2023年高考物理一轮复习核心技知识点提升3.4实验探究加速度与力、质量的关系.pdf
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1、3.4实 验 探 究 加 速 度 与 力、质 量 的 关 系 卷 透 6 忌 实 验 技 能 储 备 1.实 验 原 理(1)保 持 质 量 不 变,探 究 加 速 度 跟 合 外 力 的 关 系.(2)保 持 合 外 力 不 变,探 究 加 速 度 与 的 关 系.(3)作 出 a77图 像 和 aA 图 像,确 定 a 与 F、加 的 关 系.2.实 验 器 材 小 车、槽 码、细 绳、一 端 附 有 定 滑 轮 的 长 木 板、垫 木、打 点 计 时 器、学 生 电 源、导 线、纸 带、天 平、刻 度 尺、坐 标 纸.3.实 验 过 程 测 量:用 天 平 测 量 槽 码 的 质 量/和
2、 小 车 的 质 量,丸(2)安 装:按 照 如 图 所 示 装 置 把 实 验 器 材 安 装 好,只 是 不 把 悬 挂 槽 码 的 细 绳 系 在 小 车 上(即 不 给 小 车).下 面 垫 上 一 块 薄 木 块,使 小 车 能 下 滑.(4)操 作:槽 码 通 过 细 绳 绕 过 定 滑 轮 系 于 小 车 上,先 后,断 开 电 源,取 下 纸 带,编 号 码.保 持 小 车 的 质 量 z不 变,改 变 槽 码 的 质 量 机,重 复 步 骤.在 每 条 纸 带 上 选 取 一 段 比 较 理 想 的 部 分,计 算 加 速 度 描 点 作 图,作。一 尸 的 图 像.保 持
3、槽 码 的 质 量/不 变,改 变 小 车 质 量?,重 复 步 骤 和,作。一(图 像.4.数 据 处 理(1)利 用 逐 差 法 或。一,图 像 法 求 a.以。为 纵 坐 标,尸 为 横 坐 标,描 点、画 线,如 果 该 线 为 过 原 点 的 直 线,说 明。与 F 成 正 比.(3)以。为 纵 坐 标,5 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 成 反 比.5.注 意 事 项(1)开 始 实 验 前 首 先 补 偿 阻 力:适 当 垫 高 木 板 不 带 定 滑 轮 的 一 端,使 小 车 的 重 力 沿 斜 面 方
4、向 的 分 力 正 好 补 偿.在 补 偿 阻 力 时,不 要 把 悬 挂 槽 码 的 细 绳 系 在 小 车 上,让 小 车 拉 着 穿 过 打 点 计 时 器 的 纸 带 匀 速 运 动.(2)实 验 过 程 中 不 用 重 复 补 偿 阻 力.(3)实 验 必 须 保 证 的 条 件:.(4)一 先 一 后 一 按:改 变 拉 力 或 小 车 质 量 后,每 次 开 始 时 小 车 应 尽 量 靠 近,并 应 先,后,且 应 在 小 车 到 达 滑 轮 前 按 住 小 车.6.误 差 分 析(1)实 验 原 理 不 完 善:本 实 验 用 槽 码 的 总 重 力 机 g 代 替 小 车
5、的 拉 力,而 实 际 上 小 车 所 受 的 拉 力 要 小 于 槽 码 的 总 重 力.(2)补 偿 阻 力 不 准 确、质 量 测 量 不 准 确、计 数 点 间 距 离 测 量 不 准 确、纸 带 和 细 绳 不 严 格 与 木 板 平 行 都 会 引 起 误 差.教 材 原 型 实 验 例 题 1.某 实 验 小 组 采 用 如 图 甲 所 示 的 实 验 装 置,研 究 小 车 质 量 不 变 时,其 加 速 度。与 所 受 合 力 F 的 关 系.在 补 偿 阻 力 这 步 操 作 中,(选 填“需 要”或“不 需 要”)通 过 细 绳 把 砂 桶挂 在 小 车 上.(2)实 验
6、 中 得 到 的 一 条 纸 带 如 图 乙 所 示,相 邻 的 两 计 数 点 之 间 还 有 4 个 点 未 画 出,用 毫 米 刻 度 尺 测 量 出 来 的 数 据 已 在 图 中 标 出.已 知 打 点 计 时 器 的 打 点 周 期 为 0.02s,则 该 小 车 运 动 的 加 速 度 大 小 为 m/s2(计 算 结 果 保 留 两 位 有 效 数 字).(3)该 实 验 小 组 把 砂 和 砂 桶 的 总 重 力 当 成 小 车 的 合 力 F,根 据 实 验 得 出 的 数 据,采 用 图 像 法 处 理 数 据,画 出。一 尸 图 像 如 图 丙 所 示,发 现 图 线
