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考点13 探究加速度与物体受力、物体质量的关系1. 高考真题考点分布题型考点考查考题统计实验题探究加速度与物体受力、物体质量的关系2024年江西卷、甘肃卷2. 命题规律及备考策略【命题规律】各地高考对探究加速度与物体受力、物体质量的关系这个实验的考查频度较高，考查多以原型实验为基础，借助创新方案或者传感器等方式对该问题做一研究考查。
【备考策略】1.掌握实验的原理，通过采集的数据利用图像，探究加速度与物体受力、物体质量的关系，并会做出必要的误差分析。
2.能够在原型实验基础上，通过对实验的改进或者创新，做出同类探究。
【命题预测】重点掌握本实验的原理，并且能够利用该原理在创新性实验中加以应用。
1.实验目的：探究加速度与力、质量的关系。
2.实验器材：打点计时器、纸带、复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平、刻度尺、砝码。
3.实验思路：(1)控制变量法的应用：将小车置于水平木板上,通过滑轮与小盘和砝码相连,小车可以在小盘和砝码的牵引下运动。
①保持小车质量不变,研究加速度与力的关系。
②保持小车所受的拉力不变,研究加速度与质量的关系。
（2）物理量的测量①用天平测量质量:为了改变小车的质量,可以在小车中增减砝码的数量。
②将打点计时器的纸带连在小车上,根据纸带上打出的点来测量加速度。
③现实中,仅受一个力作用的物体几乎不存在。
然而,一个单独的力的作用效果与跟它大小、方向都相同的合力的作用效果是相同的。
因此,实验中作用力F的含义可以是物体所受的合力。
用阻力补偿法确定小车受到的合力——小盘和砝码的牵引力。
4.进行实验①称量质量——用天平测量小盘和小车的质量。
②安装器材——按如图所示装置安装器材(暂时不把悬挂小盘的细绳系在小车上)。
③阻力补偿法平衡摩擦及其他阻力——在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块,反复移动薄木块的位置,直至小车能拉着纸带匀速下滑。
此时，不要把悬挂砝码盘的细绳系在小车(木块)上，即不要给小车(木块)加任何牵引力，要让小车(木块)拖着纸带运动。
探究加速度与⼒质量的关系实验平衡摩擦⼒的原理⼀、引⾔在经典⼒学中，加速度是⼒的作⽤效果的⼀个重要指标，同时，物体的质量也影响着加速度的⼤⼩。
探究加速度与⼒、质量的关系是物理学中的⼀个重要实验。
本⽂将详细介绍探究加速度与⼒、质量的关系实验的原理，特别是平衡摩擦⼒的原理。
⼆、实验原理1.加速度、⼒和质量的关系根据⽜顿第⼆定律，⼀个物体的加速度a与其所受的⼒F成正⽐，与其质量m成反⽐，即：F=ma。
因此，通过测量物体在不同⼒作⽤下的加速度，可以推断出物体的质量。
2.摩擦⼒的影响在实验中，摩擦⼒是影响物体加速度的关键因素之⼀。
因此，需要采取措施平衡摩擦⼒，以确保实验结果的准确性。
三、平衡摩擦⼒的原理和⽅法1.原理平衡摩擦⼒的⽬的是消除摩擦⼒对实验结果的影响。
通过调整斜⾯倾⻆，使斜⾯对物体产⽣的下滑⼒（或⽀持⼒）与物体所受的摩擦⼒相等，即实现摩擦⼒的平衡。
此时，物体所受合⼒仅为重⼒，从⽽保证物体的加速度只受到所施加的⼒的影响。
2.⽅法①调节斜⾯倾⻆：通过调节斜⾯的倾⻆，使物体在斜⾯上保持静⽌或匀速下滑。
此时，物体所受的下滑⼒等于其重⼒沿斜⾯向下的分⼒。
同时，物体所受的⽀持⼒和摩擦⼒构成⼀对平衡⼒。
通过调整斜⾯的倾⻆，使下滑⼒与摩擦⼒达到平衡状态。
②使⽤⽓垫导轨：⽓垫导轨是⼀种利⽤空⽓薄膜来⽀撑物体的装置，可以有效减⼩物体与导轨之间的摩擦⼒。
通过调整⽓垫导轨的倾斜度，使物体在导轨上保持匀速运动状态，此时物体所受合⼒为零，从⽽实现了摩擦⼒的平衡。
