轮可以自由转动，安全带能被拉动．当汽车突然刹车时，摆锤由于惯性绕轴摆动，使得锁棒锁定棘轮的转动，安全带不能被拉动．若摆锤从图中实线位置摆到虚线位置，汽车的可能运动方向和运动状态是( )A．向左行驶、突然刹车B．向左行驶、匀速直线运动C．向右行驶、突然刹车D．向右行驶、匀速直线运动[答案] C[解析] 据题意可知，只要汽车做匀速直线运动，摆锤就处于实线位置，故B、D错；假设汽车向左行驶，突然刹车时，摆锤由于惯性，将摆动到原来位置的左方，故A错；假设汽车向右行驶，突然刹车时，摆锤由于惯性，将摆动到原来位置的右方，故C对．3．如图所示，一木块在垂直于倾斜天花板平面方向的推力F作用下，沿倾斜天花板加速下滑，则下列判断正确的是( )A．木块一定受到4个力的作用B．木块可能受到2个力的作用C．逐渐增大推力F，木块一定减速运动D．木块受天花板的摩擦力随推力F的增大而增大[答案] BD[解析] 设天花板与水平面的夹角为θ，当F ＝mg cos θ时，天花板对木块刚好没有压力，木块不受天花板的摩擦力，以加速度a ＝g sin θ下滑，此时木块受到重力和F 两个力的作用，故A 错B 对；逐渐增大推力F ，在一定范围内木块的加速度减小，但木块可以继续加速运动，C 项错；推力F 增大，天花板对木块的压力将增大，故木块受天花板的摩擦力随之增大，D 项正确．4．(2018·福建联考二)先后用相同材料制成的橡皮条彼此平行地沿水平方向拉同一质量为m 的物块，且每次橡皮条的伸长量均相同，物块在橡皮条的拉力作用下所产生的加速度a 与所用橡皮条的数目n 的关系如图所示．若更换物块所在水平面的材料，再重复做这个实验，则图中直线与水平线之间的夹角将 ( )A ．变小B ．不变C ．变大D ．与水平面的材料有关[答案] B[解析] 设摩擦力为F f ，一条橡皮条产生的拉力为F 0，则n 条橡皮条的拉力产生的加速度为a ＝nF 0－F fm＝F 0m n －F f m，显然图象的斜率不变，θ角就不变，选项B 正确．5．一物体在两个力作用下静止，若使其中一个力不变，另一个力逐渐减小到零，再按原方向逐渐恢复到原值，则物体在此过程中的运动情况是 ( )A ．一直加速B ．一直减速C ．先加速后减速D ．先减速后加速 [答案] A[解析] 物体在两个力的作用下处于静止状态，逐渐减小F 1，F 合与F 1反向且逐渐增大；F 1减小到零，F 合最大；F 1再按原方向逐渐恢复到原值，F 合仍与F 1反向但逐渐减小，一直减小到零．由a ＝F 合m知加速度先增后减，物体先做加速度逐渐增大的加速运动，再做加速度逐渐减小的加速运动．6．(2018·宁夏)如图所示，一足够长的木板静止在光滑水平面上，一物块静止在木板上，木板和物块间有摩擦．现用水平力向右拉木板，当物块相对木板滑动了一段距离但仍有相对运动时，撤掉拉力，此后木板和物块相对于水平面的运动情况为 ( )A ．物块先向左运动，再向右运动B ．物块向右运动，速度逐渐增大，直到做匀速运动C ．木板向右运动，速度逐渐变小，直到做匀速运动D ．木板和物块的速度都逐渐变小，直到为零 [答案] BC[解析] 本题主要考查牛顿第二定律及物体的运动规律．有拉力存在时，由于物块和木板发生相对滑动，所以木板的加速度大于物块的加速度，撤掉拉力时木板速度大于物块速度，由于木块与木板间存在摩擦，所以木板减速直至一起匀速，木块先加速直至一起匀速，所以B 、C 正确，A 、D 错，正确答案BC.7．(2018·皖南八校联考)如图所示，A 、B 是两个位于固定斜面上的正方体物块，它们的质量相等，F 是沿水平方向作用于A 上的外力，已知A 、B 的接触面，A 、B 与斜面的接触面均光滑，下列说法正确的是 ( )A ．