第四章2實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系

1、.第四章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律2 實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系1如下圖為某同學(xué)所安裝的“驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)裝置，在圖示狀態(tài)下開(kāi)場(chǎng)做實(shí)驗(yàn)，該同學(xué)的裝置和操作中的主要錯(cuò)誤是至少寫(xiě)出三個(gè)錯(cuò)誤：1_2_3_解：由圖可知，本實(shí)驗(yàn)存在以下錯(cuò)誤：長(zhǎng)木板右端未墊高以平衡摩擦力或沒(méi)有平衡摩擦力；錯(cuò)用了直流電源或應(yīng)該用交流電；牽引小車(chē)的細(xì)線與板不平行；開(kāi)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，小車(chē)離滑輪太近或小車(chē)離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太遠(yuǎn)、牽引小車(chē)的細(xì)線太短；鉤碼不能滿足遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量的條件，應(yīng)換用沙桶只說(shuō)換用桶不給分，必須說(shuō)明原因才行答案：1長(zhǎng)木板右端未墊高以平衡摩擦力2錯(cuò)用了直流電源3牽引小車(chē)的細(xì)線與板不平行2“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置

2、如圖甲所示圖甲圖乙1在平衡小車(chē)與桌面之間摩擦力的過(guò)程中，打出了一條紙帶如圖乙所示計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02 s，從比較明晰的點(diǎn)起，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，量出并標(biāo)出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的間隔 該小車(chē)的加速度a_ m/s2.2平衡摩擦力后，將5個(gè)一樣的砝碼都放在小車(chē)上掛上砝碼盤(pán)，然后每次從小車(chē)上取一個(gè)砝碼添加到砝碼盤(pán)中，測(cè)量小車(chē)的加速度小車(chē)的加速度a與砝碼盤(pán)中砝碼總重力F的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：砝碼盤(pán)中砝碼總重力F/N0.1960.3920.5880.7840.980加速度a/m·s20.691.181.662.182.70請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在如下圖坐標(biāo)系中作出aF的關(guān)系圖象3根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出

3、的aF圖線不通過(guò)原點(diǎn)請(qǐng)說(shuō)明主要原因解析：1由題意可知計(jì)數(shù)間隔T5T00.1 s.由題圖乙可知x0.16 cm1.6×103 m，由xaT2可得a0.16 m/s2.2aF圖線如下圖3平衡小車(chē)與桌面之間的摩擦力后，aF圖象仍不通過(guò)原點(diǎn)，可能是在計(jì)算F時(shí)忘記參加砝碼盤(pán)的重力，使作出的圖象向左平移造成的 答案：10.162見(jiàn)解析圖3計(jì)算F時(shí)忘記參加砝碼盤(pán)的重力3在“探究加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，采用如下圖的裝置圖進(jìn)展實(shí)驗(yàn)：1實(shí)驗(yàn)中，需要在木板的右端墊上一個(gè)小木塊，其目的_；2在實(shí)驗(yàn)操作中，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是_填序號(hào)A實(shí)驗(yàn)中，假設(shè)要將砝碼包括砝碼盤(pán)的重力大小作為小車(chē)所受拉力F的大小應(yīng)讓

4、小車(chē)質(zhì)量遠(yuǎn)大于砝碼包括砝碼盤(pán)的重力B實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先放開(kāi)小車(chē)，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源C每改變一次小車(chē)的質(zhì)量，都需要改變墊入的小木塊的厚度D先保持小車(chē)質(zhì)量不變，研究加速度與力的關(guān)系；再保持小車(chē)受力不變，研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，最后歸納出加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系3如圖為研究“在外力一定的條件下，小車(chē)的加速度與其質(zhì)量的關(guān)系時(shí)所得的實(shí)驗(yàn)圖象，橫坐標(biāo)m為小車(chē)上砝碼的質(zhì)量設(shè)圖中直線的斜率為k，在縱軸上的截距為b，假設(shè)牛頓定律成立，那么小車(chē)的質(zhì)量為_(kāi)解析：1實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們認(rèn)為繩子的拉力是小車(chē)受到的合外力，為到達(dá)這個(gè)目的，我們先要將帶有滑輪的木板另一端墊起，目的是平衡摩擦力2把M、m看成一個(gè)整體，根據(jù)牛頓第二定律：m

