[高一理化生]實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系習(xí)題解析

1、Luodingsguyanzhongxue juanzihjh實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系一、選擇題1為了更直觀地反映物體的加速度a與物體質(zhì)量m的關(guān)系，往往用二者的關(guān)系圖象表示出來，該關(guān)系圖象應(yīng)選()Aam圖象Bma圖象Ca圖象 D.a圖象答案C解析在作用力相同的情況下，質(zhì)量越大，速度的變化越慢，加速度越小，兩者可能成反比，則用a圖象更容易判斷2如果a圖象是通過原點的一條直線，則說明()A物體的加速度a與質(zhì)量m成正比B物體的加速度a與質(zhì)量m成反比C物體的質(zhì)量m與加速度a成正比D物體的質(zhì)量m與加速度a成反比答案B解析a圖象是通過原點的一條直線，則a與成正比，則加速度a與質(zhì)量m成反比，A項錯誤

2、，B項正確物體的質(zhì)量為定值，故C、D選項錯誤3在利用打點計時器和小車做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗時，下列說法中正確的是()A平衡摩擦力時，應(yīng)將砝碼盤及盤內(nèi)砝碼通過定滑輪拴在小車上B連接砝碼盤和小車的細繩應(yīng)與長木板保持平行C平衡摩擦力后，長木板的位置不能移動D小車釋放前應(yīng)靠近打點計時器，且應(yīng)先接通電源再釋放小車答案BCD解析本實驗先平衡摩擦力而后再把懸掛小盤的細繩系在小車上，所以A選項錯誤4在“驗證牛頓第二定律”的實驗中，在研究加速度a與小車的質(zhì)量M的關(guān)系時，由于沒有注意始終滿足Mm的條件，結(jié)果得到的圖象應(yīng)是圖中的()答案D解析在本實驗中，小車的加速度a，則繩子的張力F，在研究加速度跟

3、小車質(zhì)量M的關(guān)系時，保持m不變，若橫軸為1/(Mm)，則a1/(Mm)圖象應(yīng)是過原點的直線，當(dāng)滿足Mm時，m可以忽略不計，a，a1/M圖象還可以滿足圖象是過原點的直線；當(dāng)小車的質(zhì)量較小，不滿足Mm時，斜率將變小，圖象便發(fā)生彎曲故選D.二、非選擇題5如圖所示的是做探究牛頓第二定律實驗中打出的一條紙帶，相鄰記數(shù)點的時間間隔為T，間距x1、x2、x3xn已測量出(1)請寫出三個不同的計算加速度的表達式(2)甲、乙兩同學(xué)用同一裝置做實驗，畫出了各自的aF圖象(如圖所示)這兩個同學(xué)在做實驗時，采用的哪一個物理量不同？試比較其大小答案(1)(x2x1)/T2(x4x1)(x6x5x4)(x3x2x1)(2

4、)兩者所用的小車和砝碼的總質(zhì)量不同，且m甲<m乙解析圖象問題的分析要注意圖象的截距及斜率的物理意義(1)利用x1、x2兩段，由xaT2得a(x2x1)/T2因為x2x1aT2，x3x2aT2，x4x3aT2，所以x4x13aT2故a(x4x1)同理a(x5x2)(x6x3)所以3a(x4x1)(x5x2)(x6x3)即a(x6x5x4)(x3x2x1)(2)在aF圖象上，對應(yīng)F相同時，由圖象可知a甲>a乙，F(xiàn)相同時加速度與質(zhì)量成反比，則m甲<m乙，即甲、乙兩同學(xué)的實驗所用小車和砝碼的總質(zhì)量不同，且m甲<m乙6某位同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌裝置做“探究加速度與物體所受力的關(guān)系”的實

5、驗中，記錄了有關(guān)數(shù)值，如下表所示：砝碼質(zhì)量/(g)拉力近似值(g10m/s2)光電門1記錄時間/(s)(遮光條寬度1cm)滑塊速度v1(m/s)50.038100.027150.022200.019光電門2記錄時間/(s)(遮光條寬度1cm)滑塊速度v2(m/s)光電門1、2間距離/(cm)滑塊加速度a(m/s2)0.030200.021200.017200.01520請你幫助他：(1)填好表格中的有關(guān)數(shù)據(jù)(2)畫出aF圖象(3)由圖象得到什么結(jié)論？答案(1)拉力近似值/Nv1v2a0.050.260.330.10.100.370.470.20.150.450.580.30.200.530.6

6、60.4(2)如圖所示(3)由圖象是一條直線說明，加速度與物體所受的合外力成正比7在“驗證牛頓運動定律”的實驗中，采用如圖所示的實驗裝置，小車及車中砝碼的質(zhì)量用M表示，盤及盤中砝碼的質(zhì)量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動的紙帶打上的點計算出(1)當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足_時，才可以認為繩對小車的拉力大小等于盤及盤中砝碼的重力(2)一組同學(xué)在做加速度與質(zhì)量的關(guān)系實驗時，保持盤及盤中砝碼的質(zhì)量一定，改變小車及車中砝碼的質(zhì)量，測出相應(yīng)的加速度，采用圖象法處理數(shù)據(jù)為了比較容易地檢查出加速度a與質(zhì)量M的關(guān)系，應(yīng)該做a與_的圖象(3)如圖(a)，甲同學(xué)根據(jù)測量數(shù)據(jù)做出的aF圖線，說明實驗存在的問題是_(4