A 对B 的作用力大于B 对A 的作用力 B ．A 、B 一定沿斜面向下运动C ．A 、B 对斜面的压力相等D ．A 、B 受的合外力沿水平方向的分力相等 [答案] D[解析] A 、B 间的作用力大小相等、方向相反，故A 项错误；A 、B 有可能静止在斜面上，还有可能沿斜面向上或向下运动，故B 项错误；由力的合成知识可知A 对斜面的压力大于B 对斜面的压力，故C 项错误；不管A 、B 做何种性质的运动，它们的运动情况相同，它们沿水平方向的分运动的加速度相同，由F 合＝ma ，可知它们受到的合外力沿水平方向的分力相等，故D 项正确．8．不习惯乘坐电梯的人，在电梯启动和停止时有一种说不出的不舒服感，其实这是由于人体超重和失重造成的．超重和失重时，人体的内脏器官在身体内的位置相对正常状态发生了一些轻微的上移或下移，这种“五脏挪位”，才是使人产生不舒服感的原因．关于“五脏挪位”跟电梯的运动情况的关系叙述正确的是 ( )A ．当电梯向上加速运动时，乘电梯的人就会有内脏上顶的不舒服感B ．当电梯向上减速运动时，乘电梯的人就会有内脏下压的不舒服感C ．电梯向下加速运动时，乘电梯的人就会有内脏上顶的不舒服感D ．当电梯向下减速运动时，乘电梯的人就会有内脏下压的不舒服感 [答案] CD[解析] 当电梯的加速度向上时，人体(五脏)处于超重状态，有内脏下压的不舒服感．当电梯的加速度向下时，人体(五脏)处于失重状态，有内脏上顶的不舒服感．CD 正确．9．(2018·济南质检)一枚火箭由地面竖直向上发射，其速度和时间的关系图线如图所示，则 ( )A ．t 3时刻火箭距地面最远B ．t 2～t 3的时间内，火箭在向下降落C ．t 1～t 2的时间内，火箭处于超重状态D ．0～t 3的时间内，火箭始终处于失重状态 [答案] AC[解析] 本题考查对v －t 图象的理解、超重、失重，分析时要由图象结合速度正负的意义、加速度正负的意义进行分析．速度始终为正值，说明火箭始终是向上运动的，故t 3时刻火箭距地面最远，A 选项正确B 选项错误；0～t 2时间内，火箭加速上升，加速度向上，处于超重状态，t 2～t 3时间内火箭减速上升，加速度向下，处于失重状态，C 选项正确D 选项错误．10．如图所示，质量为m 1和m 2的两个物体用细线相连，在大小恒定的拉力F 作用下，先沿水平面，再沿斜面(斜面与水平面成θ角)，最后竖直向上运动．则在这三个阶段的运动中，细线上张力的大小情况是 ( )A ．由大变小B ．由小变大C ．始终不变D ．由大变小再变大 [答案] C[解析] 设细线上的张力为F 1.要求F 1，选受力少的物体m 1为研究对象较好；此外还必须知道物体m 1的加速度a ，要求加速度a ，则选m 1、m 2整体为研究对象较好．在水平面上运动时：F 1－μm 1g ＝m 1a ① F －μ(m 1＋m 2)g ＝(m 1＋m 2)a ②联立①②解得：F 1＝m 1Fm 1＋m 2在斜面上运动时：F 1－m 1g sin θ－μm 1g cos θ＝m 1a ③ F －(m 1＋m 2)g sin θ－μ(m 1＋m 2)g cos θ＝(m 1＋m 2)a ④联立③④解得：F 1＝m 1Fm 1＋m 2同理可得，竖直向上运动时，细线上的张力F 1仍是m 1Fm 1＋m 2第Ⅱ卷(非选择题 共60分)二、填空题(共3小题，每小题6分，共18分．把答案直接填在横线上)11．(5分)如图所示，一质量为M 的塑料球形容器在A 处与水平面接触，它的内部有一根直立的轻弹簧，弹簧下端固定于容器内壁底部，上端系一个带正电、质量为m 的小球在竖直方向振动．