第12讲+实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系 2026年高考物理一轮复习讲练测课件PPT

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第12讲讲师：xxx实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系考点一 教材原型实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系知识点1 实验原理及器材知识点2 物理量的测量知识点3 实验过程知识点4 数据处理知识点5 注意事项知识点6 误差分析知识点7 方案二 通过位移之比测量加速度之比考向1 实验原理及操作考向2数据处理及误差分析【思维建模】 a-F图像与a-1M图像异常误差分析考点二 拓展创新实验知识点1 实验器材创新知识点2 实验原理创新知识点3 实验目的创新考向1 改进测量力的方案考向2 改进测量加速度的方案考向3 教材实验拓展：测动摩擦因数或物体的质量01 考情解码·命题预警02 体系构建·思维可视03 核心突破·靶向攻坚考点一 教材原型实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系知识点1 实验原理及器材 控制变量法质量槽码的个数所受的拉力小车上增加重物考点一 教材原型实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系知识点2 物理量的测量 天平考点一 教材原型实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系知识点2 物理量的测量 一侧垫高匀速运动考点一 教材原型实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系知识点3 实验过程 考点一 教材原型实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系知识点4 数据处理1. 利用逐差法或v－t图像法求a.2. 以a为纵坐标，F为横坐标，建立直角坐标系。根据各组实验数据在坐标纸上描点。如果这些点在一条过原点的直线．附近，说明加速度a 与拉力F 成正比。如果不是这样，则需进一步分析。3. 以a为纵坐标，m为横坐标，a与m成反比，我们很难直观看出图线是否为双曲线。因此，以a为为纵坐标，为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线，就能判定a与m成反比．考点一 教材原型实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系知识点5 注意事项1. 开始实验前首先补偿阻力：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补偿小车和纸带受到的阻力．在补偿阻力时，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补偿阻力．3. 实验必须保证的条件：m≫m′.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．考点一 教材原型实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系知识点6 误差分析1. 实验原理不完善：本实验用槽码的总重力m′g代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于槽码的总重力．2. 补偿阻力不准确、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．考点一 教材原型实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系知识点7 方案二 通过位移之比测量加速度之比 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。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。考向1 实验原理及操作【例1】 （2025·浙江金华·三模） (1)某实验小组在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验，从装置照片图1中，我们容易发现一些错误，例如“没有补偿阻力”等，请你认真观察后再指出两处不妥之处______________， ____________________。(2)正确安装装置后，接通220V，50Hz电源，释放小车进行实验，得到一条纸带如图2所示，A、B、C、D、E、F、G为选出的计数点，相邻两个计数点之间均有4个计时点未画出，则小车的加速度大小为 m/s2（结果保留2位有效数字）。考点一 教材原型实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系电源错用直流电小车未靠近打点计时器2.4考向1 实验原理及操作【例1考点一 教材原型实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系电池，直流电小车要靠近打点计时器考向1 实验原理及操作【变式训练1】（2025·甘肃·二模）某实验小组在学习了牛顿第二定律后，为了验证加速度与合外力的关系，设计了如图甲所示的实验（图中已经补偿了阻力）。小组同学用力传感器测量小车受到的合外力F，用打点计时器在纸带上打点的方式测算小车的加速度a，并利用实验数据绘出如图乙所示的a-F图像。请根据上述信息，回答以下问题：考点一 教材原型实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系考向1 实验原理及操作(1)除了图甲中画出的器材外，还需在下图中选取的器材是 （填字母）；(2)图乙中a-F图像恰好过坐标原点，若求得图线的斜率为k，则小车和力传感器的总质量M为 ；(3)在（2）问中，当力传感器示数为F1时，沙和沙桶的总质m为_______。