四、实验步骤和注意事项1.实验步骤①将斜⾯固定在⼀定⾼度，并通过调节斜⾯的倾⻆来平衡摩擦⼒；②在滑块上安装测量加速度的装置；③在滑块上施加⼀个恒定的⼒，使其从斜⾯顶端滑下；④记录滑块下滑过程中的加速度；⑤改变施加的⼒的⼤⼩，重复步骤③和④；⑥分析实验数据，得出结论。
2.注意事项①在调节斜⾯倾⻆时，应确保滑块始终保持在斜⾯上；②施加的⼒应保持恒定，避免对实验结果造成影响；③在实验过程中，应注意保护测量装置和滑块，避免损坏；④记录数据时，应保证数据的准确性和可靠性。
实验：探究加速度与力、质量的关系[实验目的]通过实验探究物体的加速度与它所受的合力、质量的定量关系[实验原理]1、控制变量法：⑴保持m一定时，改变物体受力Ｆ测出加速度ａ，用图像法研究ａ与Ｆ关系⑵保持Ｆ一定时，改变物体质量m测出加速度ａ，用图像法研究ａ与m关系2、物理量的测量：（1）小车质量的测量：天平（2）合外力的测量：小车受四个力，重力、支持力、摩擦力、绳子的拉力。
重力和支持力相互抵消，物体的合外力就等于绳子的拉力减去摩擦力。
小车所受的合外力不是钩码的重力。
为使合外力等于钩码的重力，必须：①平衡摩擦力：平衡摩擦力时不要挂小桶，应连着纸带且通过打点记时器的限位孔，．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．将长木板倾斜一定角度，此时物体在斜面上受到的合外力为0。
做实验时肯定无法这么准确，我们只要把木板倾斜到物体在斜面上大致能够匀速下滑（可以根据纸带上的点来判断），这就说明此时物体合外力为0，摩擦力被重力的沿斜面向下的分力（下滑力）给抵消了。
由于小车的重力G、支持力N、摩擦力f相互抵消，那小车实验中受到的合外力就是绳子的拉力了。
点拨：整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变托盘和砝码的质量，还是改变小车及砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力.②绳子的拉力不等于沙和小桶的重力：砂和小桶的总质量远小于小车的总质量．．．．．．．绳子的拉．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．时，可近似认为力等于．．．．．．．．推导：实际上m/g=(m+ m/)a,F=ma,得F=m m/g/(m+ m/);理论上F= m/g，只有当m/＜．．．沙和小桶的重力。
＜m时，才能认为绳子的拉力不等于沙和小桶的重力。
点拨：平衡摩擦力后，每次实验必须在满足小车和所加砝码的总质量远大于砝码和托盘的总质量的条件下进行.只有如此，砝码和托盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等.在画图像时，随着勾码重量的增加或者小车质量的倒数增加时，实际描绘的图线与理论图线不重合，会向下弯折。
2022高考一轮复习课时跟踪训练力学实验：探究加速度与力、质量的关系一、单项选择（下列各题中四个选项中只有一个选项符合题意）1．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中所采用的科学方法是（）A．理想实验法B．等效替代法C．控制变量法D．建立模型法2．图甲是用来探究加速度和合力之间关系的实验装置示意图，图乙是其俯视图。
两个相同的小车，并排放在水平光滑板上，前端各系一条细绳，细绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘里放有砝码打开夹子，小盘和砝码牵引小车运动，合上夹子，两小车同时停止运动。
