3.5实验四：探究加速度与力、质量的关系——2027届高考物理一轮复习课件人教版（2019）（含答案）

这是一份3.5实验四：探究加速度与力、质量的关系——2027届高考物理一轮复习课件人教版（2019）（含答案），共31页。PPT课件主要包含了控制变量，小车质量，小车所受的拉力，小车的质量，加速度，打点计时器，刻度尺，匀速直线，接通电源，考点一教材原型实验等内容，欢迎下载使用。
2.实验思路(1)探究方法——　　　　　法。 ①保持　　　　　不变,通过改变槽码的个数改变小车所受的拉力,探究加速度与拉力的定量关系。 ②保持　　　　 　　　不变,通过在小车上增加砝码改变　　 　　,探究加速度与质量的定量关系。 (2)要测量的物理量①小车、槽码和放在小车上的砝码质量。②小车的　　　　。 ③小车所受的拉力(槽码的重力)。
3.实验器材　 　、纸带、复写纸、小车、　　　　 　　　　　　、槽码(若干个)、夹子、垫木、细绳、低压　　　　电源、导线、天平(带有一套砝码)、　　　　　。 
一端附有定滑轮的长木板
(3)垫木块:平衡摩擦力,在木板无滑轮的一端下面垫一薄木块,反复移动其位置,直到不挂重物的小车在斜面上做　　　　　运动为止(纸带上相邻点间距相等)。 
4.实验步骤(1)测量:用天平测出小车的质量M,槽码的质量m,并把数值记录下来。(2)安装:按图将实验器材安装好(小车上不系绳)。
(4)操作①槽码通过细绳绕过定滑轮系于小车上,使小车停在靠近打点计时器处。②先　 　　　,后放开小车,打点完毕后关闭电源并取下纸带编上号码。 ③探究加速度与力的关系:保持小车的质量M不变,通过增减槽码的个数改变小车所受拉力F的大小,重复实验。④探究加速度与质量的关系:保持小车所受的拉力F不变(即槽码的质量m不变),通过在小车中增减砝码改变小车的质量M,重复实验。
5.数据处理(1)计算法(逐差法求加速度)
命题分析1.考装置:器材装配以及其他器材替代。2.考读算:读计数点之间的间隔、算速度和加速度以及作图求解加速度。3.考变化:考查实验目的的变化,考查数据处理方式的变化。阻力补偿原理:mgsin θ=μmgcs θ
操作注意1.平行:纸带和细绳要和木板平行。2.一次:平衡摩擦力时不要挂重物,整个实验平衡了摩擦力后,实验中不需要重新平衡摩擦力。3.质量:实验中必须满足小车和砝码的总质量远大于槽码的质量。只有如此,槽码的重力才可视为与小车受到的拉力相等。4.先通电:小车应靠近打点计时器且先接通电源再释放。5.作图:要使尽可能多的点在所作直线上,不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧。离直线较远的点应舍去不予考虑。
误差分析1.偶然误差(1)质量、计数点间距测量不准导致, 需要多次测量求平均值。(2)小车所受合力测量不准, 因此需要准确补偿阻力,使细绳和纸带平行于木板。(3)作图不准,因此合理选取坐标轴的单位长度,使所有数据点尽量分布在整个坐标平面。使尽可能多的点落在直线上,不能落在直线上的点均匀分布在直线两侧,偏离直线较远的点舍去。2.系统误差槽码的重力不等于小车所受的拉力。若使槽码的质量远小于小车的质量,则可减小系统误差。
典例1　用如图甲所示的实验装置来验证牛顿第二定律,为消除阻力的影响,实验前必须补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力。(1)某小组补偿阻力时是这样操作的:将小车静止地放在水平长木板上,把木板不带滑轮的一端慢慢垫高,如图乙,直到小车由静止开始沿木板向下滑动为止,即认为刚好补偿阻力完毕。请问该小组补偿阻力的操作　　　　　(选填“正确”或“不正确”)。 
(2)如果该小组已按(1)中的操作补偿阻力,保持M(小车质量)不变,通过改变砂桶中砂子质量,得到a-F图像是下图中的　　　(将选项代号的字母填在横线上)。 
