2018_2019學(xué)年高中物理課時探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系每日一題（課堂同步系列二）新人教版.docx

探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系（2018四川省三臺中學(xué)實驗學(xué)校高一月考）某實驗小組采用圖1所示的裝置做“探究加速度與力的關(guān)系”實驗：小車放置在水平的長木板上，紙帶連接車尾并穿過打點計時器，用來測定小車的加速度a，鉤碼通過細線對小車的拉力為F。在保持小車質(zhì)量不變的情況下，改變對小車?yán)的大小，測得小車所受拉力F和加速度a的數(shù)據(jù)如下表：（1）在圖2中，建立出aF坐標(biāo)系，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)，在圖中作出aF關(guān)系圖線。（2）若要讓細線對小車的拉力F為小車受到的合外力，則實驗中的改進措施是_。A更換一塊長木板B適當(dāng)增加小車的質(zhì)量C適當(dāng)墊高長木板的右端D適當(dāng)增加鉤碼質(zhì)量（3）圖3是實驗中得到的一條已打點的紙帶，紙帶上的A、B、C、D、E、F、G均為相鄰計數(shù)點，已知打點計時器的打點周期為0.02 s，相鄰兩個計數(shù)點之間還有4個計時點未標(biāo)出，由于E、F點打點模糊，只測量標(biāo)記了AB、BC、CD、DG的距離，根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，測得小車運動的加速度大小a=_m/s2，打D點時的速度大小vD=_m/s。（以上結(jié)果都保留2位有效數(shù)字）?！緟⒖即鸢浮浚?）如圖所示 （2）C （3）0.40 0.35【試題解析】（1）在aF圖象中根據(jù)所給的數(shù)據(jù)描點。用一條直線連接這些點（連接時要讓盡可能多得點落在直線上，讓其他的點盡可能分布在直線的兩側(cè)）。做出圖象如圖所示。（2）若要使作出的aF圖線過坐標(biāo)原點即繩子的拉力就等于小車所受的合外力，故需要平衡摩擦力，其方法是適當(dāng)墊高長木板的右端。故C正確。故選C。（3）根據(jù)逐差法可知加速度為a=0.40m/s2，D點的瞬時速度為vD=0.35m/s。【知識補給】實驗注意事項（1）實驗原理是牛頓第二定律，故常需要測量力、質(zhì)量和加速度的其中之二。常需要天平、砝碼（鉤碼）、彈簧測力計、打點計時器、紙帶、刻度尺等。（2）實驗方法為控制變量法，即一般此實驗要求，力、質(zhì)量或加速度中有一個是不變量。（3）實驗前常要平衡摩擦力，可用紙帶或光電門來檢驗是否平衡。平衡過度則小車受到的合外力或加速度測量值偏??；平衡不足或未平衡則小車受到的合外力或加速度測量值偏大。如果實驗用了氣墊導(dǎo)軌（摩擦力可忽略），則不用平衡摩擦力。（4）一般實驗中，以砝碼（鉤碼）質(zhì)量作為小車受到的拉力，此時要求砝碼（鉤碼）及砝碼盤的總質(zhì)量m遠小于小車的質(zhì)量M。原理：實際加速度為，測量加速度為，m遠小于M時兩者可認為相等。（5）使用彈簧測力計（或力傳感器）的問題，一般拉力可直接測出，此時不用滿足砝碼及砝碼盤的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量。但要注意是否用到了動滑輪，若使用動滑輪，砝碼和小車的加速度不再一致。（6）有時使用細砂或水來作為小車的動力來源，這樣可以使小車受到的拉力連續(xù)變化。（7）小車的質(zhì)量不變，作出的aF圖象可能出現(xiàn)的問題：橫截距（掛少量砝碼小車未動）平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力；縱截距（不掛砝碼小車就動）平衡摩擦力過度；末端向下彎曲隨著所掛砝碼增多，不再滿足m遠小于M。（8）誤差分析：測量誤差、紙帶與打點計時器限位孔間摩擦、空氣阻力、滑輪質(zhì)量、不能完全平衡摩擦力、細繩不能嚴(yán)格平行木板（2018云南省保山隆陽區(qū)高三聯(lián)合命題月考卷）某實驗小組利用光電計時器驗證牛頓第二定律，裝置如圖甲，讓小物塊從傾斜氣墊導(dǎo)軌頂端滑下，若光電計時器記錄下小物塊上的遮光板通過A，B光電門的時間分別為t1和t2，測得A，B之間的距離為L，導(dǎo)軌傾角為，已知重力加速度為g。（1）用螺旋測微器測量物塊上遮光板的寬度d，如圖乙，由此讀出d=_ mm；（2）實驗需驗證的關(guān)系式為_（用實驗測定的物理量對應(yīng)的字母表示）。（2018四川省樂山市井研縣井研中學(xué)高一下學(xué)期月考）某同學(xué)做“探究加速度與力的關(guān)系”的實驗，實驗的探究對象是鋁塊（質(zhì)量小于砂桶的），在靜止釋放輕繩前，裝置如圖甲所示。