高考物理必修1一輪復(fù)習(xí)課時(shí)試題解析第3章試題解析15實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)教案15研究加快度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．學(xué)會(huì)用控制變量法研究物理規(guī)律．2．研究加快度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系．3．掌握靈巧運(yùn)用圖象辦理問題的方法．實(shí)驗(yàn)原理研究加快度a與力F、質(zhì)量M的關(guān)系時(shí)，應(yīng)用的基本方法是__________，即先控制一個(gè)參量——小車的質(zhì)量M不變，議論加快度a與力F的關(guān)系；再控制小盤和砝碼的質(zhì)量不變，即力

F不變，改變小車質(zhì)量

M，議論加快度

a與質(zhì)量

M的關(guān)系．實(shí)驗(yàn)器械打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、復(fù)寫紙片和紙帶、一端有定滑輪的長(zhǎng)木板、小車、小盤、

______電、______、砝碼、

________、導(dǎo)線．實(shí)驗(yàn)步驟一、測(cè)質(zhì)量1．用天平測(cè)出小車和砝碼的總質(zhì)量

M，小盤和砝碼的總質(zhì)量

m，把丈量結(jié)果記錄下．二、儀器安裝及均衡摩擦力2．按圖1把實(shí)驗(yàn)器械安裝好，不過不把懸掛小盤的細(xì)繩系在車上，即不給小車加牽引力．圖13．均衡摩擦力：在長(zhǎng)木板不帶定滑輪的一端下邊墊一塊木板．頻頻挪動(dòng)木板的地點(diǎn)，直至小車拖著紙帶在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)能夠保持__________運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．這時(shí)，小車遇到的摩擦阻力恰巧與小車所受的重力

__________的分力均衡．三、保持小車的質(zhì)量不變，研究

a與F的關(guān)系4．把細(xì)繩系在小車上并繞過定滑輪懸掛小盤，先__________再____________，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列的點(diǎn)，打完點(diǎn)后切斷電，取下紙帶，在紙帶上標(biāo)上紙帶號(hào)碼．5．保持小車和砝碼的質(zhì)量不變，在小盤里放入適當(dāng)?shù)捻来a，把小盤和砝碼的總質(zhì)量m′記錄下，重復(fù)步驟4.在小盤內(nèi)再放入適當(dāng)砝碼，記錄下小盤和砝碼的總質(zhì)量m″，再重復(fù)步驟4，重復(fù)三次，獲得三條紙帶．6．在每條紙帶上都選用一段比較理想的部分，注明計(jì)數(shù)點(diǎn)，丈量計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，算出每條紙帶上的加快度的值，并記錄在表格(一)內(nèi)．表(一)小車受力實(shí)驗(yàn)次數(shù)加快度a/(m·s－2)F/N1234四、保持小盤和砝碼的質(zhì)量不變，研究a與M的關(guān)系7．保持小盤內(nèi)的砝碼個(gè)數(shù)不變，在小車上放上砝碼改變小車的質(zhì)量，讓小車在木板上滑動(dòng)打出紙帶．計(jì)算砝碼和小車的總質(zhì)量M，并由紙帶計(jì)算出小車對(duì)應(yīng)的加快度．改變小車上砝碼的個(gè)數(shù)，重復(fù)步驟7，并將所對(duì)應(yīng)的質(zhì)量和加快度填入表(二)中．表(二)小車和砝碼的實(shí)驗(yàn)次數(shù)加快度a/(m·s－2)總質(zhì)量M/g123數(shù)據(jù)辦理1．需要計(jì)算各樣狀況下所對(duì)應(yīng)的小車加快度，可使用“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的方法：先x在紙帶上注明計(jì)數(shù)點(diǎn)，丈量各計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，依據(jù)公式a＝T2計(jì)算加快度．圖22．(1)依據(jù)表(一)，用縱坐標(biāo)表示加快度a，橫坐標(biāo)表示作使勁F，作使勁的大小F等于小盤和砝碼的總重力，依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在座標(biāo)平面上描出相應(yīng)的點(diǎn)，假如這些點(diǎn)是在一條過原點(diǎn)的直線上，便證了然加快度

