导学教程高考物理总复习 第三章 牛顿运动定律 实验四 探究加速度与力、质量的关系限时检测 新人教版.doc

实验四 探究加速度与力、质量的关系1在“验证牛顿第二定律”的实验中，以下做法正确的是a平衡摩擦力时，应将小盘用细绳通过定滑轮系在小车上b每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力c实验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源d求小车运动的加速度时，可用天平测出小盘和砝码的质量(m和m)以及小车质量m，直接用公式ag求出解析平衡摩擦力时，不能给小车任何牵引力，a错误；由mgsin mgcos ，小车质量能约去，故b正确；实验时，要先接通电源，再放开小车，c错误；此实验是验证牛顿第二定律，而不是应用牛顿第二定律，d错误。答案b2做“验证牛顿第二定律”实验时，按实验要求安装好器材后，应按一定的步骤进行实验，下列给出供选择的操作步骤：a保持小盘和其中砝码的质量不变，在小车里加砝码，测出加速度，重复几次b保持小车质量不变，改变小盘里砝码的质量，测出加速度，重复几次c用天平测出小车和小盘的质量d在长木板没有定滑轮的一端垫上厚度合适的垫木，平衡摩擦力e根据测出的数据，分别画出af和a图象f用秒表测出小车运动的时间g将装有砝码的小盘用细线通过定滑轮系到小车上，接通电源，释放小车，在纸带上打出一系列的点以上步骤中，不必要的步骤是_，正确步骤的合理顺序是_。(填写代表字母)解析此实验中不需要用秒表测量小车的运动时间。答案fcdgbae3 (2012安徽理综)图实12所示为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图。砂和砂桶的总质量为m，小车和砝码的总质量为m。实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小。图实12(1)实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行。接下来还需要进行的一项操作是a将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节m的大小，使小车在砂和砂桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动b将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动c将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动(2)实验中要进行质量m和m的选取，以下最合理的一组是am200 g，m10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 gbm200 g，m20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 gcm400 g，m10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 gdm400 g，m20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g解析(1)需要将长木板一端适当垫起一定高度，以平衡摩擦力，完成此项工作的标志就是在不挂砂桶情况下小车能带动纸带匀速运动(通过打点计时器点痕间隔是否均匀判定)。(2)根据实验原理：实验中小车的实际加速度为a，实验时把mg当成对m的拉力，即忽略m对加速度的影响，使加速度约为a，显然需mm，据此可知c组最合理。答案(1)b(2)c4 (2016潍坊月考)在探究加速度与力、质量的关系活动中，某小组设计了如图实13所示的实验装置。图中上下两层水平轨道表面光滑，两小车前端系上细线，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，然后同时停止。图实13(1)在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使_；在实验时，为减小系统误差，应使砝码盘和砝码的总质量_小车的质量(选填“远大于”“远小于”“等于”)。(2)本实验通过比较两小车的位移来比较小车加速度的大小，能这样比较，是因为_。(3)实验中获得数据如下表所示：小车、的质量均为200 g。实验次数小车拉力f/n位移x/cm10.10.246.5120.229.040.343.6330.341.160.444.8040.436.430.545.56在第1次实验中小车从a点运动到b点的位移如图实14所示，请将测量结果填到表中空格处。通过分析，可知表中第_次实验数据存在明显错误，应舍弃。图实14解析(1)拉小车的水平细线要与轨道平行。只有在砝码盘和砝码的总质量远小于小车质量时，才能认为砝码盘和砝码的总重力大小等于细线拉小车的力。(2)对初速度为零的匀加速直线运动，时间相同时，根据xat2，得。