（1）該同學(xué)在實驗操作中有兩處明顯錯誤，分別是_和_。（2）糾錯后開始實驗：保持鋁塊的質(zhì)量m不變，通過在砂桶中添加砂來改變對鋁塊的拉力；每次釋放輕繩，由力傳感器可測得拉力的大小F，由紙帶上打出的點可算出對應(yīng)加速度的大小a；已知重力加速度為g。該同學(xué)根據(jù)多組實驗數(shù)據(jù)畫出如圖乙所示的一條過坐標(biāo)原點的直線，他標(biāo)注縱軸為加速度a，但忘記標(biāo)注橫軸，你認為橫軸代表的物理量是_（用所給的字母表示）。（3）若把力傳感器裝在右側(cè)輕繩上則實驗的誤差會更_（填“大”或“小”）。（4）本裝置是否要求砝碼的質(zhì)量遠小于鋁塊的質(zhì)量，_。（填：“是”或“否”）（2018廣州市嶺南中學(xué)高三第二學(xué)期期中考試）如圖1所示是某同學(xué)用水平氣墊導(dǎo)軌探究“加速度與力的關(guān)系”的實驗裝置，他將光電門固定在導(dǎo)軌上的B點，吊盤（含金屬片）通過細線與滑塊相連，滑塊上固定一遮光條并放有若干金屬片，實驗中每次滑塊都從導(dǎo)軌上的同一位置A由靜止釋放。（1）用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度d（沿滑塊運動方向的長度）如圖2所示，則d=_mm；用螺旋測微器測量遮光條的厚度h如圖3所示，則h=_mm。若光電計時器記錄遮光條通過光電門的時間為，則滑塊經(jīng)過光電門時的速度v=_（用所測物理量的符號表示）。（2）若滑塊（含遮光條和金屬片）和吊盤（含金屬片）組成的系統(tǒng)的總質(zhì)量為M，吊盤及其中的金屬片的質(zhì)量為m，則滑塊從A處釋放后系統(tǒng)的加速度大小為a=_（已知重力加速度為g）；（3）現(xiàn)保持系統(tǒng)的總質(zhì)量不變，通過_，改變m，測出多組m、v數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上以m為橫軸，以_縱軸描點作出圖象，若圖線是一條過坐標(biāo)原點的直線，則系統(tǒng)的加速度大小與所受合力大小成正比。在“探究加速度與物體質(zhì)量，物體受力的關(guān)系”的實驗中：實驗裝置如圖所示。一個木塊放在水平長木板上，左側(cè)拴有一根不可伸長的細軟線，跨過固定在木板邊緣的滑輪與一個重物相連。木塊右側(cè)與穿過打點計時器的紙帶相連，在重物的牽引下，木塊在木板上向左做勻加速運動。重物的質(zhì)量為m，木塊的質(zhì)量為M。（1）如圖所示是甲同學(xué)用以上裝置，通過打點計時器在紙帶上打出的一些連續(xù)的點，它們之間的距離分別為s1、s2、s3、s4、s5、s6，打點計時器所用交流電周期為T ，根據(jù)給以上數(shù)據(jù)求：木塊的加速度_。（2）乙同學(xué)用同一套裝置，根據(jù)測量數(shù)據(jù)畫出了如圖所示的aF圖線，原因可能是：_。（3）丙、丁兩位同學(xué)用同一套裝置，畫出了各自得到的aF圖線如圖所示，說明這兩個同學(xué)做實驗時的哪一個物理量取值不同？_。并比較其大?。篲用的較大（選填“丙”或者“丁”）。（2018湖北省武漢華中師范大學(xué)第一附屬中學(xué)高三滾動復(fù)習(xí)）為了“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”，現(xiàn)提供如圖所示的實驗裝置：（1）以下實驗操作正確的是_。A將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高，使小車在砝碼及砝碼盤的牽引下恰好做勻速運動B調(diào)節(jié)滑輪的高度，使細線與木板平行C先接通電源后釋放小車D實驗中小車的加速度越大越好（2）在實驗中，得到一條如圖所示的紙帶，已知相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T0.1 s，且間距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出分別為3.09 cm、3.43 cm、3.77 cm、4.10 cm、4.44 cm、4.77 cm，則小車的加速度a_ m/s2（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。（3）有一組同學(xué)保持小車及車中的砝碼質(zhì)量一定，探究加速度a與所受外力F的關(guān)系，他們在軌道水平及傾斜兩種情況下分別做了實驗，得到了兩條aF圖線，如圖所示。圖線_是在軌道傾斜情況下得到的（填“”或“”）；小車及車中砝碼的總質(zhì)量m_kg。