高三物理一轮复习导学案：第13讲+实验：探究加速度与力、质量的关系

1/1第13讲探究加速度与力、质量的关系实验导学提纲课程标准：通过实验，探究物体运动的加速度与物体受力、物体质量的关系。命题趋势：“探究加速度与力、质量的关系”的实验在高考中是重点考查的内容，通常与其他规律综合出现，试题往往具有较强的创新性，难度中等偏上，注重控制变量法、图像法的应用。本节如何复习本实验是高考重点考查的实验之一，对本实验的复习要理解实验的基本思想，依据实验原理分析平衡摩擦力的必要性和造成系统误差的原因，依据实验原理进行数据处理和器材的选取．学习目标：理解实验原理；学会用控制变量法研究多个物理量间的关系；掌握实验数据处理的方法；知道减小误差的措施．基础感知(思＼议)：一、研读课本(必修一第4章第2节)．二、(思＼议)1、本实验的基本思想是什么？如何利用本思想探究加速度与合外力、加速度与质量的关系？2、实验数据的处理方法是什么？如何利用此方法进行数据处理？3、本实验为什么要平衡摩擦力（补偿阻力）？怎样平衡摩擦力（补偿阻力）？4、本实验为什么要保证砝码和砝码盘的质量远小于小车的质量？如何减小或消除系统误差？5、在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，必须使槽码总质量m远小于小车质量M吗？6、每次改变小车受到的拉力，都必须重新补偿阻力吗？深化认知：做“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，其实验操作步骤如下：（ⅰ）挂上托盘和砝码，改变木板的倾角，使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑；（ⅱ）取下托盘和砝码，测出其总质量为m，让小车沿木板下滑，测出加速度a；（ⅲ）改变砝码质量和木板倾角，多次测量，通过作图可得到a-①实验获得如图所示的纸带，计数点a、b、c、d、e、f间均有四个点未画出，则在打d点时小车的速度大小vd=_____②需要满足条件M≫m的方案是_____（选填“甲”、“乙”或“甲和乙”）；在作a-F图象时，把mg作为F值的是_____（选填“甲”、“乙”或“甲和乙2、小明利用图甲所示装置“探究加速度与力、质量的关系”。(1)关于该实验，下列说法正确的有。

A．补偿阻力时，应通过细线挂上槽码，小车后面的纸带需穿过限位孔B．每次改变小车的质量后,需重新补偿阻力C．使槽码的质量远小于小车质量的目的是让线对小车的拉力大小近似等于槽码的重力D．处理数据时，在纸带上每5个计时点取一个计数点,可减小实验误差(2)实验中得到的一条纸带如图乙所示,图中相邻两计数点间的时间间隔为0.1s，则打B点时小车的速度大小为m/s，小车运动的加速度大小为m/s2(结果均保留2位有效数字)。

(3)实验中作出如图丙所示的a-F图像，在F较大时，出现图线明显弯曲的现象，造成这一现象的原因是。

(4)若在图甲所示装置的槽码上方增加一个力传感器测F进行实验，则(选填“仍会”或“不会”)出现第(3)问中a-F图线弯曲的现象。

(5)小华利用如图丁所示的实验装置进行实验，图中上、下两层水平轨道，细线跨过滑轮并挂上砝码盘，两小车尾部细线连到控制装置上,实验时通过控制装置使两小车同时开始运动,并同时停止。她测量了上、下小车的位移分别为13.00cm、7.00cm，质量分别为400g、200g，则上、下小车的加速度之比为。

3、在天宫课堂中、我国航天员演示了利用牛顿第二定律测量物体质量的实验。受此启发。某同学利用气垫导轨、力传感器、无线加速度传感器、轻弹簧和待测物体等器材设计了测量物体质量的实验，如图甲所示。主要步骤如下：①将力传感器固定在气垫导轨左端支架上，加速度传感器固定在滑块上；②接通气源，放上滑块，调平气垫导轨；图甲③将弹簧左端连接力传感器，右端连接滑块。弹簧处于原长时滑块左端位于O点。A点到O点的距离为5.00cm，拉动滑块使其左端处于A点，由静止释放并开始计时；④计算机采集获取数据，得到滑块所受弹力F、加速度a随时间t变化的图像，部分图像如图乙所示。图乙图丙回答以下问题(结果均保留两位有效数字)：(1)弹簧的劲度系数为N/m。(2)该同学从图乙中提取某些时刻F与a的数据，画出a-F图像如图丙中Ⅰ所示，由此可得滑块与加速度传感器的总质量为kg。(3)该同学在滑块上增加待测物体，重复上述实验步骤，在图丙中画出新的a-F图像Ⅱ，则待测物体的质量为kg。请发散思维，我发现和积累的问题评价意见与等级教师签字：

深化认知参考答案：1、（ⅲ）①0.19（0.18~0.19均可）②甲甲和乙2、(1)CD