(3)刻度尺的最小刻度是1 mm，要估读到毫米的下一位。读数为23.86 cm0.50 cm23.36 cm。答案(1)细线与轨道平行(或水平)远小于(2)两小车从静止开始做匀加速直线运动，且两小车的运动时间相等(3)23.36(23.3423.38均对)35 (2016广州模拟)某组同学设计了“探究加速度a与物体所受合力f及质量m的关系”实验。图实13所示为实验装置简图，a为小车，b为电火花计时器，c为装有细砂的小桶，d为一端带有定滑轮的长方形木板，实验中认为细绳对小车的拉力f等于细砂和小桶的总重量，小车运动的加速度a可用纸带上打出的点求得。图实13(1)图实14所示为某次实验得到的纸带，已知实验所用电源的频率为50 hz。根据纸带可求出电火花计时器打b点时的速度大小为_ m/s，小车的加速度大小为_ m/s2。(结果均保留两位有效数字)图实14(2)在“探究加速度a与质量m的关系”时，某同学按照自己的方案将实验数据在坐标系中进行了标注，但尚未完成图象(如图实15所示)。请继续帮助该同学作出坐标系中的图象。图实15解析(1)ac这段位移的平均速度等于ac这段时间中间时刻的瞬时速度，即b点的瞬时速度，故vb m/s1.6 m/s。由逐差法求解小车的加速度a m/s23.2 m/s2(2)将坐标系中各点连成一条直线，连接时应使直线过尽可能多的点，不在直线上的点应大致对称地分布在直线的两侧，离直线较远的点应视为错误数据，不予考虑，连线如图所示。答案(1)1.63.2(2)见解析图6某同学现用下列器材来测定木块与长木板之间的动摩擦因数：带滑轮的水平长木板、带槽的木块、细砂、钩码、不可伸长的细绳、纸带若干、打点计时器、学生电源等，其实验原理图如图实16所示，g取10 m/s2，实验步骤如下：图实16按原理图实16安装好器材；接通电源释放木块，利用打出的纸带求出木块的加速度a，并根据牛顿第二定律求出木块所受的滑动摩擦力f；改变木块的总质量m的值(在木块上加细砂)，分别测出系统的加速度a以及木块所受的摩擦力f。实验中所得到的实验数据如下表所示：m(kg)0.180.280.360.48a(m/s2)2.51.50.750.25f(n)0.6880.9631.2811.569将m值以及对应的f值在mf坐标系中描绘出来，并从图中数据求出值。分析下列问题(以下计算结果均保留两位有效数字)：(1)根据表中的数据在图实17中作出fm图象；图实17(2)为了求f需要先求加速度a，某次实验得到一条如图实18所示的纸带，纸带中每相邻两个计数点之间还有4个点，图中没有画出，打点计时器电源频率为50 hz。经过测量得：d13.62 cm，d28.00 cm，d313.20 cm，d419.19 cm，d525.99 cm，d633.61 cm。则此次实验中木块的加速度a_m/s2；图实18(3)根据所作的图象求得木块与长木板之间的动摩擦因数为_。解析(1)所作的图象如图所示；(2)木块的加速度a由逐差法得：a m/s20.80 m/s2；(4)木块运动过程中所受到的滑动摩擦力为：fnmg，即木块所受滑动摩擦力与其质量之间的关系为：fmg，显然，画出的fm图象为一条过原点的倾斜直线，直线的斜率kg，为求图象的斜率可在直线上取两个距离较远的点，如(0.22，0.75)和(0.40，1.40)，则图象的斜率为：k m/s23.6 m/s2，由两式可知木块与长木板之间的动摩擦因数为0.36。答案(1)所作图象见解析(2)0.80(3)0.367某实验小组应用如图实19所示装置“探究加速度与物体受力的关系”，已知小车的质量为m，砝码及砝码盘的总质量为m，所使用的打点计时器所接的交流电的频率为50 hz。实验步骤如下：a按图所示安装好实验装置，其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直；b调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下匀速运动；c挂上砝码盘，接通电源后，再放开小车，打出一条纸带，由纸带求出小车的加速度；d改变砝码盘中砝码的质量，重复步骤c，求得小车在不同合力作用下的加速度。图实19根据以上实验过程，回答以下问题：(1)对于上述实验，下列说法正确的是a小车的加速度与砝码盘的加速度大小相等b实验过程中砝码盘处于超重状态c与小车相连的轻绳与长木板一定要平行d弹簧测力计的读数应为砝码和砝码盘总重力的一半e砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量(2)实验中打出的一条纸带如图实20所示，由该纸带可求得小车的加速度为_m/s2。(结果保留两位有效数字)图实20(3)由本实验得到的数据作出小车的加速度a与弹簧测力计的示数f的关系图象，与本实验相符合的是_。解析(1)由实验装置可知当砝码下落的高度为h时，小车沿木板下滑的距离为2h，故加速度不同，即选项a错误；由于砝码盘加速下落，处于失重状态，故选项b错误；如果细绳不与木板平行，则木板方向是由细绳拉力的分力产生加速度，给实验带来误差，所以要求细绳一定沿木板方向，故选项c正确；对