当加一向上的匀强电场后，在弹簧正好处于原长时，小球恰有最大速度，则当球形容器在A 处对桌面压力为0时，小球的加速度a ＝________.[答案] Mmg[解析] 由题意知，弹簧原长时，加速度为0，合力为0，此时电场力F ＝mg ；当A 处对桌面压力为0时，小球受合力为Mg ，则小球加速度为M mg .12．(6分)(2018·苏锡常镇调查二)设想一雨滴从距地面2.0km 高空静止开始下落，如果不计空气阻力，通过计算到达地面时速度将达到200m/s ，事实上谁也未见过如此高速的雨滴．实际雨滴在下落过程中肯定受到空气阻力的作用，那么雨滴究竟是如何运动的呢？小黄同学设计了一个实验，用胶木球在水中的下落来模拟雨滴在空气中的下落．实验中，让胶木球由水面竖直落下，用闪光照相方法拍摄了胶木球在水中不同时刻的位置，如图所示．(1)请你根据此闪光照片定性描述胶木球的运动情况：________. (2)胶木球在水中下落时受重力、浮力和水的粘滞阻力作用，小黄同学假设粘滞阻力(F )与小球速度(v )的平方成正比，即F ＝kv 2(k 为粘滞系数)．已知闪光照相机的闪光频率为f ，图中刻度尺的最小分度为s 0，胶木球的质量为m ，所受浮力为F 浮，且F 浮<mg .根据小黄同学的假设及上述已知条件可求得胶木球在水中下落时的粘滞系数k ＝________.[答案] (1)先加速度后匀速 (2)mg －F 浮25s 20f2[解析] (1)根据点迹判断胶木球先加速后匀速运动；(2)当胶木球匀速运动时有mg －F 浮－F ＝0，其中F ＝kv 2，v ＝5s 0T＝5s 0f .13．(7分)(1)在一次课外活动中，某同学用如图(a)所示的装置测量放在水平光滑桌面上铁块A 与金属板B 之间的动摩擦因数，已知铁块A 的质量m A ＝1kg ，金属板B 的质量m B ＝0.5kg ，用水平力F 向左拉金属板B ，使其向左运动，弹簧秤示数的放大情况如图所示，则A 、B 间的摩擦力F f ＝________N ，A 、B 间的动摩擦因数μ＝________(g 取10m/s 2)．(2)该同学还设计性地将纸带连接在金属板B 的后面，通过打点计时器连续打下一些计时点，取时间间隔为0.1s 的几点，测量后结果如图(b)所示，则金属板被拉动的加速度a ＝________m/s 2，由此可知水平力F ＝________N.[答案] (1)2.50 0.25 (2)2.0 3.50 [解析] (1)由题意可知，A 处于平衡状态，则A 、B 间的摩擦力等于弹簧的拉力，由图可知F f ＝0.25N ，故μ＝F fm A g＝0.25. (2)由纸带，根据Δs ＝at 2可得a ＝Δs t2＝2.0m/s 2，以B 为研究对象，则F －F f ＝m B a ，解得拉力F ＝3.50N. 三、论述计算题(共4小题，共42分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)14．(10分)(2018·龙岩质检)2018年北京奥运会的开幕式上，用焰火打出奥运五环图案、2018等中英文字样，这其中的关键技术就是焰火的空间定向、定位与艺术造型技术．假设有一质量5kg 的焰火弹，要竖直发射到距炮筒出口150m 的最高点时恰好点火，焰火弹在上升过程中受到的空气阻力恒为自身重力的0.20倍．(g 取10m/s 2)请问：(1)设计师设计的焰火弹离开炮筒时的速度为多大？(2)从离开炮筒口到最高点点火，其控制时间应设定为多长？ [答案] (1)60m/s (2)5s[解析] (1)焰火弹上升过程的受力如图，据牛顿第二定律有mg ＋kmg ＝ma解得a ＝12m/s 2由v 20＝2as解得设计师设计的焰火弹离开炮筒时的速度为v 0＝60m/s(2)点火控制时间应设定为t ＝v 0a＝5s15．(10分)如图所示，直升机沿水平方向匀速飞往水源取水灭火，悬挂着m ＝500kg 空箱的悬索与竖直方向的夹角θ1＝45°.直升机取水后飞往火场，加速度沿水平方向，大小稳定在a ＝1.5m/s 2时，悬索与竖直方向的夹角θ2＝14°.如果空气阻力大小不变，且忽略悬索的质量，试求水箱中水的质量M .(取重力加速度g ＝10m/s 2；sin14°≈0.242；cos14°≈0.970)[答案] 4.5×118kg[解析] 直升机取水，水箱受力平衡 FT 1sin θ1－F 阻＝0① FT 1cos θ1－mg ＝0②由①②得F 阻＝mg tan θ1③ 直升机返回，由牛顿第二定律 FT 2sin θ2－F 阻＝(m ＋M )a ④ FT 2cos θ2－(m ＋M )g ＝0⑤由④⑤得，水箱中水的质量M ＝4.5×118kg16．(11分)(2018·潍坊)如图所示，木板长L ＝1.6m ，质量M ＝4.0kg ，上表面光滑，下表面与地面间的动摩擦因数为μ＝0.4.质量m ＝1.0kg 的小滑块(视为质点)放在木板的右端，开始时木板与物块均处于静止状态，现给木板以向右的初速度，取g ＝10m/s 2，求：(1)木板所受摩擦力的大小；(2)使小滑块不从木板上掉下来，木板初速度的最大值． [答案] (1)20N (2)4m/s[解析] (1)木板与地面间压力大小等于(M ＋m )g ① 故木板所受摩擦力F f ＝μ(M ＋m )g ＝20N② (2)木板的加速度a ＝F f M＝5m/s 2③滑块静止不动，只要木板位移小于木板的长度，滑块就不掉下来，根据v 20－0＝2ax 得v 0＝2ax ＝4m/s④即木板初速度的最大值是4m/s.17．(11分)如图所示，质量为m ＝1kg ，长为L ＝2.7m 的平板车，其上表面距离水平地面的高度为h ＝0.2m ，以速度v 0＝4m/s 向右做匀速直线运动，A 、B 是其左右两个端点．从某时刻起对平板车施加一个大小为5N 的水平向左的恒力F ，并同时将一个小球轻放在平板车上的P 点(小球可视为质点，放在P 点时相对于地面的速度为零)，PB ＝L3.经过一段时间，小球从平板车上脱离后落到地面上．不计所有摩擦力，g取10m/s 2.求：(1)小球从放到平板车上开始至落到地面所用的时间； (2)小球落地瞬间平板车的速度．[答案] (1)2.0s (2)6m/s ，方向向左[解析] (1)对平板车施加恒力F 后，平板车向右做匀减速直线运动，加速度大小为a ＝Fm＝5m/s 2 平板车速度减为零时，向右的位移s 0＝v 202a ＝1.6m<2L 3＝1.8m之后，平板车向左匀加速运动，小球从B 端落下，此时车向左的速度v 1＝2a ⎝ ⎛⎭⎪⎫L3＋s 0＝5m/s 小球从放到平板车上，到脱离平板车所用时间t 1＝v 1＋v 0a＝1.8s小球离开平板车后做自由落体运动，设下落时间为t 2，则h ＝12gt 22解得t 2＝2hg＝0.2s所以，小球从放到平板车上开始至落到地面所用的时间 t ＝t 1＋t 2＝2.0s(2)小球落地瞬间，平板车的速度v 2＝v 1＋at 2 解得v 2＝6m/s ，方向向左。
高考物理一轮复习 专题13 探究加速度与力、质量的关系(讲)(含解析)
