2027届高三物理一轮复习课件：第三章　第十六课时　实验四：探究加速度与物体受力、物体质量的关系_含解析

这是一份2027届高三物理一轮复习课件：第三章　第十六课时　实验四：探究加速度与物体受力、物体质量的关系_含解析，共71页。PPT课件主要包含了第16课时，考点一实验技能储备，课时精练，实验技能储备，考点一，牵引力，小车和纸带受，到的阻力，m≫m，打点计时器等内容，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.理解实验的原理，明确实验过程并能进行数据处理。2.了解实验的注意事项，会对实验进行误差分析。3.能理解创新实验的原理，并能运用相应的公式、函数处理数据。
(1)控制变量法①保持小车质量不变，探究加速度与合力的关系②保持小车所受合力不变，探究加速度与质量的关系
(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，纸带穿过电火花计时器。用垫块把木板不带滑轮一端垫高，接通电火花计时器，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。电火花计时器接在频率为50 Hz的交流电源上。则电火花计时器打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
(2025·陕晋青宁卷·11)如图甲为探究加速度与力、质量关系的部分实验装置。
(1)实验中应将木板　　　　　(填“保持水平”或“一端垫高”)。 
(3)为探究加速度与力的关系，在改变作用力时，甲同学将放置在实验桌上的槽码依次放在槽码盘上；乙同学将事先放置在小车上的槽码依次移到槽码盘上，在其他实验操作相同的情况下，　　(填“甲”或“乙”)同学的方法可以更好地减小误差。 
(2025·山东卷·13)某小组采用如图甲所示的装置验证牛顿第二定律，部分实验步骤如下：
(1)将两光电门安装在长直轨道上，选择宽度为d的遮光片固定在小车上，调整轨道
倾角，用跨过定滑轮的细线将小车与托盘及砝码相连。选用d=________cm(填“5.00”或“1.00”)的遮光片，可以较准确地测量遮光片运动到光电门时小车的瞬时速度。 
(2)将小车自轨道右端由静止释放，从数字毫秒计分别读取遮光片经过光电门1、光电门2时的速度v1=0.40 m/s、v2=0.81 m/s，以及从遮光片开始遮住光电门1到开始遮住光电门2的时间t=1.00 s，计算小车的加速度a=　　 m/s2(结果保留2位有效数字)。 
(3)将托盘及砝码的重力视为小车受到的合力F，改变砝码质量，重复上述步骤，根据数据拟合出a-F图像，如图乙所示。若要得到一条过原点的直线，实验中应_______(填“增大”或“减小”)轨道的倾角。 
(4)图乙中直线斜率的单位为　　　　(填“ kg”或“kg-1”)。 
物理实验小组采用如图甲所示的实验装置，验证 “当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合力成正比”这一物理规律，回答下列问题：(1)关于该实验的操作，下列说法中正确的是　　　。 A.必须用天平测出重物的质量B.必须保证小车的质量远大于重物 的质量C.每次改变小车的质量时，需要重新平衡阻力D.连接小车和重物的细线要与长木板保持平行
(2)实验中得到的一条纸带如图乙所示，1~5为选取的连续计数点(两计数点间还有四个点没有画出)，相邻计数点间的距离如图中所示。已知打点计时器电源的频率为50 Hz，则小车加速度的大小为　　　　 m/s2(结果保留 3 位有效数字)。 
(3)某同学做实验时，未把木板的一侧垫高平衡阻力，就继续进行其他实验步骤，该同学作出的小车加速度a与弹簧测力计示数F的关系图像如图丙所示，图中a1、F0、F1已知，则实验中小车受到的摩擦力大小为　　　　，小车的质量为　　　　　。
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1.(2025·广西卷·12)在用如图甲的装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验中：
(1)探究小车加速度与小车所受拉力的关系时，需保持小车(含加速度传感器，下同)质量不变，这种实验方法是　　 　　　。 
(2)实验时，调节定滑轮高度，使连接小车的细绳与轨道平面保持　　　。 
(3)由该装置分别探究M、N两车加速度a和所受拉力F的关系，获得a-F图像如图乙，通过图乙分析实验是否需要补偿阻力(即平衡阻力)。如果需要，说明如何操作；如果不需要，说明理由：_____________________________。
