2026高考物理大一轮复习-第三章-第一十六课时实验四：探究加速度与物体受力、物体质量的关系【课件】

这是一份2026高考物理大一轮复习-第三章-第一十六课时实验四：探究加速度与物体受力、物体质量的关系【课件】，共60页。PPT课件主要包含了第16课时，课时精练，考点一实验技能储备，合外力，a－F，牵引力，接通电源，放开小车，小车和纸带受到的阻力，m≫m等内容，欢迎下载使用。
实验四：探究加速度与物体受力、物体质量的关系
1.实验目的(1)学会用控制变量法研究物理量之间的关系。(2)探究加速度与力、质量的关系。(3)掌握利用图像处理数据的方法。2.实验原理(1)保持质量不变，探究加速度与　　　　的关系。(2)保持合外力不变，探究加速度与　　　的关系。(3)作出　　　图像和　　　　图像，确定a与F、m的关系。
3.实验器材小车、槽码、细绳、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、学生电源、导线、纸带、天平、刻度尺、坐标纸等。4.实验过程(1)测量：用天平测量槽码的质量m'和小车的质量m。(2)安装：按照如图所示装置把实验器材安装好，只是不把悬挂槽码的细绳系在小车上(即不给小车　　　　)。
6.注意事项(1)开始实验前首先平衡阻力：适当垫高木板不带定滑轮的一端，使小车的重力沿斜面方向的分力正好平衡　　　　　　　　　　　。在平衡阻力时，不要把悬挂槽码的细绳系在小车上，让小车拉着穿过打点计时器的纸带匀速运动。(2)实验过程中不用重复平衡阻力。(3)实验必须保证的条件：　　　　。(4)一先一后一按：改变拉力或小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近　　　　　　，并应先　　　　　，后　　　　　，且应在小车碰到滑轮前按住小车。
7.误差分析(1)实验原理不完善：本实验用槽码的总重力代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于槽码的总重力。(2)平衡阻力不准确、质量测量不准确、计数点间距离测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差。
　　(2025·福建省福宁古五校期中联考)用如图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系。
(1)除了图中所给器材以及交流电源和导线外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是　　　　(选填正确选项的字母)。 A.秒表B.天平(含砝码)C.弹簧测力计D.刻度尺
(2)实验前平衡阻力的做法是：把实验器材安装好，先不挂沙桶，将小车放在木板上，后面固定一条纸带，纸带穿过打点计时器。用垫块把木板不带滑轮一端垫高，接通打点计时器，让小车以一定初速度沿木板向下运动，并不断调节木板的倾斜度，直到小车拖动纸带沿木板做　　　　　运动。
(3)为使沙桶和沙的总重力在数值上近似等于小车运动时受到的拉力，需满足的条件是沙桶及沙的总质量　　　　小车的总质量。(选填“远大于”“远小于”或“近似等于”) 
(4)实验中打出的一条纸带的一部分如图乙所示。纸带上标出了连续的3个计数点A、B、C，相邻计数点之间还有4个点没有标出。打点计时器接在频率为50 Hz的交流电源上。则打点计时器打B点时，小车的速度vB＝　　　　 m/s。多测几个点的速度作出v－t图像，就可以算出小车的加速度。
(5)为探究加速度和力的关系，要保证　　　　的总质量不变，改变沙桶内沙的质量，重复做几次实验，通过实验数据来研究加速度和力的关系。
(6)在探究加速度与力的关系时，该同学根据实验数据作出的a－F图像如图丙所示，发现该图线不通过坐标原点且BC段明显偏离直线，分析其产生的原因，下列说法正确的是　　　　。 A.不通过坐标原点可能是因为平衡阻力不足B.不通过坐标原点可能是因为平衡阻力过度C.图线BC段弯曲可能是沙桶及沙的总质量未满足远小于小车总质量的条件D.图线BC段弯曲可能是沙桶及沙的总质量未满足远大于小车总质量的条件
(2024·山东潍坊市模拟)如图甲所示，某实验小组利用验证牛顿第二定律的实验装置测定物块与木板之间的动摩擦因数，实验装置正确安装后，调节木板及物块右侧两段细绳水平。实验开始时在沙桶中放入适量的细沙，物块做加速运动，打出的纸带如图乙所示，已知所用交流电源的频率为50 Hz，重力加速度大小为g。
(1)本实验中，沙和沙桶的质量　　　　(选填“需要”或“不需要”)远小于物块的质量； 
(2)已读出弹簧测力计的示数为F，为进一步测量动摩擦因数，下列物理量中还需测量的有　　　　； A.木板的长度L　B.物块的质量mC.沙和沙桶的质量M　D.物块的运动时间t