专题13 探究加速度与力、质量的关系1.学会用控制变量法研究物理规律.2.学会灵活运用图象法处理物理问题的方法.3.探究加速度与力、质量的关系，并验证牛顿第二定律．基本实验要求1．实验原理(见实验原理图)(1)保持质量不变，探究加速度跟合外力的关系．(2)保持合外力不变，确定加速度与质量的关系．(3)作出a －F 图象和a －m1图象，确定其关系． 2．实验器材小车、砝码、小盘、细绳、附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、导线两根、纸带、天平、米尺．3．实验步骤(1)用天平测出小车和盛有砝码的小盘的质量m 和m ′，把数据记录在表格中．(2)把实验器材安装好，平衡摩擦力．(3)在小盘里放入适量的砝码，把砝码和小盘的质量m ′记录在表格中．(4)保持小车的质量不变，改变砝码的质量，按上面步骤再做5次实验．(5)算出每条纸带对应的加速度的值并记录在表格中．(6)用纵坐标表示加速度a ，横坐标表示合外力，即砝码和小盘的总重力m ′g ，根据实验数据在坐标平面上描出相应的点，作图线．(7)用纵坐标表示加速度a ，横坐标表示小车质量的倒数，在坐标系中根据实验数据描出相应的点并作图线．规律方法总结1．注意事项(1)平衡摩擦力：适当垫高木板的右端，使小车的重力沿斜面方向的分力正好平衡小车受到的阻力．在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上，让小车拉着打点的纸带匀速运动．(2)不重复平衡摩擦力．(3)实验条件：m ≫m ′.(4)一先一后一按：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，再释放小车，且应在小车到达滑轮前按住小车．2．误差分析(1)因实验原理不完善引起的误差：本实验用小盘和砝码的总重力m ′g 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)摩擦力平衡不准确、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．3．数据处理(1)利用Δx ＝aT 2及逐差法求a .(2)以a 为纵坐标，F 为横坐标，根据各组数据描点，如果这些点在一条过原点的直线上，说明a 与F 成正比．(3)以a 为纵坐标，m1为横坐标，描点、连线，如果该线过原点，就能判定a 与m 成反比. ★典型案例★如图所示，质量为M 的滑块A 放在一端带有滑轮的粗糙长木板上，平衡摩擦力后，安装在水平桌边缘，1、2是固定在木板上的两个光电门，中心间的距离为L 。
2018届一轮复习人教版实验：探究加速度与力、质量的关系教案
第13讲实验：探究加速度与力、质量的关系【教学目标】1.学会用控制变量法研究物理规律.2.学会灵活运用图象法处理物理问题的方法.3.探究加速度与力、质量的关系，并验证牛顿第二定律．【教学过程】【实验目的】1．学会用控制变量法研究物理规律。
2．探究加速度与力、质量的关系。
3．掌握利用图象处理数据的方法。
【实验原理】探究加速度a与力F及质量M的关系时，应用的基本方法是控制变量法，即先控制一个参量——小车的质量M不变，讨论加速度a与力F的关系，再控制小盘和砝码的质量不变，即力F不变，改变小车质量M，讨论加速度a与M的关系。
【实验器材】打点计时器；纸带及复写纸；小车；一端附有定滑轮的长木板；小盘和砝码；细绳；低压交流电源；导线；天平；刻度尺。
【实验步骤】1．用天平测量小盘的质量m0和小车的质量M。
2．按图所示把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(即不给小车加牵引力)。