7、上 端 弯 曲,其 原 因 可 能 是 _(4)关 于 本 实 验 存 在 的 误 差,以 下 说 法 正 确 的 是 A.在 图 乙 中,每 个 测 量 数 据 均 存 在 偶 然 误 差 B.把 砂 和 砂 桶 的 总 重 力 当 成 小 车 的 合 力 导 致 实 验 中 存 在 系 统 误 差 C.实 验 中 用 图 像 法 处 理 数 据 可 以 减 少 系 统 误 差“探 究 加 速 度 与 力 的 关 系”的 实 验 装 置 如 图 甲 所 示。y T 望 车 细 线 滑?纸 长 木 水 平 工 验 台 II 1甲 小 桶(1)实 验 的 五 个 步 骤 如 下:a.将 纸 带
8、穿 过 打 点 计 时 器 并 将 一 端 固 定 在 小 车 上;b.把 细 线 的 一 端 固 定 在 小 车 上,另 一 端 通 过 定 滑 轮 与 小 桶 相 连;c.平 衡 摩 擦 力,让 小 车 做 匀 速 直 线 运 动;d.接 通 电 源 后 释 放 小 车,小 车 在 细 线 拉 动 下 运 动,测 出 小 桶(和 沙)的 重 力 机 g,作 为 细 线 对 小 车 的 拉 力 片 利 用 纸 带 测 量 出 小 车 的 加 速 度 由 e.更 换 纸 带,改 变 小 桶 内 沙 的 质 量,重 复 步 骤 d 的 操 作。按 照 实 验 原 理,这 五 个 步 骤 的 先
9、后 顺 序 应 该 为:(将 序 号 排 序)。(2)实 验 中 打 出 的 某 一 条 纸 带 如 图 乙 所 示。相 邻 计 数 点 间 的 时 间 间 隔 是 0.1 s,由 此 可 以 算 出 小 车 运 动 的 加 速 度 是 m/s2o)单 位:c m)4.24 8.62乙(3)利 用 测 得 的 数 据,可 得 到 小 车 质 量 M 一 定 时,运 动 的 加 速 度 a 和 所 受 拉 力 FF=mg,m 为 沙 和 小 桶 质 量,g 为 重 力 加 速 度)的 关 系 图 像(如 图 丙 所 示)。拉 力 尸 较 大 时,。一 口 图 线 明 显 弯 曲,产 生 误 差。
10、若 不 断 增 加 小 桶 中 沙 的 质 量,a 尸 图 像 中 各 点 连 成 的 曲 线 将 不 断 延 伸,那 么 加 速 度。的 趋 向 值 为(用 题 中 出 现 物 理 量 表 示)。为 避 免 上 述 误 差 可 采 取 的 措 施 是 丙 A.每 次 增 加 桶 内 沙 子 的 质 量 时,增 幅 小 一 点 B.测 小 车 的 加 速 度 时,利 用 速 度 传 感 器 代 替 纸 带 和 打 点 计 时 器 C.将 无 线 力 传 感 器 捆 绑 在 小 车 上,再 将 细 线 连 在 力 传 感 器 上,用 力 传 感 器 读 数 代 替 沙 和 小 桶 的 重 力 D
11、.在 增 加 桶 内 沙 子 质 量 的 同 时,在 小 车 上 增 加 祛 码,确 保 沙 和 小 桶 的 总 质 量 始 终 远 小 于 小 车 和 祛 码 的 总 质 量 用 如 图 所 示 的 装 置 验 证 牛 顿 第 二 定 律.(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 祛 码)C.弹 簧 测 力 计 D.刻 度 尺(2)实 验 前 补 偿 阻 力 的 做 法 是:把 实 验 器 材 安 装 好,先 不 挂 重 物
12、,将 小 车 放 在 木 板 上,后 面 固 定 一 条 纸 带,纸 带 穿 过 打 点 计 时 器.用 垫 块 把 木 板 一 端 垫 高,接 通 打 点 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.为 使 砂 桶 和 砂 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 砂 桶 及 砂 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
13、 中 打 出 的 一 条 纸 带 的 一 部 分 如 图 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.打 点 计 时 器 接 在 频 率 为 50 Hz的 交 流 电 源 上.则 打 点 计 时 器 打 B 点 时,小 车 的 速 度 V B=m/s.多 测 几 个 点 的 速 度 作 出 ot 图 像,就 可 以 算 出 小 车 的 加 速 度.I 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 3 1小 ml5)(5)为 研 究 加 速 度 和 力 的 关 系,要 保 证 的 总 质 量 不 变,