（结果用 F1 、k、g表示， 为重力加速度）考点一 教材原型实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系交流电源长度测量AF  考向1 实验原理及操作【变式训练2·变考法】 （2025·河南新乡·模拟预测）某同学用如图所示的装置探究小车的加速度与其所受的合外力的关系，其中图甲为侧视图（只画一个小车），图乙为俯视图（未画槽码）。实验器材有：附有滑轮的长木板2块、相同的小车2个、细线2条、粗棉线2条、槽码若干、刻度尺、黑板擦等。请按下列步骤完成实验：（1）安装实验器材，调节木板的倾斜度，使小车在不受牵引时能沿木板做_______（填“匀速”或“匀加速”）直线运动。考点一 教材原型实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系平衡摩擦力，使小车在不受牵引时能沿木板做匀速直线运动匀速考向1 实验原理及操作（2）将两小车放在木板上，车后端各系一条粗棉线，用黑板擦把两条粗棉线同时按压在木板上。两小车前端各系一条细线，跨过定滑轮与槽码连接。小车1挂质量为m1的槽码，小车2挂质量为m2的槽码， m1 、 m2均远小于小车的质量。（3）拾起黑板擦，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 ，则两小车的加速度之比为____（用x1 、 x2表示）。（4）若 m1 、 m2 、 x1 、 x2 满足_____，则可说明小车的加速度与其所受的合外力成正比。考点一 教材原型实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系  考向2 数据处理及误差分析【例2】（2025·广东广州·三模）实验小组采用如图甲所示的装置探究小车的加速度与小车质量和合外力的关系。为平衡摩擦力，先取下砝码盘和砝码，调节木板的倾角，轻推系着纸带的小车，小车获得初速度后通过打点计时器，打出了如图乙所示纸带，纸带靠A点的一端连着小车，由图乙可以推测，小车运动过程中速度__________（选填“越来越大”或“越来越小”），受到的合力 _______（选填“越来越大”“越来越小”或“不变”）。考点一 教材原型实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系越来越大不变考向2 数据处理及误差分析【例2】继续调整木板倾角，完成平衡摩擦力的操作后，挂上砝码和砝码盘进行实验，最终获得小车运动的a-F（F为砝码和砝码盘的重力）图像，如图丙所示，根据图像，可以判断____ A．平衡摩擦力时，倾角仍然过小B．随着F增大，小车的加速度a可能大于重力加速度gC．小车的质量一定时，其加速度与所受合外力成正比考点一 教材原型实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系C考向2 数据处理及误差分析【变式训练3·变角度】（2025·陕西渭南·三模）在探究加速度a与所受合力F的关系时，某同学采用图甲所示的实验装置进行实验探究，控制小车质量M不变，寻找其加速度a与所受合力F的关系。(1)在平衡摩擦力的这步操作中，该同学 （选填“需要”或“不需要”）通过细绳把砂桶挂在小车上。(2)在实验中，该同学得到的一条如图乙所示的纸带，他每隔4个点取一计数点，在纸带上做好0、1、2、3、4的标记，用毫米刻度尺测量出从起点0到各计数点的距离，在图中已经标出。已知电火花计时器的打点周期为0.02s，则该小车运动的加速度大小为________m/s²（计算结果保留2位有效数字）。考点一 教材原型实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系补偿阻力的这步操作中，利用小车重力沿木板向下的分力补偿阻力不需要0.88考向2 数据处理及误差分析【变式训练3·变角度】（2025·陕西渭南·三模）在探究加速度a与所受合力F的关系时，某同学采用图甲所示的实验装置进行实验探究，控制小车质量M不变，寻找其加速度a与所受合力F的关系。(3)采用图像处理数据，画出如图丙所示a-F图像，发现图线上端弯曲，并不是直线，出现这一问题的可能原因是__________________________________________。考点一 教材原型实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系分析见后页小车质量没有远远大于砂和砂桶的总质量考向2 数据处理及误差分析考点一 教材原型实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系 考向2 数据处理及误差分析考点一 教材原型实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系 知识点1 实验器材创新位移传感器，速度传感器，拉力传感器，气垫导轨，光电门考点二 拓展创新实验知识点2 实验原理创新挂上托盘和砝码，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，取下托盘和砝码，测出其总质量为m，让小车沿木板下滑，可知小车所受合力为mg。改变砝码质量，多次重复实验探究加速度与物体受力的关系。考点二 拓展创新实验知识点3 实验目的创新 考点二 拓展创新实验考向1 改进测量力的方案【例1】 （2025·天津宁河·一模）为探究物体加速度a与外力F和物体质量M的关系，研究小组的同学们在教材提供案例的基础上又设计了不同的方案，如图甲、乙、丙所示：甲方案中在小车前端固定了力传感器，并与细线相连，可以从传感器上直接读出细线拉力；乙方案中拉动小车的细线通过滑轮与弹簧测力计相连，从弹簧测力计上可读出细线拉力；丙方案中用带有光电门的气垫导轨和滑块代替长木板和小车。三种方案均以质量为m的槽码的重力作为动力。(1)关于三个实验方案，下列说法正确的是___。A．