3．平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木板，反复移动薄木板的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态。
这时，小车拖着纸带运动时受到的摩擦阻力恰好与小车所受的重力在斜面方向上的分力平衡。
4．把小车停在打点计时器处，并在小盘内放入适量的砝码，挂上小盘和砝码，先接通电源，再让小车拖着纸带在木板上匀加速下滑，打出一条纸带。
5．改变小盘内砝码的个数，重复步骤(4)，并多做几次。
6．保持小盘内的砝码个数不变，在小车上放上砝码改变小车的质量，让小车在木板上滑动打出纸带。
7．改变小车上砝码的个数，重复步骤(6)。
【数据处理】1．保持小车质量不变时，计算各次小盘和砝码的重力(作为小车的合力)及对应纸带的加速度填入表(一)中。
表(一)表(二)中。
表(二)示加速度a，横坐标表示作用力F，描点画a－F图象，如果图象是一条过原点的直线，便证明加速度与作用力成正比。
再记录各组对应的加速度a与小车和砝码总质量M，然后建立直角坐标系，用纵坐标表示加速度a，横坐标表示总质量的倒数1M，描点画a－1M图象，如果图象是一条过原点的直线，就证明了加速度与质量成反比。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
专题13 探究加速度与力、质量的关系
1.学会用控制变量法研究物理规律.
2.学会灵活运用图象法处理物理问题的方法.
3.探究加速度与力、质量的关系，并验证牛顿第二定律．
基本实验要求
1．实验原理(见实验原理图)
(1)保持质量不变，探究加速度跟合外力的关系．
(2)保持合外力不变，确定加速度与质量的关系．
(3)作出a －F 图象和a －
m
1图象，确定其关系． 2．实验器材
小车、砝码、小盘、细绳、附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、导线两根、纸带、天平、米尺．
3．实验步骤
(1)用天平测出小车和盛有砝码的小盘的质量m 和m ′，把数据记录在表格中．
(2)把实验器材安装好，平衡摩擦力．
(3)在小盘里放入适量的砝码，把砝码和小盘的质量m ′记录在表格中．
(4)保持小车的质量不变，改变砝码的质量，按上面步骤再做5次实验．
(5)算出每条纸带对应的加速度的值并记录在表格中．
(6)用纵坐标表示加速度a ，横坐标表示合外力，即砝码和小盘的总重力m ′g ，根据实验数据在坐标平面上描出相应的点，作图线．
(7)用纵坐标表示加速度a ，横坐标表示小车质量的倒数，在坐标系中根据实验数据描出相应的点并作图线．
规律方法总结
1．注意事项
(1)平衡摩擦力：适当垫高木板的右端，使小车的重力沿斜面方向的分力正好平衡小车受到的阻力．在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上，让小车拉着打点的纸带匀速运动．
(2)不重复平衡摩擦力．
(3)实验条件：m ≫m ′.
(4)一先一后一按：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，再释放小车，且应在小车到达滑轮前按住小车．
2．误差分析
(1)因实验原理不完善引起的误差：本实验用小盘和砝码的总重力m ′g 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)摩擦力平衡不准确、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．
3．数据处理
(1)利用Δx ＝aT 2及逐差法求a .
