第12讲 实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系（课件）-2025年高考物理一轮复习讲练测（新教材新高考）

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实验：探究加速度与物体受力、 物体质量的关系
补偿摩擦、力的测量、质量的测量
知识点1 理清原理与操作
知识点2.掌握数据处理方法
1.逐差法求加速度 先在纸带上标明计数点，测量各计数点间的距离，根据逐差法计算各条纸带对应的加速度。
知识点3 注意实验细节
1.平衡阻力的方法：在长木板无滑轮的一端垫上小木块，使其适当倾斜，利用小车重力沿斜面方向的分力与摩擦力平衡。 2.判断小车是否做匀速直线运动，一般可目测，必要时可通过打点纸带，看上面各点间的距离是否均匀。 3.平衡摩擦力时要注意以下两点：
(1)平衡摩擦力时不能在细绳的另一端挂槽码。
(2)平衡摩擦力时必须让小车连上纸带，且让打点计时器处于工作状态。
考向1　是否需要平衡阻力
1.图甲是某研究性学习小组探究小车加速度与合外力关系的实验装置，长木板置于水平桌面上。细线一端与小车相连，另一端通过一个定滑轮和一个动滑轮与固定的弹簧测力计相连，动滑轮下悬挂一个沙桶。改变桶中沙的质量进行多次实验，并记录相关数据。请完成下列问题：
(1)某次实验中，小车释放后弹簧测力计示数如图乙所示，其读数为__________________N；
注意横轴只是代表弹簧测力计的读数，并非是物体所受的合外力。
2.图甲是利用气垫导轨探究在外力一定的条件下，物体加速度与质量关系的实验装置。实验步骤如下：
根据上述实验回答下列问题：
(1)关于实验操作，下列说法正确的是_______。(多选)
A.应先接通光电门后释放滑块B.调节气垫导轨水平时，应挂上砝码C.应调节定滑轮使细线和气垫导轨平行D.每次都应将滑块从同一位置由静止释放
没有选取滑块和砝码、砝码盘一起作为研究对象(或M没有加上砝码和砝码盘的质量)
图像出现了纵截距，原因是没有选取滑块和砝码、砝码盘一起作为研究对象(或M没有加上砝码和砝码盘的质量)。
1．在探究放在长木板上的小车的加速度与所受的合外力、质量的关系时，为了使细绳的拉力作为小车所受的合外力，必须平衡小车所受的摩擦力。2．在利用气垫导轨探究滑块加速度与合外力、质量的关系时，只要气垫导轨处于水平状态，细绳的拉力即为滑块所受的合外力，此时不必使导轨适当倾斜。
考向2　是否一定满足m≪M
3.(2024年1月·广西高考适应性演练)某同学进行“探究加速度与力、质量的关系”的实验，实验装置如图：
(1)实验用到的打点计时器是用来记录________和______的仪器；
(2)在进行实验时，该同学将长木板不带滑轮的一端垫高，使得小车在不受牵引时能拖动纸带沿长木板做____________运动，该操作的目的是补偿阻力；
在进行实验时，该同学将长木板不带滑轮的一端垫高，使得小车在不受牵引时能拖动纸带沿长木板做匀速直线运动，
该操作的目的是补偿阻力，平衡摩擦力
4.某同学设计了如下方案研究质量一定时加速度与合外力的关系，实验装置如图甲所示。
(1)实验时，需要进行的操作是_____。
考向1　改进测量力的方案
考向2　改进测量加速度的方案
(2)在上述实验中，下列操作步骤中必须做到的是___。
A.要用天平称量小车质量B.钩码的质量应该远小于小车质量C.通过增减配重片来改变小车的质量D.不论轨道光滑与否，轨道一定要保持水平
采用控制变量法，只要保证小车质量不变就行，不需要测量小车质量
轨道光滑时不需要补偿阻力，轨道保持水平，轨道不光滑时，要使轨道倾斜来补偿阻力