14、改 变 砂 桶 内 砂 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 研 究 加 速 度 与 质 量 的 关 系 时,要 保 证 砂 和 砂 桶 的 质 量 不 变.若 砂 和 砂 桶 的 质 量 机 与 小 车 的 总 质 量 M 间 的 关 系 不 满 足 第(3)问 中 的 条 件,由 实 验 数 据 作 出。和 瓦 匕 的 图 线,则 图 线 应 如 图 中 的 所 示(选 填 正 确 选 项 的 字 母).实 验 装 置 图 创 新/改 进 点 凸 3(1)实 验 方 案 的 改 进:系 统 总 质 量 不 变
15、化,改 变 拉 力 得 到 若 干 组 数 据(2)用 传 感 器 记 录 小 车 的 时 间/与 位 移 x,直 接 绘 制 xr 图 像(3)利 用 牛 顿 第 二 定 律 求 解 实 验 中 的 某 些 参 量,确 定 某 些 规 律 长 福续 表 位 移 传 感 器 位 移 传 感 器(发 射 器)(接 收 器)/Q K 小 车 1轨 道 e 钩 码(1)用 传 感 器 与 计 算 机 相 连,直 接 得 出 小 车 的 加 速 度(2)图 像 法 处 理 数 据 时,用 钩 码 的 质 量 加 代 替 合 力 F,即 用 a-m 图 像 代 替 a F 图 像 实 验 装 置 图 长
16、 木 板.打 点 计 时 器 纸 带 小 车 创 新/改 进 点 用 光 电 门 代 替 打 点 计 时 器,遮 光 条 结 合 光 电 门 测 得 物 块 的 初 速 度 和 末 速 度,由 运 动 学 公 式 求 出 加 速 度(2)结 合 牛 顿 第 二 定 律,该 装 置 可 以 测 出 动 摩 擦 因 数 弹 簧 测 力 计 测 量 小 车 所 受 的 拉 力,钩 码 的 质 量 不 需 要 远 小 于 小 车 质 量,更 无 须 测 钩 码 的 质 量(1)气 垫 导 轨 代 替 长 木 板,无 须 平 衡 摩 擦 力(2)力 传 感 器 测 量 滑 块 所 受 的 拉 力,钩 码
17、 的 质 量 不 需 要 远 小 于 滑 块 质 量,更 无 须 测 钩 码 的 质 量 用 光 电 门 代 替 打 点 计 时 器,遮 光 条 结 合 光 电 门 测 得 滑 块 的 末 速 度,由 刻 度 尺 读 出 遮 光 条 中 心 初 始 位 置 与 光 电 门 之 间 的 距 离,由 运 动 学 公 式 求 出 加 速 度 例 题 2.为 了 探 究 物 体 质 量 一 定 时 加 速 度 与 力 的 关 系,甲、乙 两 同 学 设 计 了 如 图 所 示 的 实 验 装 置.其 中 M 为 带 滑 轮 的 小 车 的 质 量,为 砂 和 砂 桶 的 质 量,为 滑 轮 的 质 量
18、.力 传 感 器 可 测 出 轻 绳 中 的 拉 力 大 小.j*U E U 1(1)实 验 时,一 定 要 进 行 的 操 作 是 A.将 带 滑 轮 的 长 木 板 右 端 垫 高,以 补 偿 阻 力 B.用 天 平 测 出 砂 和 砂 桶 的 质 量 C.小 车 靠 近 打 点 计 时 器,先 接 通 电 源,再 释 放 小 车,打 出 一 条 纸 带,同 时 记 录 力 传 感 器 的 示 数 D.为 减 小 误 差,实 验 中 一 定 要 保 证 砂 和 砂 桶 的 质 量,远 小 于 小 车 的 质 量 M(2)甲 同 学 在 实 验 中 得 到 如 图 所 示 的 一 条 纸 带
19、(相 邻 两 计 数 点 间 还 有 四 个 点 没 有 画 出),已 知 打 点 计 时 器 采 用 的 是 频 率 为 50 H z的 交 流 电,根 据 纸 带 可 求 出 小 车 的 加 速 度 为 m/s结 果 保 留 三 位 有 效 数 字);1.10,3.09,5.12,7.10.9.13,11.095 6单 位:cm(3)甲 同 学 以 力 传 感 器 的 示 数/为 横 坐 标,加 速 度 a 为 纵 坐 标,画 出 的 a/图 像(如 图)是 一 条 直 线,图 线 与 横 坐 标 轴 的 夹 角 为 仇 求 得 图 线 的 斜 率 为,则 小 车 的 质 量 为(填 写