7、)乙、丙同學(xué)用同一裝置做實驗，畫出了各自得到的aF圖線，如圖(b)所示，兩個同學(xué)做實驗時的哪一個物理量取值不同？答案(1)Mm(2)(3)平衡摩擦力時木板傾角過大(4)兩小車及車上砝碼的總質(zhì)量不同解析(1)只有M與m滿足Mm才能使繩對小車的拉力近似等于盤及盤中砝碼的重力(2)由于a，所以a圖象應(yīng)是一條過原點的直線，所以數(shù)據(jù)處理時，常作出a與的圖象(3)平衡摩擦力時木板傾角過大(4)兩小車及車上的砝碼的總質(zhì)量不同時，aF圖象的斜率也就不同8(2009·濰坊模擬)為了探究加速度與力的關(guān)系，使用如圖所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進行實驗其中G1、G2為兩個光電門，它們與數(shù)字計時器相連，當(dāng)滑行器通過G1

8、、G2光電門時，光束被遮擋的時間t1、t2都可以被測量并記錄，滑行器連同上面固定的一條形擋光片的總質(zhì)量為M，擋光片寬度為D，光電門間距離為x，牽引砝碼的質(zhì)量為m.回答下列問題：(1)實驗開始應(yīng)先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺釘，使氣墊導(dǎo)軌水平，在不增加其他儀器的情況下，如何判定調(diào)節(jié)是否到位？答：_(2)若取M0.4kg，改變m的值，進行多次實驗，以下m的取值不合適的一個是_Am15g Bm215gCm340g Dm4400g(3)在此實驗中，需要測得每一個牽引力對應(yīng)的加速度，其中求得的加速度的表達式為：_.(用t1、t2、D、x表示)答案(1)取下牽引砝碼，M放在任意位置都不動；或取下牽引砝碼，輕推滑行

9、器M，數(shù)字計時器記錄每一個光電門的光束被擋的時間t都相等(2)D(3)a解析(1)如果氣墊導(dǎo)軌水平，則不掛砝碼時，M應(yīng)能在任意位置靜止不動，或推動M后能使M勻速運動(2)應(yīng)滿足Mm，故m4400g不合適(3)由v1，v2，vv2ax可得：a.9如圖(a)為實驗中用打點計時器打出的一條較理想的紙帶，紙帶上A、B、C、D、E、F、G為七個相鄰的計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間的時間間隔是0.1s，距離如圖，單位是cm，小車的加速度是_m/s2，在驗證質(zhì)量一定時加速度a和合外力F的關(guān)系時，某學(xué)生根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了如圖所示的aF圖象，其原因是_答案1.60平衡摩擦力過度解析a的計算利用逐差法a×1021

10、.60(m/s2)10(2009·廣東省實驗中學(xué)模擬)現(xiàn)要驗證“當(dāng)質(zhì)量一定時，物體運動的加速度與它所受的合外力成正比”這一物理規(guī)律給定的器材如下：一傾角可以調(diào)節(jié)的長斜面(如圖)、小車、計時器一個、米尺(1)填入適當(dāng)?shù)墓交蛭淖郑晟埔韵聦嶒灢襟E(不考慮摩擦力的影響)：讓小車自斜面上方一固定點A1從靜止開始下滑至斜面底端A2，記下所用的時間t.用米尺測量A1與A2之間的距離x，則小車的加速度a_.用米尺測量A1相對于A2的高度h.設(shè)小車所受重力為mg，則小車所受合外力F_.改變_，重復(fù)上述測量以h為橫坐標(biāo)，1/t2為縱坐標(biāo)，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作圖如能得到一條過原點的直線，則可以驗證“當(dāng)質(zhì)量一

11、定時，物體運動的加速度與它所受的合外力成正比”這一規(guī)律(2)在“驗證牛頓第二定律”的實驗中，實驗裝置如圖甲所示，有一位同學(xué)通過實驗測量作出了圖乙中的A圖線試分析A圖線不通過坐標(biāo)原點的原因是_；A圖線上部彎曲的原因是_答案(1)mg斜面傾角(或h的數(shù)值)(2)沒有平衡摩擦力或平衡不夠未滿足鉤碼質(zhì)量m遠小于小車質(zhì)量M解析(1)由xat2得：a小車在斜面上受重力和支持力作用，其合力Fmgsinmg改變小車所受外力來研究加速度與力的關(guān)系，改變受力又是通過改變斜面傾角或斜面高度h來實現(xiàn)的(2)沒有平衡摩擦力或摩擦力平衡不夠，未滿足拉車的鉤碼質(zhì)量m遠小于小車質(zhì)量M.11如圖甲所示，用水平力F拉動物體在水平面上做加速直線運動，當(dāng)改變拉力的大小時，物體運動的加速度a也隨之變化，a和F的關(guān)系如圖乙所示，取g10m/s2.(1)根據(jù)圖線所給的信息，求物體的質(zhì)量及物體與水平面間的動摩擦因數(shù)(2)若改用質(zhì)量是原來2倍的同種材料的物體，請在圖乙的坐標(biāo)系上畫出這種情況下的aF圖線(要求寫出作圖的根據(jù))答案(1)0.20(2)見解析解析(1)根據(jù)牛頓第二定律：Fmgma，所以aFg.可見aF圖象為一條直線，直線的斜度k2.0kg1，解