某同學(xué)設(shè)計了如圖所示的裝置來探究加速度與力的關(guān)系。彈簧秤固定在一個合適的木板上，桌面的右邊緣固定一支表面光滑的鉛筆以代替定滑輪，細繩的兩端分別與彈簧秤的掛鉤及礦泉水瓶連接。在桌面上畫出兩條平行線MN、PQ，并測出間距d。開始時將固定有彈簧秤的木板置于MN處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到木板剛剛開始運動為止，記下彈簧秤的示數(shù)F0，以此表示滑動摩擦力的大小。再將木板放回原處并按住，繼續(xù)向瓶中加水后，記下彈簧秤的示數(shù)F1，然后釋放木板，并用秒表記下木板運動到PQ處的時間t。（1）木板的加速度可以用d、t表示為a=_；為了減小測量加速度的偶然誤差，可以多次測量時間t，取t的平均值；（2）改變瓶中水的質(zhì)量重復(fù)實驗，確定加速度a與彈簧秤示數(shù)F1的關(guān)系，下列圖象能粗略表示該同學(xué)實驗結(jié)果的是_。（3）用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤的方法相比，它的優(yōu)點是_。A可以改變滑動摩擦力的大小 B可以更方便地獲取多組實驗數(shù)據(jù)C可以比較精確地測出摩擦力的大小D可以獲得更大的加速度以提高實驗精確度【參考答案】（1）5.700 （2）（1）螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為5.5 mm，可動刻度讀數(shù)為0.0120.0 mm=0.200 mm，所以最終讀數(shù)為：5.700 mm；（2）由于遮光板通過光電門的時間極短，可以用平均速度表示瞬時速度，滑塊經(jīng)過光電門A時的瞬時速度的表達式v1=，滑塊經(jīng)過光電門B時的瞬時速度的表達式v2=，根據(jù)勻變速直線運動位移速度公式得：，若驗證，即gsin，即。【名師點睛】解決該題的關(guān)鍵是知道在極短時間內(nèi)的平均速度可以表示瞬時速度，掌握螺旋測微器的讀數(shù)方法。（1）11.70 4.2264.228 （2） （3）增減吊盤和滑塊上的金屬片 （1）游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為11 mm，游標(biāo)讀數(shù)為0.0514 mm=0.70 mm，則d=11.70 mm；螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為4 mm，可動刻度讀數(shù)為0.0122.6 mm=0.226 mm，則h=4.226 mm。根據(jù)極短時間內(nèi)的平均速度等于瞬時速度知，滑塊經(jīng)過光電門的速度v=。（2）對系統(tǒng)研究，系統(tǒng)所受的合力為mg，根據(jù)牛頓第二定律得，系統(tǒng)的加速度大小a=。（3）現(xiàn)保持系統(tǒng)的總質(zhì)量不變，通過增減吊盤和滑塊中的金屬片，改變系統(tǒng)的合力，若a與合力成正比，則a與m成正比，根據(jù)v2=2ax知，v2與a成正比，所以若以v2為縱軸，m為橫軸，圖線為一條過坐標(biāo)原點的直線，則系統(tǒng)的加速度大小與所受合力大小成正比?！久麕燑c睛】解決本題的關(guān)鍵知道該實驗研究的對象是系統(tǒng)，保證系統(tǒng)質(zhì)量不變，改變合力，可探究加速度和合力的關(guān)系。掌握游標(biāo)卡尺和螺旋測微器的讀數(shù)方法。（1） （2）沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足 （3）木塊的質(zhì)量 丙（1）為了減小偶然誤差，采用逐差法處理數(shù)據(jù)，有：，為了更加準(zhǔn)確地求解加速度，我們對三個加速度取平均值，解得：。（2）圖中當(dāng)時，。也就是說當(dāng)細線有拉力時，小車的加速度為0，說明沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足。（3）對圖來說，圖象的斜率的倒數(shù)表示物體的質(zhì)量，圖圖中斜率不同，說明兩個同學(xué)做實驗時小車的質(zhì)量不同，丁的斜率大于丙的斜率，則丁使用的小車的質(zhì)量小于丙使用的小車的質(zhì)量。（3）由圖象可知，當(dāng)F=0時，a0，也就是說當(dāng)繩子上沒有拉力時小車就有加速度，該同學(xué)實驗操作中平衡摩擦力過大，即傾角過大，平衡摩擦力時木板的右端墊得過高。所以圖線是在軌道右側(cè)抬高成為斜面情況下得到的。根據(jù)F=ma得aF圖象的斜率k=1/m，由aF圖象得圖象斜率k=2，所以m=0.5 kg。【名師點睛】對于實驗我們要明確實驗