甲、乙方案实验前均需要平衡摩擦力B．甲、乙、丙方案均需要满足小车或滑块的质量远大于槽码的质量C．乙方案中，小车加速运动时受到细线的拉力等于槽码所受重力的一半A摩擦力较小，可忽略，不需要平衡摩擦力考点二 拓展创新实验考向1 改进测量力的方案【例1】 (2)某次甲方案实验得到一条纸带，部分计数点如图丁所示（每相邻两个计数点间还有4个计时点未画出）,测得s1=3.71cm，s2=7.92cm ，s3=12.63cm ，s4=17.86cm 。已知打点计时器所接交流电源频率为50Hz，则小车的加速度______m/s2（结果保留两位有效数字）。0.51考点二 拓展创新实验考向1 改进测量力的方案【例1 】(3)甲方案实验中，以小车的加速度a为纵坐标、钩码的重力F为横坐标作出的 图像戊理想状态下应是一条过原点的直线，但由于实验误差影响，常出现如图所示的三种情况。关于这三种情况下列说法中正确的是______。A．图线①交于纵轴的原因是钩码挂的个数太多B．图线②右端弯曲的原因是钩码挂的个数太少C．图线③交于横轴的原因可能是未平衡小车受到的阻力纵轴的截距大于0， F=0（即不挂钩码）时小车就具有了加速度；产生原因是平衡摩擦力时长木板的倾角过大横轴的截距大于0，只有当F增加到一定值时，小车才获得加速度，产生原因是平衡摩擦力时长木板的倾角过小或未平衡小车受到的阻力钩码挂的个数太多,不满足小车质量>>槽码质量C考点二 拓展创新实验考向2 改进测量加速度的方案【例2】 （2025·重庆·三模）小明利用手机内置加速度传感器探究加速度与合外力的关系，实验装置如图甲，已知当地重力加速度为 g。（1）轻弹簧上端固定，下端与手机相连，手机下端通过细绳悬挂小桶，桶内装有砝码，整个系统静止；（2）突然剪断细绳，通过手机软件记录竖直方向加速度a随时间变化的图像如图乙，剪断细绳瞬间手机的加速度对应图中的 （选填“P”“Q”或“R”）点；剪断细绳瞬间手机的合力为向上最大，则加速度为向上的最大P考点二 拓展创新实验考向2 改进测量加速度的方案【例2】 （2025·重庆·三模）小明利用手机内置加速度传感器探究加速度与合外力的关系，实验装置如图甲，已知当地重力加速度为g 。（3）改变小桶中砝码质量，重复步骤（2），获得多组手机所受合力F与加速度a的数据，作出a-F图像如题图丙，可得结论：在误差允许的范围内______________________________________；（4）如图丁，某同学在处理数据时，以手机竖直方向的加速度a为纵坐标，砝码质量m为横坐标，绘制a-m图像，获得一条斜率为k0，截距为a0的直线，则可推算出手机的质量为 ，小桶的质量为 ___ （选用k0 、 a0 、g表示）考点二 拓展创新实验质量一定时，手机加速度与所受合外力成正比  考向3 教材实验拓展：测动摩擦因数或物体的质量【例3】（2025·天津·一模）如图甲所示，小车通过细绳与钩码相连，遮光片固定在小车的最右端，光电门传感器固定在长木板上，小明研究组利用图中装置完成了“验证牛顿第二定律”的实验，小红研究组将长木板放平，并把小车换成木块，完成了“测定长木板与木块间动摩擦因数”的实验。(1)某同学在研究小车加速度与拉力关系的实验中，把小车所受拉力当作合力，下列说法正确的是( )A．需要平衡摩擦力B．不需要平衡摩擦力C．要求钩码的质量远小于小车质量D．不要求钩码的质量远小于小车质量根据弹簧测力计直接读出力的大小考点二 拓展创新实验AD考向3 教材实验拓展：测动摩擦因数或物体的质量 考点二 拓展创新实验 考向3 教材实验拓展：测动摩擦因数或物体的质量【例3】 (3)小红研究组测出木块静止时遮光片右端距光电门左端的位移s，由遮光片宽度d和挡光时间 求出滑块的速度大小v，并算出 ，然后作出的 图像如图乙所示，根据图像可求得动摩擦因数 。（可用a、b、g、s等字母表示）考点二 拓展创新实验 04 真题溯源·考向感知1．（2025·浙江·高考真题）“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示。(1)如图是某次实验中得到的纸带的一部分。每5个连续打出的点为一个计数点，电源频率为50Hz，打下计数点3时小车速度为________m/s（保留三位有效数字）。(2)下列说法正确的是_____（多选）A．改变小车总质量，需要重新补偿阻力B．将打点计时器接到输出电压为 的交流电源上C．调节滑轮高度，使牵引小车的细线跟长木板保持平行D．小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，后释放小车0.390CD1．(3)改用如图1所示的气垫导轨进行实验。气垫导轨放在水平桌面上并调至水平，滑块在槽码的牵引下先后通过两个光电门，配套的数字计时器记录了遮光条通过光电门1、2的遮光时间分别为Δt1、 Δt2 ，测得两个光电门间距为x，用游标卡尺测量遮光条宽度d，结果如图2所示，其读数d=_______mm，则滑块加速度a=__________________ （用题中所给物理量符号表示）。d=10mm+0.05mm×0=10.00mm10.002．（2025·安徽·高考真题）某实验小组通过实验探究加速度与力、质量的关系。(1)利用图甲装置进行实验，要平衡小车受到的阻力。平衡阻力的方法是：调整轨道的倾斜度，使小车 。（选填正确答案标号）a.能在轨道上保持静止b.受牵引时，能拖动纸带沿轨道做匀速运动c.不受牵引时，能拖动纸带沿轨道做匀速运动平衡阻力的方法是：调整轨道的倾斜度，使小车不受牵引时，能拖动纸带沿轨道做匀速运动c2．(2)利用图乙装置进行实验，箱体的水平底板上安装有力传感器和加速度传感器，将物体置于力传感器上，箱体沿竖直方向运动。利用传感器测得物体受到的支持力FN和物体的加速度a，并将数据实时传送到计算机。①图丙是根据某次实验采集的数据生成的FN和a随时间t变化的散点图，以竖直向上为正方向。t=4s时，物体处于 （选填“超重”或“失重”）状态；以FN为横轴、a为纵轴，根据实验数据拟合得到的a- FN图像为图丁中的图线a、②若将物体质量增大一倍，重新进行实验，其a- FN图像为图丁中的图线 。（选填“b”“c”或“d”）a