a與作使勁

F成正比．如圖

2所示．(2)依據(jù)表(二)．用縱坐標(biāo)表示加快度a，橫坐標(biāo)表示小車和砝碼的質(zhì)量M，依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在座標(biāo)平面上描出相應(yīng)的點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)這些點(diǎn)落在一條近似反比函數(shù)的曲線上．我們猜想，a與可能成反比．為了查驗(yàn)猜想的正確性，再用縱坐標(biāo)表示加快度a，橫坐標(biāo)表示小車和砝碼總質(zhì)量的倒數(shù)，依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在座標(biāo)平面上描出相應(yīng)的點(diǎn)．假如這些點(diǎn)落在一條過原點(diǎn)的直線上，就證了然加快度與質(zhì)量成反比．(如圖3所示)

M圖3注意事項(xiàng)1．必定要做好均衡摩擦力的工作，也就是調(diào)出一個(gè)適合的斜面，使小車的重力沿著斜面方向的分力正好均衡小車遇到的摩擦阻力．在均衡摩擦力時(shí)，不要把懸掛小盤的細(xì)線系在小車上，即不要給小車加任何牽引力，并要讓小車拖著打點(diǎn)的紙帶運(yùn)動(dòng)．2．實(shí)驗(yàn)步驟2、3不需要重復(fù)，即整個(gè)實(shí)驗(yàn)均衡了摩擦力后，不論此后是改變小盤和砝碼的總質(zhì)量仍是改變小車和砝碼的總質(zhì)量，都不需要從頭均衡摩擦力．3．每條紙帶一定在知足小車與車上所加砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤和砝碼的總質(zhì)量的條件下打出．只有這樣，小盤和砝碼的總重力才可視為小車遇到的拉力．4．改變拉力和小車質(zhì)量后，每次開始時(shí)小車應(yīng)盡量湊近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并應(yīng)先接通電，再松開小車，且應(yīng)在小車抵達(dá)滑輪前按住小車．偏差剖析1．質(zhì)量的丈量偏差，紙帶上打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)間隔距離的丈量偏差，拉線或紙帶不與木板平行等都會(huì)造成偏差．2．因?qū)嶒?yàn)原理不完美造成偏差：本實(shí)驗(yàn)頂用小盤和砝碼的總重力取代小車遇到的拉力(實(shí)際上小車遇到的拉力要小于小盤和砝碼的總重力)，存在系統(tǒng)偏差．小盤和砝碼的總質(zhì)量越湊近小車的質(zhì)量，偏差就越大；反之，小盤和砝碼的總質(zhì)量越小于小車的質(zhì)量，偏差就越?。?．均衡摩擦力不正確造成偏差：在均衡摩擦力時(shí)，除了不掛小盤外，其余的都跟正式實(shí)驗(yàn)同樣(比方要掛好紙帶、接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器)，勻速運(yùn)動(dòng)的標(biāo)記是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上各點(diǎn)的距離相等．題型一對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解【例1】如圖4圖4所示的實(shí)驗(yàn)裝置能夠研究加快度與力、質(zhì)量的關(guān)系，小車上固定一個(gè)盒子，盒子內(nèi)盛有沙子．沙桶的總質(zhì)量(包含桶以及桶內(nèi)沙子質(zhì)量)記為m，小車的總質(zhì)量(包含車、盒子及盒內(nèi)沙子質(zhì)量)記為M.(1)考證在質(zhì)量不變的狀況下，加快度與合外力成正比；從盒子中拿出一些沙子，裝入沙桶中，稱量并記錄沙桶的總重力mg，將該力視為合外力F，對(duì)應(yīng)的加快度a則從打下的紙帶上當(dāng)算得出．多次改變合外力F的大小，每次都會(huì)獲得一個(gè)相應(yīng)的加快度．本次實(shí)驗(yàn)中，桶內(nèi)的沙子取自小車中，故系統(tǒng)的總質(zhì)量不變．以合外力F為橫軸，以加快度a為縱軸，畫出a—F圖象，圖象是一條過原點(diǎn)的直線．a(chǎn)—F圖象斜率的物理意義是______________________________________．