20、字 母)A:1tan 0B高-川 C.%一 恤 K(4)乙 同 学 根 据 测 量 数 据 作 出 如 图 所 示 的 a尸 图 线,该 同 学 做 实 验 时 存 在 的 问 题 是.(填 写 字 母)先 释 放 小 车,后 接 通 电 源 B.砂 和 砂 桶 的 质 量 团 没 有 远 小 于 小 车 的 质 量 MC.平 衡 摩 擦 力 时 木 板 没 有 滑 轮 的 一 端 垫 得 过 高 D.没 有 补 偿 阻 力 或 补 偿 阻 力 不 够“探 究 加 速 度 与 力、质 量 的 关 系”实 验 时,图 甲 是 教 材 中 的 实 验 方 案;图 乙 是 拓 展 方 案,其 实 验
21、 操 作 步 骤 如 下:角,使 质 量 为 M 的 小 车 拖 着 纸 带 沿 木 板 匀 速 下 滑;(ii)取 下 托 盘 和 祛 码,测 出 其 总 质 量 为 相,让 小 车 沿 木 板 下 滑,测 出 加 速 度 a;(iii)改 变 祛 码 质 量 和 木 板 倾 角,多 次 测 量,通 过 作 图 可 得 到。一 厂 的 关 系.实 验 获 得 如 图 所 示 的 纸 带,计 数 点 a、b、c、小 e、/间 均 有 四 个 点 未 画 出,则 在 打 d 点 时 小 车 的 速 度 大 小 V d=m/s(保 留 两 位 有 效 数 字);a b e d e f响 叫 I I
22、 而 1|1 川|1 川|1 而 叩 M 叫 1 1 1 1 1 1 1 H M i|1 1 1 1|川 1|1 1 州 川 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38cm 需 要 满 足 条 件 M 加 的 方 案 是(选 填“甲”“乙”或“甲 和 乙”);在 作。一 尸 图 像 时,把 机 g作 为 产 值 的 是(选 填“甲”“乙”或“甲 和 乙”).G国 6 软 如 图,某 同 学 设 计 了 测 量 铁 块 与 木 板 间 动 摩 擦 因 数 的 实 验.所 用 器 材 有:铁 架 台、长 木 板、铁 块、米 尺、电 磁 打 点 计 时 器、频 率 50H z的 交
23、流 电 源、纸 带 等.回 答 下 列 问 题:电 磁 打 点 计 时 器 纸 靠 鼠 H卬 必 一 铁 块 与 木 板 间 动 摩 擦 因 数=_(用 木 板 与 水 平 面 的 夹 角 队 重 力 加 速 度 g 和 铁 块 下 滑 的 加 速 度 a 表 示).(2)某 次 实 验 时,调 整 木 板 与 水 平 面 的 夹 角 使 6=30。.接 通 电 源,开 启 打 点 计 时 器,释 放 铁 块,铁 块 从 静 止 开 始 沿 木 板 滑 下.多 次 重 复 后 选 择 点 迹 清 晰 的 一 条 纸 带,如 图 所 示.图 中 的 点 为 计 数 点(每 两 个 相 邻 的 计
24、 数 点 间 还 有 4 个 点 未 画 出).重 力 加 速 度 为 9.80 m/s?.可 以 计 算 出 铁 块 与 木 板 间 的 动 摩 擦 因 数 为(结 果 保 留 2 位 小 数).岁)黑:H 1.96-*r_ 20.9()*I-31.83-单 位 cm44.70-59.57-76.39实 验 数 据 处 理 和 误 差 分 析 例 题 3.用 图 甲 所 示 装 置 探 究 物 体 的 加 速 度 与 力、质 量 的 关 系。实 验 前 已 经 调 节 滑 轮 高 度,使 滑 轮 和 小 车 间 的 细 线 与 木 板 平 行,已 经 平 衡 了 摩 擦 力。g=9.8m/s
25、2o(1)实 验 时 保 持 小 车(含 车 中 祛 码)的 质 量 M不 变,用 打 点 计 时 器 测 出 小 车 运 f.位*6.32*1-动 的 加 速 度。乙 图 乙 为 悬 挂 一 个 钩 码 后 实 验 中 打 出 纸 带 的 一 部 分,从 比 较 清 晰 的 点 迹 起,在 纸 带 上 标 出 连 续 的 5 个 计 数 点 A、B、C、D、E,相 邻 两 个 计 数 点 之 间 都 有 4 个 点 迹 未 标 出,测 得 各 计 数 点 到 A点 间 的 距 离 如 图 乙 所 示。已 知 所 用 电 源 的 频 率 为 5 0 H z,则 小 车 的 加 速 度 大 小
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- 2023 年高 物理 一轮 复习 核心 知识点 提升 3.4 实验 探究 加速度 质量 关系
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