高考物理一轮复习第3章实验4探究加速度与物体受力、物体质量的关系课件

这是一份高考物理一轮复习第3章实验4探究加速度与物体受力、物体质量的关系课件，共51页。PPT课件主要包含了实验储备·一览清，实验类型·全突破，答案B，答案图见解析，答案C，答案102，答案往右移，答案015，答案039，答案见解析图等内容，欢迎下载使用。

考向1　实验原理与操作 [典例1]　(1)我们已经知道，物体的加速度a同时跟合外力F和质量M两个因素有关。探究这三个物理量之间的定量关系的思想方法是____________________________________________________。
类型一　教材原型实验　多维探究
[解析]　探究这三个物理量之间的定量关系的思想方法是控制变量法。
[答案]　控制变量法　
(2)某同学的实验方案如图所示，他想用沙和沙桶的总重力表示小车受到的合外力F，为了减小这种做法带来的实验误差，他先做了两方面的调整措施：
①用小木块将长木板不带定滑轮的一端垫高，目的是____________； ②使沙和沙桶的总质量远小于小车的质量，目的是使拉小车的力近似等于______________________________________________。
[解析]　想用沙和沙桶的总重力表示小车受到的合外力F，为了减小这种做法带来的实验误差，应使沙和沙桶的总质量远小于小车的质量；还要用小木块将长木板不带定滑轮的一端垫高，目的是平衡摩擦力。
[答案]　①平衡摩擦力　②沙和沙桶的总重力　
考向2　数据处理与分析 [典例2]　某组同学设计了“探究加速度a与物体所受合力F及质量M的关系”实验。图甲为实验装置简图，A为小车，B为电火花打点计时器，C为装有细沙的小桶，D为一端带有定滑轮的长方形木板，实验中认为细绳对小车的拉力F等于细沙和小桶的总重力，小车运动的加速度a可用纸带上打出的点求得。
甲　　 　　　乙
(1)图乙为某次实验得到的纸带，已知实验所用电源的频率为50 Hz。根据纸带可求出电火花打点计时器打B点时的速度为________ m/s，小车的加速度大小为______ m/s2。(结果均保留两位有效数字)
[答案]　1.6　3.2
(2)在“探究加速度a与质量M的关系”时，某同学按照自己的方案将实验数据在坐标系中进行了标注，但尚未完成图像(如图丙所示)。请继续帮助该同学作出坐标系中的图像。
[解析]　将坐标系中各点连成一条直线，连线时应使直线过尽可能多的点，不在直线上的点应大致对称地分布在直线的两侧，离直线较远的点应视为错误数据，不予考虑，连线如图所示。
(3)在“探究加速度a与合力F的关系”时，该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F的图线如图丁，该图线不通过坐标原点，试分析图线不通过坐标原点的原因。 答：_______________________________________________。
[解析]　图线与横轴有截距，说明实验前没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足。
[答案]　实验前没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足　
(4)实验时改变所挂小桶内细沙的质量，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，如图戊所示。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________(选填下列选项的序号)。
A．小车与平面轨道之间存在摩擦 B．平面轨道倾斜角度过大 C．所挂小桶及桶内细沙的总质量过大 D．所用小车的质量过大
考向1　实验设计创新 [典例3]　(2021·湖南卷)某实验小组利用图(a)所示装置探究加速度与物体所受合外力的关系。主要实验步骤如下：
类型二　拓展创新实验　多维探究
(a) (b)
辽宁卷 2022·T12
(1)用游标卡尺测量垫块厚度h，示数如图(b)所示，h＝________cm；
[解析]　根据游标卡尺读数规则可知h＝10 mm＋2×0.1 mm＝10.2 mm＝1.02 cm。
(2)接通气泵，将滑块轻放在气垫导轨上，调节导轨至水平；
[解析]　根据题表中数据描点连线，绘制图线如图所示，由图可知第4组数据中的加速度a为0.345 m/s2。
[答案]　如图所示　0.345
(3)在右支点下放一垫块，改变气垫导轨的倾斜角度； (4)在气垫导轨合适位置释放滑块，记录垫块个数n和滑块对应的加速度a；
(5)在右支点下增加垫块个数(垫块完全相同)，重复步骤(4)，记录数据如下表：