②你以為把沙桶的總重力mg看作合外力F能否合理？答：________.(填“合理”或“不合理”)③本次實(shí)驗(yàn)中，能否應(yīng)當(dāng)知足M?m這樣的條件？答：________(填“是”或“否”)；原由是_____________________________________．(2)考證在合外力不變的狀況下，加快度與質(zhì)量成反比；保持桶內(nèi)沙子質(zhì)量m不變，在盒子內(nèi)增添或去掉一些沙子，考證加快度與質(zhì)量的關(guān)系．本次實(shí)驗(yàn)中，桶內(nèi)的沙子總質(zhì)量不變，故系統(tǒng)所受的合外力不變．用圖象法辦理數(shù)據(jù)時(shí)，以加快度a為縱軸，應(yīng)當(dāng)以____________的倒數(shù)為橫軸．題型二實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的辦理【例2】某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究物體的加快度與物體的質(zhì)量之間的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，不改變拉力，只改變物體的質(zhì)量，獲得了以下表所示的幾組數(shù)據(jù)，此中第3組數(shù)據(jù)還未算出加快度，但對(duì)應(yīng)當(dāng)組已打出了紙帶，如圖5所示(長(zhǎng)度單位：cm)，圖中各點(diǎn)為每5個(gè)打點(diǎn)選出的計(jì)數(shù)點(diǎn)(兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打點(diǎn)未標(biāo)出)．圖5實(shí)驗(yàn)次數(shù)123456小車質(zhì)量(g)200300400500600700小車加快度2.001.330.790.670.40(m/s2)小車質(zhì)量的5.003.332.502.001.671.00倒數(shù)(－1)g(1)請(qǐng)由紙帶上的數(shù)據(jù)，計(jì)算出缺乏的加快度值并填入表中(小數(shù)點(diǎn)后保存兩位小數(shù))．(2)請(qǐng)?jiān)趫D6中成立適合的坐標(biāo)，將表中各組數(shù)據(jù)用小黑點(diǎn)描在座標(biāo)紙上，并作出光滑的圖線．圖6(3)由圖象得出的結(jié)論是：_______________________________________________________________________________________________________.1．在利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和小車做“研究加快度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，以下說法中正確的是()A．均衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將砝碼盤及盤內(nèi)砝碼經(jīng)過定滑輪系在小車上B．連結(jié)砝碼盤和小車的細(xì)繩應(yīng)跟長(zhǎng)木板保持平行C．均衡摩擦力后，長(zhǎng)木板的地點(diǎn)不可以挪動(dòng)D．小車開釋前應(yīng)湊近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，且應(yīng)先接電再開釋小車2．用如圖7甲所示的裝置做“考證牛頓第二定律”實(shí)驗(yàn)時(shí)，甲同學(xué)依據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出的小車的加快度a和小車所受拉力F的圖象為圖中的直線Ⅰ，乙同學(xué)畫出的a－F圖象為以下圖中的直線Ⅱ.直線Ⅰ、Ⅱ在縱軸或橫軸上的截距較大，顯然高出了偏差范圍，下邊給出了對(duì)于形成這類狀況的四種解說，此中可能正確的選項(xiàng)是()圖7A．實(shí)驗(yàn)前甲同學(xué)沒有均衡摩擦力B．甲同學(xué)在均衡摩擦力時(shí)，把長(zhǎng)木板的尾端抬得過高了C．實(shí)驗(yàn)前乙同學(xué)沒有均衡摩擦力D．乙同學(xué)在均衡摩擦力時(shí)，把長(zhǎng)木板的尾端抬得過高了3．