5、gMma，對(duì)M分析可得繩子的拉力為：FMa，聯(lián)立解得：FMa，知當(dāng)砝碼總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊質(zhì)量時(shí)，滑塊所受的拉力等于砝碼的總重力，所以應(yīng)滿足的條件是砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量，故A正確；使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，都應(yīng)該先翻開(kāi)電源，后釋放紙帶，故B錯(cuò)誤；由于平衡摩擦力之后有Mgsin Mgcos ，故tan ，與重物的質(zhì)量無(wú)關(guān)，所以不用再次平衡摩擦力，故C錯(cuò)誤；本實(shí)驗(yàn)采用控制變量法，先保持小車(chē)質(zhì)量不變，研究加速度與力的關(guān)系；再保持小車(chē)受力不變，研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，最后歸納出加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，故D正確3對(duì)小車(chē)，根據(jù)牛頓第二定律得：FmMa，變形得：m，在m圖象中，圖線的斜率表示，那么k，在m圖象中

6、圖象的截距為：b，可得：MFb.答案：1平衡摩擦力2AD3m4為了探究質(zhì)量一定時(shí)加速度與力的關(guān)系，一同學(xué)設(shè)計(jì)了如下圖的實(shí)驗(yàn)裝置其中M為帶滑輪的小車(chē)的質(zhì)量，m為砂和砂桶的質(zhì)量滑輪質(zhì)量不計(jì)1實(shí)驗(yàn)時(shí)，一定要進(jìn)展的操作是_A用天平測(cè)出砂和砂桶的質(zhì)量B將帶滑輪的長(zhǎng)木板右端墊高，以平衡摩擦力C小車(chē)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先接通電源，再釋放小車(chē)，打出一條紙帶，同時(shí)記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)D改變砂和砂桶的質(zhì)量，打出幾條紙帶E為減小誤差，實(shí)驗(yàn)中一定要保證砂和砂桶的質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量M2該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中得到如下圖的一條紙帶兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有兩個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器采用的是頻率為50 Hz的交流電，根據(jù)紙帶可求出小車(chē)的加速

7、度為_(kāi) m/s2結(jié)果保存兩位有效數(shù)字3以彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F為橫坐標(biāo)，加速度為縱坐標(biāo)，畫(huà)出的aF圖象是一條直線，圖線與橫坐標(biāo)的夾角為，求得圖線的斜率為k，那么小車(chē)的質(zhì)量為_(kāi)A2tan B.CkD.解析：1此題拉力可以由彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出，不需要用天平測(cè)出砂和砂桶的質(zhì)量，也就不需要使小桶包括砂的質(zhì)量遠(yuǎn)小于車(chē)的總質(zhì)量，故A、E錯(cuò)誤；該題是彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出拉力，從而表示小車(chē)受到的合外力，故需要將帶滑輪的長(zhǎng)木板右端墊高，以平衡摩擦力，同時(shí)保持彈簧測(cè)力計(jì)及其連接線與長(zhǎng)木板平行，故B正確；運(yùn)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放紙帶，該實(shí)驗(yàn)探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系，要記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，故C正確；改

8、變砂和砂桶質(zhì)量，即改變拉力的大小，打出幾條紙帶，研究加速度隨F變化關(guān)系，故D正確2由于兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有兩個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出，故兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.06 s，由xaT2可得：a m/s21.3 m/s2；3根據(jù)牛頓第二定律：2Fma，aF，對(duì)aF圖來(lái)說(shuō)，圖象的斜率k，故小車(chē)質(zhì)量為m，故A、B、C錯(cuò)誤，D正確答案：1BCD21.33D5.某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下圖的裝置來(lái)探究加速度與力的關(guān)系彈簧測(cè)力計(jì)固定在一適宜的木板上，桌面的右邊緣固定一支外表光滑的鉛筆以代替定滑輪，細(xì)繩的兩端分別與彈簧測(cè)力計(jì)的掛鉤和礦泉水瓶連接在桌面上畫(huà)出兩條平行線MN、PQ，并測(cè)出間距d.開(kāi)場(chǎng)時(shí)將木板置于MN處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到

9、木板剛剛開(kāi)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)為止，記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F0，以此表示滑動(dòng)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，記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F1，然后釋放木板，并用秒表記下木板運(yùn)動(dòng)到PQ處的時(shí)間t.1木板的加速度可以用d、t表示為a_；為了減少測(cè)量加速度的偶爾誤差可以采用的方法是一種即可_.2改變瓶中水的質(zhì)量重復(fù)實(shí)驗(yàn)，確定加速度a與彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F1的關(guān)系以下圖象能表示該同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是_3多項(xiàng)選擇用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，它的優(yōu)點(diǎn)是_A可以改變滑動(dòng)摩擦力的大小B可以更方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)C可以比較準(zhǔn)確地測(cè)出摩擦力的大小D可以獲得更大的加速度以進(jìn)步實(shí)驗(yàn)精度解析：1由dat2可知a