(2)以a 为纵坐标，F 为横坐标，根据各组数据描点，如果这些点在一条过原点的直线上，说明a 与F 成正比．
(3)以a 为纵坐标，m
1为横坐标，描点、连线，如果该线过原点，就能判定a 与m 成反比. ★典型案例★如图所示，质量为M 的滑块A 放在一端带有滑轮的粗糙长木板上，平衡摩擦力后，安装在水平桌边缘，1、2是固定在木板上的两个光电门，中心间的距离为L 。
滑块A 上固定一宽度为d 的遮光条，在质量为m 的重物B 牵引下从木板的顶端由静止滑下，光电门1、2记录的遮光时间分别为1t ∆和2t ∆。
（1）用此装置验证牛顿第二定律，且认为A 受到外力的合力等于B 的重力，则实验必须满足的条件还有 ；实验测得的加速度为 （用上述字母表示）；
（2）用此装置研究外力做功与物体动能的改变，以A 为研究对象，且认为A 受到外力的合力等于B 的重力，外力做功的表达式是 ，动能改变量是 。
【答案】（1）＜＜m M ，22
2
1(
)(2)t d t L d -∆∆ （2）W mgL =，2221
1[()()]2M t d t d -∆∆
【名师点睛】解决本题的关键知道验证牛顿第二定律实验中的两个认为：1、认为绳子的拉力等于滑块的合力，（前提需平衡摩擦力），2、认为重物的拉力等于绳子的拉力，（前提是重物的质量远小于滑块的质量）。
★针对练习1★如图1所示，为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a 与钩码的质量及小车和砝码的质量对应关系图．钩码的质量为m 1，小车和砝码的质量为m 2，重力加速度为g ．
（1）下列说法正确的是 ．
A ．每次在小车上加减砝码时，应重新平衡摩擦力
B ．实验时若用打点计时器应先释放小车后接通电源
C ．本实验m 2应远小于m 1
D ．在用图象探究加速度与质量关系时，应作a ﹣2
1m 图象 （2）实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，测得F=m 1g ，作出a ﹣F 图象，他可能作出图2中 （选填“甲”、“乙”、“丙”）图线．此图线的AB 段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是 ．
A ．小车与轨道之间存在摩擦
B ．导轨保持了水平状态
C ．钩码的总质量太大
D ．所用小车的质量太大
（3）实验时，某同学遗漏了平衡摩擦力这一步骤，若轨道水平，他测量得到的a ﹣2
1m 图象，如图3．设
图中直线的斜率为k ，在纵轴上的截距为b ，则小车与木板间的动摩擦因数μ= ，钩码的质量m 1= ．
（4）实验中打出的纸带如图4所示．相邻计数点间的时间是0.1s ，由此可以算出小车运动的加速度是 m/s 2．
【答案】（1）D （2）丙，C （3）11m gk =，b gk
μ=（4）0.46
★针对练习2★某同学用图示的装置来验证加速度和质量成反比，在自制的双层架子上固定平板玻璃，架子放在水平桌面上，连接小车的细绳跨过定滑轮与小桶相连，实验步骤如下：
①在两个小桶中装入适量细砂，并使两桶质量（含沙子）相同
②两车紧靠架子左边的挡板，在乙车上放一个砝码，同时释放两车，当车运动一段时间后，用手机对整个装置进行拍照，在照片上，通过装置上的刻度尺，测出甲、乙两车运动的距离s 1，s 2，
③在乙车上逐渐增加砝码个数，重复步骤②
（1）本实验的原理是通过验证小车发生的位移与小车的质量成___，来验证合外力一定时加速度与质量成反比；
（2）实验前，该同学将装置的左端适当垫高了一些，目的是 ；实验过程中___车（填“甲”或“乙”）受到的拉力更接近沙桶（含沙子）的重力.
（3）若该同学以s1/s2为横坐标，以乙车（含砝码）的质量m为纵坐标，作出的图线是直线，该直线的斜率为___的质量（填“甲车”、“乙车”（含砝码）或“沙桶”（含沙子））.
【答案】（1）反比（2）平衡摩擦力；乙；（3）甲车
【名师点睛】该实验难度不大，但是题目比较新颖，注意利用题目给定的情形，结合课本此实验的注意事项可以解答；关键是记住此实验的几个重要的问题；平衡摩擦力和小车的质量远大于重物的质量.。