42实验探究加速度与力、质量的关系.doc

2 实验:探究加速度与力、质量的关系 随堂演练巩固夯基达标 1.在研究物体的”加速度、作用力和质量”三个物理量的关系时,我们用实验研究了小车”在质量一定的情况下,加速度和作用力的关系”;又研究了”在作用力一定的情况下,加速度和质量之间的关系”。这种研究物理问题的科学方法是( ) A.建立理想模型的方法B.控制变量法 C.等效替代法D.类比法 答案:B 2.在利用”探究加速度与力、质量的关系”的实验时,下列说法中正确的是( ) A.平衡摩擦力时,应将砝码盘及盘内砝码通过定滑轮拴在小车上 B.连接砝码盘和小车的细绳应跟长木板保持平行 C.平衡摩擦力后,长木板的位置不能移动 D.小车释放前应靠近打点计时器,且应先接电源再释放小车 解析:本题考查实验过程中应注意的事项,选项A中平衡摩擦力时,不能将砝码盘及盘内砝码(或小桶)拴在小车上,A错;选项B、C、D符合正确的操作方法。 答案:BCD 3.用如图所示装置,探究”加速度与力、质量的关系”的实验中: (1)某同学在接通电源进行实验之前,将实验器材组装如图所示。请你指出该装置中错误或不妥之处: 。 (2)改正实验装置后,该同学顺利地完成了实验。在实验中保持拉力不变,得到了小车加速度随质量变化的一组数据,如下表所示。 请你在如下图的方格纸中建立合适坐标并画出能直观反映出加速度与质量关系的图线。 答案:(1)打点计时器不能使用干电池,应使用交流电源;实验中没有平衡小车的摩擦力;小车初始位置离打点计时器太远 (2)加速度与质量关系的图线如下图。 4.一同学用实验探究”加速度与力、质量”的关系的过程如图所示,其中F、2F分别是小车所受的合外力,m、2m分别是小车的总质量,根据实验数据得到如图所示的vt图线。 (1)要分析加速度与质量的关系,应选用的两个过程是;要分析加速度与合外力的关系,应选用的两个过程是。 (2)从下图中相应的vt图线可知:甲车的加速度和丙车的加速度的大小关系为,结合两车的质量和受力情况,可以得到结论:。 答案:(1)甲、丙(或乙、丁) 甲、乙(或丙、丁) 当物体所受合外力相同时,物体的加速度与质量成反比 能力提升5.如下图所示为某些同学根据实验数据画出的图象,下列说法中正确的是( ) A.形成图甲的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大 B.形成图乙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小 C.形成图丙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大 D.形成图丁的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小 解析:甲图是平衡摩擦力时长木板倾角过大,牵引力为零时,小车已有加速度,所以A对,C错。丁图是平衡摩擦力时长木板倾角过小,导致图线不过原点,有一定拉力后才有加速度,所以B错,D对。 答案:AD 6.如图所示,在探究牛顿第二定律的演示实验中,若1、2两个相同的小车所受拉力分别为、车中所放砝码的质量分别为、打开夹子后经过相同的时间两车的位移分别为、则在实验误差允许的范围内,有( ) A.当、时 B.当、时 C.当时 D.当、时 解析:题中和是车中砝码的质量,决不能认为是小车的质量。本题中只说明了两小车是相同的,并没有告诉小车的质量是多少。当时,两车加砝码质量仍相等,若则由得rmA对。若时,无法确定两车加砝码后的质量关系,两小车的加速度关系也就不明确,自然无法判定两车的位移关系。 答案:A 7.某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系。弹簧测力计固定在一合适的木板上,桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮,细绳的两端分别与弹簧测力计的挂钩和矿泉水瓶连接。在桌面上画出两条平行线MN、PQ,并测出间距d。开始时将木板置于MN处,现缓慢向瓶中加水,直到木板刚刚开始运动为止,记下弹簧测力计的示数以此表示滑动摩擦力的大小。再将木板放回原处并按住,继续向瓶中加水后,记下弹簧测力计的示数然后释放木板,并用秒表记下木板运动到PQ处的时间t。 (1)木板的加速度可以用d、t表示为a= ;为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是(一种即可) 。 (2)改变瓶中水的质量重复实验,确定加速度a与弹簧秤示数的关系。下列图象能表示该同学实验结果的是 。 (3)用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比,它的优点是 。 A.可以改变滑动摩擦力的大小 B.可以更方便地获取多组实验数据 C.可以比较精确地测出摩擦力的大小 D.可以获得更大的加速度以提高实验精度 解析:(1)由于木板做匀加速直线运动,且初速度为零,故有则。为了减小测量加速度的偶然误差,可以采用多次测量取平均值的方法。 (2)以矿泉水瓶为研究对象,设其质量为m,则有mg-即可知aF图象不过原点,图a、b错误;由于m逐渐增大,故aF图象的斜率应逐渐减小,图c正确、d错误。 (3)不论用什么方法改变拉力的大小,都不能改变滑动摩擦力的大小,选项A错误;由于用加水的方法每次增加的拉力可大可小,故选项B、C正确;用两种方法都可以获得较大加速度,故选项D错误。 答案: 保持不变,重复实验多次测量取平均值 (2)c (3)BC 8.了探究受到空气阻力时,物体运动速度随时间的变化规律,某同学采用了”加速度与物体质量、物体受力关系”的实验装置(如图所示)。实验时,平衡小车与木板之间的摩擦力后,在小车上安装一薄板,以增大空气对小车运动的阻力。 (1)往砝码盘中加入一小砝码,在释放小车 (选填”之前”或”之后”)接通打点计时器的电源,在纸带上打出一系列的点。 (2)从纸带上选取若干计数点进行测量,得出各计数点的时间t与速度v的数据如下表: 请根据实验数据作出小车的vt图象。 (3)通过对实验结果的分析,该同学认为:随着运动速度的增加,小车所受的空气阻力将变大,你是否同意他的观点?请根据vt图象简要阐述理由。 解析:(1)实验时,应先接通电源,再释放小车。 (2)根据图表中数据先描点,然后用平滑的曲线连接起来。如图所示。 (3)同意。由vt图象可知,速度越大时,加速度越小,小车受到的合力越小,则小车所受的空气阻力越大。 答案:(1)之前 (2)如解析图所示 (3)见解析 9.在探究加速度与力、质量的关系实验中,由于存在摩擦力的影响使实验有较大的误差,有人设计了如下实验: 如图所示,质量为M的滑块A放在气垫导轨B上,C为位移传感器,它能将滑块A到传感器C的距离数据实时传送到计算机上,经计算机处理后在屏幕上显示滑块A的位移时间(xt)图象和速率时间(vt)图象。整个装置置于高度可调节的斜面上,斜面的长度为l (1)本实验中摩擦力对滑块A的影响。(填”明显,不可忽略”或”不明显,可忽略”) (2)本实验中滑块A的合外力表达式为。实验中可以通过改变来验证质量一定时,加速度与力成正比的关系;通过保持不变,可验证力一定时,加速度与质量成反比的关系。 解析:(1)本实验仪器用的是气垫导轨,滑块A在运动中几乎不受摩擦力的作用。 (2)本实验中滑块A的合外力为F=Mgsin这样在验证质量一定时,加速度与合外力的关系,只需要调节h即可;在验证合外力一定时,加速度与质量的关系应使F=不变,即保持Mh之积不变即可。 答案:(1)不明显,可忽略 h Mh 拓展探究10.在”探究加速度与物体质量、物体受力的关系”活动中,某小组设计了如图所示的实验装置。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,将砝码和砝码盘的总重作为小车所受合外力,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。 (1)本实验可通过比较两小车的位移来比较两小车的加速度大小,即请写出推导过程 。 (2)在安装实验装置时,应调整滑轮的高度,使与平行;在实验时,为减小误差,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”或”等于”)。 (3)实验中获得数据如下表所示:(小车、的质量m均为200 g) 通过分析,可知表中第次实验数据存在明显错误,应舍弃。 解析:(2)设砝码和砝码盘总质量为小车质量细绳中拉力为F。隔离砝码和砝码盘,由牛