(3)上述实验用光电门来测量小车运动的瞬时速度，若考虑挡光片的宽度，得到的速度测量值和真实值相比___。
A.偏大 B.偏小C.一样大 D.都有可能
(4)为了研究加速度和力的关系，某同学选择画小车的加速度与钩码质量的关系图线，如图所示。分析发现图线在横轴上有截距，这是因为________________________。
小车与轨道间存在摩擦力
(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
(1)实验前调节轨道右端滑轮高度，使细线与轨道平行，再适当垫高轨道左端以平衡小车所受摩擦力。
在坐标系中进行描点，结合其他点用平滑的曲线拟合，使尽可能多的点在线上，不在线上的点均匀分布在线的两侧，如图所示
(2)在“长度的测量及其测量工具的选用”实验中，某同学用50分度的游标卡尺测量一例柱体的长度，示数如图丙所示，图丁为局部放大图，读数为______cm。
主尺上读露出整毫米，游标尺找第几根与主尺某根对齐
(3)在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验调节过程中，在光具座上安装光源、遮光筒和光屏。遮光筒不可调节。打开并调节______。使光束沿遮光筒的轴线把光屏照亮。取下光屏，装上单缝、双缝和测量头。调节测量头，并缓慢调节单缝的角度直到目镜中观察到__________。
(1)该实验中同时研究三个物理量间关系是很困难的，因此我们采用的研究方法是___；
A.放大法 B.控制变量法 C.补偿法
(2)该实验过程中操作正确的是___；
A.补偿阻力时小车未连接纸带B.先接通打点计时器电源，后释放小车C.调节滑轮高度使细绳与水平桌面平行
(3)在小车质量________(选填“远大于”或“远小于”)槽码质量时，可以认为细绳拉力近似等于槽码的重力。上述做法引起的误差为__________(选填“偶然误差”或“系统误差”)。为减小此误差，下列可行的方案是___；
A.用气垫导轨代替普通导轨，滑块代替小车B.在小车上加装遮光条，用光电计时系统代替打点计时器C.在小车与细绳之间加装力传感器，测出小车所受拉力大小
引起的误差是由于实验方法或原理不完善造成的，特点是总是偏大或者总是偏小，属于系统误差。
误差是将细绳拉力用槽码重力近似替代所引入的，不是由于车与木板间存在阻力(实验中已经补偿了阻力)或是速度测量精度低造成的，为减小此误差，可在小车与细绳之间加装力传感器，测出小车所受拉力大小
②利用图1装置做“探究加速度与力、质量的关系”的实验，需调整的是________。
A.换成质量更小的小车 B.调整长木板的倾斜程度C.把钩码更换成砝码盘和砝码 D.改变连接小车的细绳与长木板的夹角
(2)“探究求合力的方法”的实验装置如图4所示，在该实验中，
①下列说法正确的是________；
A.拉着细绳套的两只弹簧秤，稳定后读数应相同 B.在已记录结点位置的情况下，确定一个拉力的方向需要再选择相距较远的两点C.测量时弹簧秤外壳与木板之间不能存在摩擦D.测量时，橡皮条、细绳和弹簧秤应贴近并平行于木板
②若只有一只弹簧秤，为了完成该实验至少需要__________(选填“2”、“3”或“4”)次把橡皮条结点拉到O点。
若只有一只弹簧秤，为了完成该实验，用手拉住一条细绳，用弹簧称拉住另一条细绳，互成角度的拉橡皮条，使其结点达到某一点O，记下位置O和弹簧称示数F1和两个拉力的方向
交换弹簧称和手所拉细绳的位置，再次将结点拉至O点，使两力的方向与原来两力方向相同，并记下此时弹簧称的示数F2；只有一个弹簧称将结点拉至O点，并记下此时弹簧称的示数F的大小及方向；所以若只有一只弹簧秤，为了完成该实验至少需要3次把橡皮条结点拉到O
②接通气源。放上滑块。调平气垫导轨；