2019年高考物理的13个抢分实验实验4.1 探究加速度与力、质量的关系（抢分精讲）

剑指2019年高考物理的13个抢分实验 实验4.1 探究加速度与力、质量的关系 抢分精讲 【高考导航】 抢分题型 ◎题型1 实验原理与操作 ◎题型2 实验数据的处理 ◎题型3 实验的改进与创新 实验目的 1．学会用控制变量法研究物理规律。 2．探究加速度与力、质量的关系。 3．掌握利用图象处理数据的方法。 实验原理 探究加速度a与力F及质量M的关系时，应用的基本方法是控制变量法，即先控制一个参量———小车的质量M不变，讨论加速度a与力F的关系，再控制小盘和砝码的质量不变，即力F不变，改变小车质量M，讨论加速度a与M的关系。 题型1　实验原理及操作 例1　某实验小组利用图实Ⅳ－2所示的装置探究加速度与力、质量的关系。 (1)(多选)下列做法正确的是_____(填字母代号)。 A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行 B．在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上 C．实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源 D．通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度 (2)为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量_____木块和木块上砝码的总质量。(选填“远大于”，“远小于”或“近似等于”) (3)甲、乙两同学在同一实验室，各取一套图实Ⅳ－2所示的装置放在水平桌面上，木块上均不放砝码，在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度a与拉力F的关系，分别得到图实Ⅳ－3中甲、乙两条直线。设甲、乙用的木块质量分别为m甲、m乙，甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为μ甲、μ乙，由图可知，m甲 _____m乙 ，μ甲_____μ乙。(选填“大于”“小于”或“等于”) 答案　(1)AD　(2)远小于　(3)小于　大于 解析　 (1)木块下滑时，受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，应该使细绳与长木板平行且使重力的下滑分量mgsin θ等于摩擦力μmgcos θ，即mgsin θ＝μmgcos θ(其中θ为木板的倾角)，故平衡 (3)实验中如果没有平衡摩擦，对木块进行受力分析，根据牛顿第二定律F－μmg＝ma，得a＝F－μg，即a－F图象中，斜率表示质量的倒数，a轴上的截距的绝对值表示μg，结合图可得m甲μ乙。 规律总结 1．在平衡摩擦力时，要取下细线和砝码盘(含砝码)，但小车应连着纸带且接通电源。用手给小车一个初速度，如果纸带上打出的点的间隔是均匀的，表明小车受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡。平衡摩擦力后，不管以后是改变砝码盘和砝码的总质量还是改变小车和钩码的总质量还是改变小车和钩码的总质量，都不需要重新平衡摩擦力。 2．在满足小车与车上所加钩码的总质量远大于砝码盘和砝码的总质量的条件下，小车受到的拉力才可视为等于砝码盘和砝码的总重力。 针对训练： 1． (课标Ⅰ)某同学利用图实Ⅳ－4甲所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图，如图乙所示。 实验中小车(含发射器)的质量为200 g，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮，小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到，回答下列问题 (1)根据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成_____(填“线性”或“非线性”)关系。 (2)由图乙可知，a－m图线不经过原点，可能的原因是_____。 (3)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是_____。钩码的质量应满足的条件是_____。 答案　(1)非线性　(2)存在摩擦力 (3)调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力　远小于小车的质量 平面，此二者可保证绳对车的拉力等于车所受合力，设绳的拉力为T，由mg－T＝ma、T＝Ma ... ...