2026版创新设计高考总复习物理(人教基础版)教师用-实验四　探究加速度与物体受力、物体质量的关系.docxVIP

实验四探究加速度与物体受力、物体质量的关系

学习目标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.能理解创新实验的原理，并能运用相应的公式、函数处理数据。

原理装置图

操作要求

注意事项

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。

2.改变小车质量M或槽码质量m时，无需重新平衡阻力。

3.使用力传感器或弹簧测力计可测出细绳拉力时，无需满足M?m。

1.用天平测量槽码的质量m和小车的质量M。

2.根据设计要求安装实验装置，只是不把悬挂槽码的细绳系在小车上。

3.在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，使小车能匀速下滑。

4.槽码通过细绳绕过定滑轮系于小车上，接通电源后放开小车，断开电源取下纸带，编写号码，保持小车质量M不变，改变槽码质量m，重复实验得到纸带;保持槽码的质量m不变，改变小车的质量M，重复实验得到纸带。

1.平衡阻力:平衡阻力时，不要把悬挂槽码的细绳系在小车上，让小车连着纸带匀速运动

2.质量:槽码质量m远小于小车质量M

3.平行:使细绳与长木板平行

4.靠近:小车从靠近打点计时器的位置释放

5.先后:实验时先接通电源后释放小车

数

据

处

理

1.利用Δx=aT2及逐差法求a。

2.以a为纵坐标，F为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线，说明a与F成正比。

3.以a为纵坐标，1M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

考点一教材原型实验

例1(2024·浙江1月选考，16)如图所示是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置。

(1)该实验中同时研究三个物理量间关系是很困难的，因此我们采用的研究方法是。?

A.放大法 B.控制变量法 C.补偿法

(2)该实验过程中操作正确的是。?

A.平衡阻力时小车未连接纸带

B.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水平桌面平行

(3)在小车质量(选填“远大于”或“远小于”)槽码质量时，可以认为细绳拉力近似等于槽码的重力。上述做法引起的误差为(选填“偶然误差”或“系统误差”)。为减小此误差，下列可行的方案是。?

A.用气垫导轨代替普通导轨，滑块代替小车

B.在小车上加装遮光条，用光电计时系统代替打点计时器

C.在小车与细绳之间加装力传感器，测出小车所受拉力大小

(4)经正确操作后获得一条如图乙所示的纸带，建立以计数点0为坐标原点的x轴，各计数点的位置坐标分别为0、x1、…、x6。已知打点计时器的打点周期为T，则打计数点5时小车速度的表达式v=

;小车加速度的表达式是(选填正确选项前的字母)。?

A.a=x6-2x3(15T)2

答案(1)B(2)B(3)远大于系统误差C(4)x6-

解析(1)该实验中同时研究三个物理量间关系是很困难的，因此我们可以控制其中一个物理量不变，研究另外两个物理量之间的关系，即采用了控制变量法，故B正确。

(2)平衡阻力时小车需要连接纸带，通过纸带上的点间距判断小车是否在长木板上做匀速直线运动，故A错误;由于小车速度较快，且运动距离有限，打出的纸带长度也有限，为了能在纸带上尽可能多地获取计数点，实验时应先接通打点计时器电源，后释放小车，故B正确;为使小车所受拉力与速度同向，应调节滑轮高度使细绳与长木板平行，故C错误。

(3)设小车质量为M，槽码质量为m。根据牛顿第二定律分别对小车和槽码有F=Ma，mg－F=ma，联立解得F=Mmgm+M，可知在小车质量远大于槽码质量时，可以认为细绳拉力近似等于槽码的重力;上述做法引起的误差是由于实验方法或原理不完善造成的，属于系统误差;该误差是将细绳拉力用槽码重力近似替代所引入的，不是由于车与木板间存在阻力(实验中已经平衡了阻力)或是速度测量精度低造成的，为减小此误差，可在小车与细绳之间加装力传感器，测出小车所受拉力大小，

(4)相邻两计数点间的时间间隔为t=5T，打计数点5时小车速度的表达式为v=x6-x42t=x6-x410

例2(2025·江苏南通高三期末)某实验小组利用如图甲所示的装置，探究加速度与力的关系。

(1)该实验过程中操作正确的是。?

A.平衡阻力时小车不要连接纸带

B.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水平桌面平行

(2)图乙为某同学在实验中打出的纸带，计时器打点频率为50Hz，相邻两计数点间有四个点未画出，部分实验数据如图乙所示。求得小车的加速度是m/s2(结果保留2位有效数字)。?

(3)实验中根据得到的数据画出了a－F的图线，如图丙所示，从图中可以发现实验操作中存在的问题可能是。?

A.