答案　需要 撤除细绳连接的力传感器和重物，将木板左端用垫块垫起适当高度，使小车能沿木板匀速下滑
(4)悬挂重物让M、N两车从静止释放经过相同位移的时间比为n，两车均未到达轨道末端，则两车加速度之比aM∶aN=　　　　。 
2.(2025·安徽省名校联考)图甲是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置示意图。
(1)该实验过程中操作正确的是　　　　； A.平衡小车受到的阻力时小车未连接纸带B.纸带打点时，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长木板平行
(2)某同学通过正确实验操作获得一条纸带，测得各计数点到计数点1的距离如图乙所示。已知打点计时器所用交流电源的频率为50 Hz，相邻两计数点间还有四个点未画出，则小车加速度大小a=　　　　 m/s2(结果保留小数点后两位)。 
甲组同学实验中所用槽码的
质量大于乙组同学实验中所用槽码的质量
不满足槽码质量远小于小车
3.(2025·山东济南市二模)某兴趣小组利用如图甲所示的实验装置测量物块与水平桌面之间的动摩擦因数。
(1)下列选项中，符合实验中必要的措施及要求的是　　　。 A.连接物块和沙桶的细绳必须与桌面平行B.实验中要先释放物块，再接通电源C.物块的质量应远大于沙和沙桶的总质量D.实验前要先把木板左端垫高以平衡阻力，再进行实验
(2)实验中获得的一条比较理想的纸带如图乙所示，相邻两计数点之间还有四个计时点未画出。已知打点计时器的工作频率为50 Hz，则此次实验物块运动的加速度大小为　　　 m/s2(结果保留2位有效数字)。 
(3)在(2)中，若物块的质量为M=500 g，沙和沙桶的总质量为m=300 g，当地的重力加速度g取9.8 m/s2，则物块与水平桌面间的动摩擦因数为　　　(结果保留2位有效数字)。 
4.(2025·安徽卷·11)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
(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=4 s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”)。 
5.(2025·陕西西安市模拟)如图甲所示为探究“加速度与力、质量的关系”的实验装置。(1)实验时，下列说法及操作正确的是　　　　； A.需测出滑块运动的时间B.重物质量需远小于滑块质量C.需测出滑块所受合力及质量，根据牛顿第二定律计算出加速度D.不需要测出重物的质量
(2)如图乙所示，测得遮光条宽度为d=　　　　 cm，遮光条遮光时间为Δt，则滑块经过光电门的速度v=　　　(用d、Δt表示)，滑块静止释放位置与光电门之间的距离为L，多次改变滑块与光电门间的距离，并计算出经过光电门的速度，以v2为纵轴，距离L为横轴建立直角坐标系，并描点作图，如图丙所示，由图可得滑块的加速度为　　　(用b、c表示)； 
(3)测得力传感器的示数为F，若滑块的质量为　　　　(用b、c、F表示)，则加速度与力成正比、与质量成反比。 
6.(2025·江苏盐城市三模)某同学在实验室取两个完全相同的木盒，来测量木盒与木板之间的动摩擦因数μ。由于实验室中的天平损坏，无法称量质量，他采用“对调法”完成测量，如图甲所示，一端装有定滑轮的长木板固定在水平桌面上，木盒1放置在长木板上，左端与穿过打点计时器的纸带相连，右端用细线跨过定滑轮与木盒2相接。
(1)实验前，　　　(填“需要”或“不需要”)调整定滑轮的高度使细线与长木板平行，　　 　(填“需要”或“不需要”)将长木板左侧垫高来平衡阻力，如图甲所示，加速运动过程中，细线中拉力　　　(填“大于”“等于”或“小于”)木盒2(含细沙)的总重力。 
(2)实验时，木盒1不放细沙，质量设为m1，在木盒2中装入适量的细沙，木盒2含沙总质量设为m2，接通电源，释放纸带，打点计时器打出一条纸带，加速度记为a1，随后将木盒1与木盒2(含细沙)位置互换，换一条纸带再次实验，打出第二条纸带，加速度记为a2，两纸带编号为第一组，改变木盒2中细沙的质量，重复上述过程，得到多组纸带。如图乙为某组实验中获得的两条纸带中的一条，其中相邻两计数点间还有4个计时点未标出，已知交流电源的频率为50 Hz，则该纸带运动的加速度a=　　　　 m/s2(保留3位有效数字)。 
(3)通过理论分析，分别推导a1和a2的表达式后，找到a2和a1的关系：a2=　　 　　(结果用a1、μ和当地重力加速度g表示)。 
(4)将实验测得的加速度绘制在图丙中，得到a2-a1关系图像，已知当地重力加速度为9.80 m/s2，由图像可得木盒与木板间的动摩擦因数为____(保留2位有效数字)。