(3)若在另一组实验过程中,保持M(小车质量)不变,通过改变砂桶中砂子质量,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关系图线如图所示。此图线的AB段明显偏离直线,造成此现象的主要原因可能是　　　。 A.没有平衡小车与木板之间的摩擦力B.木板倾斜角度过大C.所用小车的质量过大D.所加砂子的总质量过大
(4)打点计时器使用交流电源的频率f=50 Hz,下图是某小组在正确操作下获得的一条纸带,A、B、C、D、E每相邻两点之间还有4个点未标出, 根据纸带所提供的数据,算得小车的加速度大小为　　　　 m/s2(结果保留两位有效数字)。
解析 (1)小车由静止下滑,说明重力沿斜面的分力大于阻力,因此补偿阻力过度,所以该同学的操作不正确,正确的操作应该为给小车一个初速度,小车能够带动纸带匀速下滑。(2)如果这位同学先按(1)中的操作补偿阻力,导致平衡阻力过度,当小车上还没有挂砂和砂桶时,小车应该就已经有加速度了,选项A、B、D错误,C正确。(3)用砂桶和砂子的重力代替拉力F,需要满足砂桶和砂子质量远小于小车质量。随着F的增大,不满足砂桶和砂子质量远小于小车质量时,a-F图线最后会略微向下弯曲,故造成此现象的原因是所加砂子的总质量过大,选项D正确,A、B、C错误。
1.高考启示江苏高考实验题,考查的内容比较综合,往往以教材基本实验为载体,凸显创新实验原理、创新实验数据处理方法,体现核心素养中的科学探究。
考向1　装置创新典例2　在“探究加速度与力的关系”的实验中,某同学设计了如图甲所示的实验装置。在调节桌面水平后,利用力传感器来测量细线拉力。
(1)为探究加速度与力的关系,下列实验操作正确的是　　　。(多选) A.选用电火花计时器比选用电磁打点计时器实验误差会更小B.实验过程中,砂和砂桶的质量可以约等于小车的质量C. 力传感器的示数即小车所受合外力的大小D.先用手将小车按在图示位置,然后接通电源再释放小车
(2)该同学在实验中得到一条纸带如图乙所示,相邻计数点间有4个计时点未画出,打点计时器所接交流电源的频率为50 Hz,小车的加速度大小为　　　　m/s2(结果保留两位有效数字)。 
乙 (3)该同学在小车内放置一质量为m0的砝码,多次改变砂的质量,通过实验得到多组a、F数据,并利用测量数据画出a-F图像,已知图线的斜率大小为k,则小车的质量为　　　　　(用k、m0表示)。 
需要,不挂重物的情况下,将长木板远离定滑轮的一端适当垫高,轻推小车,如打出纸带的点迹间距几乎相等即可说明阻力补偿到位
考向2　原理创新典例3　某同学利用手机“声音图像”软件测量物块与长木板间的动摩擦因数μ。实验装置如图所示,长木板固定在水平桌面上,物块置于长木板上且两端分别通过跨过定滑轮的细线与小球A、B相连,实验前分别测量出小球A、B底部到地面的高度hA、hB(hB>hA)。打开手机软件,烧断一侧细绳,记录下小球与地面两次碰撞声的时间图像(两小球落地后均不反弹)。
(1)由图可知,实验时应烧断物块　　　　(选填“左侧”或“右侧”)的细线。 (2)烧断细线前,用分度值为1 cm的刻度尺测量hA,刻度尺的0刻度线与地面齐平,小球A的位置如图甲所示,则hA=　　　　cm。 
(3)若某次实验中通过运算得出A下落时间为0.40 s,由图乙可知,物块加速运动的时间为　　　　s;若将手机放在靠近小球A的地面上测量物块加速运动的时间,测量结果会　　　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。 (4)仅改变小球B实验前离地高度hB,测量不同高度下物块加速运动时间t,作出hB-t2图像如图丙所示,由图像可求得斜率为k,若小球B的质量为m,物块质量为M,重力加速度为g,则物块与木板间的动摩擦因数μ=　　　　　　(用字母k、m、M、g表示)。