“研究加快度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖8甲所示．圖8(1)在均衡小車與桌面之間摩擦力的過程中，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0.02s，從比較清楚的點(diǎn)起，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離．該小車的加快度a＝________m/s2.(結(jié)果保存兩位有效數(shù)字)(2)均衡摩擦力后，將5個(gè)同樣的砝碼都放在小車上．掛上砝碼盤，而后每次從小車上取一個(gè)砝碼增添到砝碼盤中，丈量小車的加快度．小車的加快度a與砝碼盤中砝碼總重力F的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以下表：砝碼盤中砝碼總重力F(N)加快度2.70a(m·s－2)請(qǐng)依據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出a－F的關(guān)系圖象．(如圖9所示)圖9(3)依據(jù)供給的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的a－F的圖線不經(jīng)過原點(diǎn)．請(qǐng)說明主要原由．4．如圖10所示為某同學(xué)研究加快度與力和質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置，兩個(gè)同樣質(zhì)量的小車放在圓滑水平板上，前端各系一條細(xì)繩，繩的一端越過定滑輪各掛一個(gè)小盤，盤中可放砝碼．兩小車后端各系一條細(xì)繩，一同被夾子夾著使小車靜止．翻開夾子，兩小車同時(shí)開始運(yùn)動(dòng)；關(guān)上夾子，兩小車同時(shí)停下，用刻度尺測(cè)出兩小車的位移，下表是該同學(xué)在幾次實(shí)驗(yàn)中記錄的數(shù)據(jù)．圖10實(shí)驗(yàn)小車質(zhì)小盤質(zhì)車中砝碼盤中砝碼小車位車號(hào)移(cm)次數(shù)量(g)量(g)質(zhì)量(g)質(zhì)量(g)甲501000151501001030乙甲501001027.525010501014乙甲50100018350101010乙請(qǐng)回答下述問題：(1)在每一次實(shí)驗(yàn)中，甲、乙兩車的位移之比等于______之比，請(qǐng)簡(jiǎn)要說明實(shí)驗(yàn)原理________________________________________________________________________；(2)第一次實(shí)驗(yàn)是控制了____________不變的，在實(shí)驗(yàn)偏差范圍內(nèi)可得出結(jié)論是：________________________________________________________________________；(3)第二次實(shí)驗(yàn)是控制了____________不變的，在實(shí)驗(yàn)偏差范圍內(nèi)可得出結(jié)論是：________________________________________________________________________；(4)第三次實(shí)驗(yàn)時(shí)，該同學(xué)先丈量了甲車的位移，再依據(jù)前兩次實(shí)驗(yàn)結(jié)論，計(jì)算出乙車應(yīng)當(dāng)發(fā)生的位移，而后再丈量了乙車的位移，結(jié)果他快樂地發(fā)現(xiàn)，理論的預(yù)知與實(shí)質(zhì)切合得相當(dāng)好．請(qǐng)問，他計(jì)算出的乙車位移應(yīng)當(dāng)是________________．5．某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖11所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究當(dāng)合外力一準(zhǔn)時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)的加快度與其質(zhì)量之間的關(guān)系．圖11(1)由圖中刻度尺讀出兩個(gè)光電門中心之間的距離＝

