2025年高中物理试卷(带答案)实验四　探究加速度与力、质量的关系.docx

实验四探究加速度与力、质量的关系

素养目标

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．能用创新改进后的方案进行实验．

一、实验思路与操作

装置图和思路

思路：

(1)保持小车质量不变→测得不同拉力下小车运动的加速度→分析二者之间的定量关系．

(2)保持小车所受的拉力不变→测得不同质量的小车运动的加速度→分析二者的定量关系．

操作要领

(1)测量：用天平测出小车和槽码的质量分别为M0、m0，并把数值记录下来．

(2)安装实验器材：将小车置于带有定滑轮的木板上，将纸带穿过打点计时器后挂在小车尾部．

(3)平衡摩擦力：用薄垫块将一端垫高，平衡摩擦力(改变小车的质量或槽码的数量，无须重新平衡摩擦力)．

(4)悬挂槽码：在细线一端挂上槽码，另一端系在小车前端．

(5)收集纸带数据：先开启打点计时器，再释放小车，在纸带上打出一系列点．

(6)改变小车受力：保持小车的质量不变，通过增加槽码的数量改变小车受力．

(7)改变小车质量：保持槽码的数量(小车所受的拉力)不变，通过增加或减少小车上的砝码的方式，改变小车的质量．

二、数据处理和实验结论

1．利用Δx＝aT2即逐差法求a.

2．以a为纵坐标，F为横坐标，根据各组数据描点，如果这些点在一条过原点的直线附近，如图甲所示，说明a与F成正比．

3．以a为纵坐标，1M为横坐标，描点、连线，如果连线为过原点的直线，如图乙所示，就能判定a与M成反比．,

(1)必须使槽码质量远小于小车总质量，其目的是用槽码重力替代小车所受的拉力．

(2)平衡摩擦力应注意以下两点：

①不系槽码．

②连好纸带接通打点计时器，反复调节倾角，纸带上打出的点迹均匀分布时，说明已经平衡了摩擦力．

平衡摩擦力

摩擦力如

何被平衡

垫高长木板远离滑轮的一端

平衡摩擦

力的目的

用小车所受的拉力替代合力

平衡摩擦

力的原理

mgsinθ＝Ff，改变小车的质量时，不需重新平衡摩擦力

引起误差的原因

(1)质量的测量、纸带上计数点间距离的测量、细绳或纸带不与木板平行等都会造成误差．

(2)实验原理不完善引起误差．

(3)平衡摩擦力不准确会造成误差．

感悟：

考点一教材原型实验

1．实验方法：控制变量法．

2．实验条件：(1)平衡摩擦力；(2)m?M.

3．数据处理方法：图像法——化曲为直．

4．打点计时器的使用方法：一先一后一按住．先接通电源，后放开小车，小车到达滑轮之前按住小车．

例1[2024·福建南平统考模拟预测]某学习小组利用如图甲实验装置探究小车的加速度与力的关系．

(1)要用钩码所受的重力作为小车受到的合力，则应先平衡摩擦力，同时使钩码的质量________(选填“远小于”“等于”或“远大于”)小车的质量；

(2)保持小车质量不变，改变钩码(质量均为m)的个数n，测出小车对应的加速度a；

(3)作出a-n图线如图乙所示，则说明在小车质量一定时，加速度与合力成正比；

(4)若该图线斜率为k，当地重力加速度为g，则小车的质量M＝________，测量值________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值．

[解题心得]

例2[2024·宁夏高三检测]某同学准备做“探究加速度与力的关系”和“探究加速度与质量的关系”实验．实验中，他将悬挂物的重力大小视为小车受到的细线拉力大小．

(1)在平衡小车受到的阻力时，以下操作错误的是图________(选填“甲”或“乙”)；

(2)已知打点计时器所用交变电源的频率为50Hz.该同学某次实验得到的纸带如图所示，A、B、C、D、E是5个连续的计数点．相邻两计数点间有四个点未画出，实验数据如表中所示，其中有一组数据读取不当，这组数据是________(选填A、B、C、D或E)．根据上述信息可得小车的加速度大小为________m/s2(结果保留两位有效数字)；

计数点

A

B

C

D

E

位置坐标(cm)

4.50

5.50

7.30

9.90

13.3

(3)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补偿阻力不足

B．不通过坐标