根据表中数据在图(c)上描点，绘制图线。
(c)如果表中缺少的第4组数据是正确的，其应该是________m/s2(保留三位有效数字)。
创新点解读　 (1)本实验用加速度记录器和气垫导轨代替打点计时器与木板组合，无须平衡摩擦力，操作便捷。 (2)根据加速度记录器可直接获取滑块的加速度，利用垫块个数n和滑块对应的加速度a的函数关系分析数据。
考向2　实验目的创新 [典例4]　(2021·福建卷)某实验小组利用图(a)所示的实验装置探究空气阻力与速度的关系，实验过程如下：
(a)　　　　 　(b)
(1)首先将未安装薄板的小车置于带有定滑轮的木板上，然后将纸带穿过打点计时器与小车相连。
(2)用垫块将木板一端垫高，调整垫块位置，平衡小车所受摩擦力及其他阻力。若某次调整过程中打出的纸带如图(b)所示(纸带上的点由左至右依次打出)，则垫块应该________(填“往左移”“往右移”或“固定不动”)。
[解析]　由题图(b)可知从左往右点间距逐渐增大，说明小车做加速运动，即平衡摩擦力过度，应减小木板的倾角，即将垫块往右移。
(3)在细绳一端挂上钩码，另一端通过定滑轮系在小车前端。 (4)把小车靠近打点计时器，接通电源，将小车由静止释放。小车拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图(c)所示。已知打点计时器所用交流电的频率为50 Hz，纸带上标出的每两个相邻计数点之间还有4个打出的点未画出。打出F点时小车的速度大小为________ m/s(结果保留2位小数)。
(5)保持小车和钩码的质量不变，在小车上安装一薄板。实验近似得到的某时刻起小车v-t图像如图(d)所示，由图像可知小车加速度大小________(填“逐渐变大”“逐渐变小”或“保持不变”)。据此可以得到的实验结论是____________________________________ _________________________________________________________。
[解析]　v-t图像的斜率表示加速度，由图像可知小车加速度大小逐渐变小。根据牛顿第二定律可知小车所受合外力F随速度的增大而变小。装上薄板后，设小车所受空气阻力大小为f，则F＝FT－f，而细绳拉力FT不变，故由此得到的结论是空气阻力随速度增大而增大。
[答案]　逐渐变小　空气阻力随速度增大而增大
创新点解读　借助“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”的实验装置来探究空气阻力与速度的关系，属于教材实验的拓展。
考向3　实验数据处理创新 [典例5]　某物理课外小组利用图(a)中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系。图中，置于实验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮；轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的小车相连，另一端可悬挂钩码。本实验中可用的钩码共有N＝5个，每个质量均为0.010 kg。实验步骤如下：
(1)将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物块，使小车(和钩码)可以在木板上匀速下滑。 (2)将n(依次取n＝1，2，3，4，5)个钩码挂在轻绳右端，其余N－n个钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行。释放小车，同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s，绘制s-t图像，经数据处理后可得到相应的加速度a。
(3)对应于不同的n的a值见下表。n＝2时的s-t图像如图(b)所示；由图(b)求出此时小车的加速度(保留两位有效数字)，将结果填入下表。
(4)利用表中的数据在图(c)中补齐数据点，并作出a-n图像。从图像可以看出：当物体质量一定时，物体的加速度与其所受的合外力成正比。
[解析]　根据描点法可得如图所示图线：
(5)利用a-n图像求得小车(空载)的质量为_______kg(保留两位有效数字，重力加速度取g＝9.8 m·s－2)。
[答案]　0.44(0.43～0.47)　
(6)若以“保持木板水平”来代替步骤(1)，下列说法正确的是________(填入正确选项前的标号)。 A．a-n图线不再是直线 B．a-n图线仍是直线，但该直线不过原点 C．a-n图线仍是直线，但该直线的斜率变大