24cm，由圖

12中游標(biāo)卡尺測(cè)得遮光條的寬度

d＝________

cm.該實(shí)驗(yàn)小組在做實(shí)驗(yàn)時(shí)，將滑塊從圖

11所示地點(diǎn)由靜止開釋，由數(shù)字計(jì)時(shí)器能夠讀出遮光條經(jīng)過光電門

1的時(shí)間

t1，遮光條經(jīng)過光電門

2的時(shí)間

t2，則滑塊經(jīng)過光電門

1時(shí)的剎時(shí)速度的表達(dá)式

v1＝____________，滑塊經(jīng)過光電門

2時(shí)的剎時(shí)速度的表達(dá)式

v2＝________，則滑塊的加快度的表達(dá)式

a＝________.(以上表達(dá)式均用字母表示)圖12(2)在本次實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)小組經(jīng)過改變滑塊質(zhì)量總合做了

6組實(shí)驗(yàn)，獲得如表所示的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．經(jīng)過剖析表中數(shù)據(jù)后，你得出的結(jié)論是

___________________________________.m(g)

a(m/s2)2502.023001.653501.334001.255001.008000.63(3)現(xiàn)需經(jīng)過圖象進(jìn)一步考證你的結(jié)論，請(qǐng)利用表格數(shù)據(jù)，在圖13坐標(biāo)系中描點(diǎn)作出相應(yīng)圖象．圖136．為了研究加快度與力的關(guān)系，使用如圖14所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．此中G1、G2為兩個(gè)光電門，它們與數(shù)字計(jì)時(shí)器相連，當(dāng)滑行器經(jīng)過G1、G2光電門時(shí)，光束被遮擋的時(shí)間t1、

t2都能夠被丈量并記錄．

滑行器連同上邊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，牽引砝碼的質(zhì)量為

m.回答以下問題：圖14(1)實(shí)驗(yàn)開始應(yīng)先調(diào)理氣墊導(dǎo)軌下邊的螺釘，負(fù)氣墊導(dǎo)軌水平，在不增添其余儀器的狀況下，怎樣判斷調(diào)理能否到位？(2)若取M＝0.4g，改變m的值，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，以下m的取值不適合的一個(gè)是________．A．m1＝5gB．m2＝15gC．m3＝40gD．m4＝400g(3)在此實(shí)驗(yàn)中，需要測(cè)得每一個(gè)牽引力對(duì)應(yīng)的加快度，此中求得的加快度的表達(dá)式為：________________(用t1、t2、D、表示)．實(shí)驗(yàn)教案15研究加快度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系【基礎(chǔ)自主落實(shí)】實(shí)驗(yàn)原理控制變量法實(shí)驗(yàn)器械溝通天平刻度尺實(shí)驗(yàn)步驟二、3.勻速直線在斜面方向上三、4.接通電松開小車【熱門題型精析】1例1(1)①M(fèi)＋m②合理③否因?yàn)閷?shí)驗(yàn)的研究對(duì)象是整個(gè)系統(tǒng)，系統(tǒng)遇到的合外力就等于mg(2)M＋m分析(1)將車內(nèi)的沙子轉(zhuǎn)移到桶中，就保證了M＋m不變，即系統(tǒng)的總質(zhì)量不變，研究對(duì)F合mg1象是整個(gè)系統(tǒng)，a＝M＋m＝M＋m，可見a—F圖象斜率的物理意義是M＋m，系統(tǒng)的合外力就等于所懸掛沙桶的重力mg，不用知足M?m這樣的條件．(2)向小車內(nèi)增添或去掉部分沙子，是改變系統(tǒng)的總質(zhì)量M＋m，而系統(tǒng)的合外力仍等于所懸掛沙桶的重力mg，保證了合外力不變．例2(1)0.99(2)看法析圖(3)在拉力一準(zhǔn)時(shí)，物體的加快度與質(zhì)量成反比(與質(zhì)量的倒數(shù)成正比)分析(1)a的計(jì)算利用逐差法xCD－xOAxDE－xABxEF－xBCa＝9T2＝xCD＋xDE＋xEFxOA＋xAB＋xBC92T＝xOF－2xOC9T220.98－2×6.032m/s2＝2×10－9×0.10.99m/s2(2)描點(diǎn)畫圖，以下圖．1(3)由圖象知a－M圖象是一條直線，即在拉力一準(zhǔn)時(shí)，物體的加快度與質(zhì)量成反比．【課時(shí)成效檢測(cè)】1．BCD

[此題考察實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)注意的事項(xiàng)，選項(xiàng)

A中均衡摩擦力時(shí)，不可以將砝碼盤及盤內(nèi)砝碼

(或小桶

)經(jīng)過細(xì)繩系在小車上，

A錯(cuò)；選項(xiàng)

B、C、D

切合正確的操作方法．

]2．BC3．(1)0.16(2)看法析(3)忘掉加入砝碼盤的重力分析(1)由題意可知計(jì)數(shù)間隔T＝5T0＝0.1s.由＝aT2和＝0.16cm＝1.6×10－3m可得a＝0.16m/s2.(2)a－F圖線以下圖．(3)均衡小車與桌面之間的摩擦力，a－F圖象仍不經(jīng)過原點(diǎn)，可