(3)图乙中给出了实验中获取的纸带的一部分数据，0、1、2、3、4是计数点，每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出)，计数点间的距离如图乙所示。则打下计数点2时物块对应的速度大小v＝　 　 m/s；本次实验物块对应的加速度大小a＝　　　 m/s2(结果均保留两位有效数字)； 
(4)改变沙桶内细沙的质量，测量出对应的加速度a和弹簧测力计的示数F。若用图像法处理数据，得到了如图丙所示的一条倾斜的直线，如果该图线的横轴截距等于b，斜率为k。则动摩擦因数μ＝　　 (用题目中给的b、k、g表示)。 
做“探究加速度与力、质量的关系”实验时，图甲是教材中的实验方案；图乙是拓展方案，其实验操作步骤如下：
(ⅰ)挂上托盘和砝码，改变木板的倾角，使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑；(ⅱ)取下托盘和砝码，测出其总质量为m，让小车沿木板下滑，测出加速度a；(ⅲ)改变砝码质量和木板倾角，多次测量，通过作图可得到a－F的关系。
(1)实验获得如图丙所示的纸带，计数点a、b、c、d、e、f间均有四个点未画出，打点计时器所接电源频率为50 Hz，则在打d点时小车的速度大小vd＝　　　　 m/s(保留两位有效数字)； 
0.19(0.18也可)
(2)需要满足条件M≫m的方案是　　(选填“甲”“乙”或“甲和乙”)；在作a－F图像时，把mg作为F值的是　　　　(选填“甲”“乙”或“甲和乙”)。 
1.(2024·浙江1月选考·16Ⅰ)如图甲所示是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置。
(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.平衡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
2.(2025·河北张家口市段考)小明同学用如图甲所示的装置来完成探究“加速度与力、质量的关系”实验。
(1)用该装置进行实验，　　　(选填“需要”或“不需要”)平衡阻力；
(2)根据实验要求进行实验，实验得到如图乙所示的一条纸带，已知电源的频率为50 Hz，每两个相邻计数点间还有四个计时点没有画出，则小车运动的加速度大小为　　　　 m/s2(保留2位有效数字)；
(3)改变钩码的质量，根据得到的多条纸带得到小车运动的加速度大小a并记录对应的力传感器的示数F，则根据实验数据得到的a－F图像可能是　　　。
3.(2024·广东茂名市六校联考)某实验小组的同学利用如图所示的实验装置探究小车匀加速运动速度和位移的关系并测量小车(含遮光条)的质量M。以下是该实验的主要步骤：①用刻度尺测量出遮光条的宽度d；②挂上托盘和砝码，改变木板的倾角，使小车(含遮光条)沿木板匀速下滑；③取下托盘和砝码，测出其总质量为m，让小车从起点由静止出发沿木板下滑通过光电门并通过计算机记录了挡光时间Δt；
④改变砝码质量和木板倾角，重复步骤②③，每次释放小车位置相同且光电门在木板上位置不变，用刻度尺测出小车在起点时遮光条的中点到光电门的距离L，已知重力加速度为g。
根据实验步骤回答以下问题：(结果均用m、k、g、d、L表示)(1)根据步骤③可知，小车受到的合外力为　　　。
4.(2024·河南驻马店市期末)学校物理兴趣小组利用如图甲所示的装置验证牛顿第二定律。在水平气垫导轨上固定一光电门，挡光片通过光电门的时间可由光电计时器(图甲中未画出)测出。质量为m1的重物与质量为m2的滑块(含固定在滑块上宽度为d的挡光片)通过一根跨过定滑轮的轻质细线连接。
(1)实验时，先按住滑块使滑块静止在距光电门一定距离处，再松手，测出滑块通过光电门的时间。若某次滑块通过光电门的时间为t1，则滑块通过光电门时的速度大小为　　(用d、t1表示)。
(3)已知当地的重力加速度大小为g，若满足关系式　　　　　　　(用m1、m2、g、d与k表示)，则牛顿第二定律得到验证。
5.(2022·山东卷·13)在天宫课堂中，我国航天员演示了利用牛顿第二定律测量物体质量的实验。受此启发。某同学利用气垫导轨、力传感器、无线加速度传感器、轻弹簧和待测物体等器材设计了测量物体质量的实验，如图甲所示。主要步骤如下：
①将力传感器固定在气垫导轨左端支架上，加速度传感器固定在滑块上；②接通气源，放上滑块。调平气垫导轨；
③将弹簧左端连接力传感器，右端连接滑块。弹簧处于原长时滑块左端位于O点。A点到O点的距离为5.00 cm，拉动滑块使其左端处于A点，由静止释放并开始计时；④计算机采集获取数据，得到滑块所受弹力F、加速度a随时间t变化的图像，部分图像如图乙所示。
回答以下问题(结果均保留两位有效数字)：(1)弹簧的劲度系数为　　　　 N/m。
(2)该同学从图乙中提取某些时刻F与a的数据，画出a－F图像如图丙中Ⅰ所示，由此可得滑块与加速度传感器的总质量为　　　　 kg。
(3)该同学在滑块上增加待测物体，重复上述实验步骤，在图丙中画出新的a－F图像Ⅱ，则待测物体的质量为　　　　 kg。