下列说法正确的是（）A．实验中应使小车质量不同、砝码质量相同B．实验中必须用到的测量仪器是秒表、刻度尺、天平C．若将水平光滑板换为水平粗糙板、不会影响实验探究的结果D．若小盘和砝码的总质量远小于小车质量，则小盘和砝码的重力近似等于绳的拉力3．如图是用阻力补偿法“探究加速度与力的关系”的实验装置，小车的前端固定有拉力传感器，跨过定滑轮的轻绳一端固定于传感器，另一端与装有砝码的托盘相连。
实验中保持小车质量不变，改变砝码的质量，测出绳中拉力大小F与相应的加速度大小a，作出a－F图像，下列图像中正确的是（）A．B．C．D．4．实验室用滑轮、小车、打点计时器、砂桶、细线、纸带等实验器材组成右图所示实验装置可以完成多个力学实验，利用该装置进行如下实验时，以下说法正确的是（）A．在“研究匀变速直线运动”时必须设法消除小车和木板间的摩擦阻力影响B．在“研究匀变速直线运动”时必须使砂和砂桶总质量远小于小车的质量C．在“探究加速度a与小车质量M关系”时每次改变小车质量之后不需要要重新平衡摩擦力D．在“探究加速度a与力F关系”时要调整滑轮高度使连接小车的细线水平5．用如图所示的装置探究加速度与力的关系时，补偿阻力后，用槽码的重力代替细线的拉力，通过分析可知，这种代替是有误差的。
若槽码的质量m与小车质量M满足M=10m，槽码牵引小车加速运动时，细线的拉力大小与槽码重力差值的绝对值为（重力加速度为g）（）A．110mg B．111mg C．110Mg D．111Mg二、多项选择（下列各题中四个选项中有多个选项符合题意）6．在“验证牛顿运动定律”的实验中，保持小车的质量不变，改变所挂钩码的数量，多次重复测量。
实验：探究加速度与力、质量的关系【三大题型】目录【题型1实验原理与基本操作】 1【题型2数据处理与误差分析】 3【题型3创新实验】 5题型梳理【题型1实验原理与基本操作】1.在研究作用力F一定时，小车的加速度a与小车(含钩码)质量M的关系的实验中，某同学安装的实验装置和设计的实验步骤如下：A.用天平称出小车和槽码的质量B.按图安装好实验器材C.把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂槽码D.将电磁打点计时器接在8V的蓄电池上，接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量E.保持槽码的质量不变，增加小车上的钩码个数，并记录每次增加后的M值，重复上述实验F.分析每条纸带，测量并计算出加速度的值G.作a-M图像，并由图像确定a与M的关系(1)请改正实验装置图中的错误。
①在图中电磁打点计时器位置：；②在图中小车位置：；③在图中滑轮位置：。
(2)该同学漏掉的重要实验步骤是，该步骤应排在步骤之后。
(3)在上述步骤中，有错误的是步骤，应把改为。
(4)在上述步骤中，处理不恰当的是步骤，应把改为。
【答案】(1)①应靠右端 ②应靠近打点计时器 ③应使细绳平行于木板 (2)平衡阻力 B (3)D 6 V的蓄电池 工作电压约为8V的交流电源 (4)G 作a-M图像 作a-1M图像【详解】(1)①电磁打点计时器应固定在长木板无滑轮的一端，且应靠近右端；②释放小车时，小车应靠近打点计时器；③连接小车的细绳应平行于木板，故应调节滑轮位置使细绳平行于木板。
(2)实验时应平衡阻力，使小车所受重力沿木板方向的分力与小车所受阻力平衡，故应垫高长木板右端以平衡阻力。
实验中把槽码的重力看成与小车所受拉力大小相等，没有考虑阻力，故必须平衡阻力且应排在步骤B 之后。
(3)步骤D 中电磁打点计时器接在8V 的蓄电池上将无法工作，必须接在工作电压约为8V 的交流电源上。
(4)步骤G 中作a -M 图像，得到的是曲线，很难进行正确的判断，必须化曲为直，改作a -1M图像。
