高一物理人教版必修一實(shí)驗(yàn)檢測4-2實(shí)驗(yàn)探究加速度與力質(zhì)量的關(guān)系

實(shí)驗(yàn)典例突破實(shí)驗(yàn)操作【典例1】在研究作用力F一定時,小車的加速度a與小車(含砝碼)質(zhì)量M的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)安裝的實(shí)驗(yàn)裝置和設(shè)計的實(shí)驗(yàn)步驟如下:A.用天平稱出小車和槽碼的質(zhì)量B.按圖安裝好實(shí)驗(yàn)器材C.把輕繩系在小車上并繞過定滑輪懸掛槽碼D.將電磁打點(diǎn)計時器接在6V電壓的蓄電池上,接通電源,釋放小車,打點(diǎn)計時器在紙帶上打下一系列點(diǎn),并在紙帶上標(biāo)明小車質(zhì)量E.保持槽碼的質(zhì)量不變,增加小車上的砝碼個數(shù),并記錄每次增加后的M值,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)F.分析每條紙帶,測量并計算出加速度的值G.作aM關(guān)系圖像,并由圖像確定a與M的關(guān)系(1)請改正實(shí)驗(yàn)裝置圖中的錯誤。①電磁打點(diǎn)計時器位置____________________________________________。

②小車位置______________________________________________________。

③滑輪位置______________________________________________________。

(2)該同學(xué)漏掉的重要實(shí)驗(yàn)步驟是__________,該步驟應(yīng)排在步驟__________之后。

(3)在上述步驟中,有錯誤的是步驟__________,應(yīng)把__________改為__________。

(4)在上述步驟中,處理不恰當(dāng)?shù)氖遣襟E__________,應(yīng)把__________改為__________。

【解析】(1)①電磁打點(diǎn)計時器應(yīng)固定在長木板無滑輪的一端,且應(yīng)靠右端;②釋放小車時,小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計時器;③連接小車的細(xì)繩應(yīng)平行于木板,故應(yīng)調(diào)節(jié)滑輪位置使細(xì)繩平行于木板。(2)實(shí)驗(yàn)時應(yīng)平衡摩擦力,使小車所受重力沿木板方向的分力與小車所受摩擦力平衡,故應(yīng)墊高長木板右端以平衡摩擦力。實(shí)驗(yàn)中把槽碼的重力看成與小車所受拉力大小相等,沒有考慮摩擦力,故必須平衡摩擦力且應(yīng)排在步驟B之后。(3)步驟D中電磁打點(diǎn)計時器接在6V電壓的蓄電池上將無法工作,必須接在交流電源上。(4)步驟G中作aM關(guān)系圖像,得到的是曲線,很難進(jìn)行正確的判斷,必須“化曲為直”,改作aQUOTE關(guān)系圖像。答案:(1)①應(yīng)靠右端②應(yīng)靠近打點(diǎn)計時器③應(yīng)使細(xì)繩平行于木板(2)平衡摩擦力B(3)D6V電壓的蓄電池4～6V交流電源(4)G作aM關(guān)系圖像作aQUOTE關(guān)系圖像數(shù)據(jù)處理【典例2】某同學(xué)設(shè)計了一個探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m關(guān)系的實(shí)驗(yàn),圖甲為實(shí)驗(yàn)裝置簡圖。(交流電的頻率為50Hz)實(shí)驗(yàn)次數(shù)12345678小車加速度a/(m·s2)1.901.721.491.251.000.750.500.30小車質(zhì)量m/kg0.250.290.330.400.500.711.001.67QUOTE/kg14.003.453.032.502.001.411.000.60(1)圖乙為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶,根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為________m/s2。(保留兩位有效數(shù)字)

(2)保持砂和砂桶質(zhì)量不變,改變小車質(zhì)量m,見表格:請在圖丙給出的方格坐標(biāo)紙中畫出aQUOTE圖線,并根據(jù)圖線判定小車加速度a與質(zhì)量的倒數(shù)QUOTE之間的關(guān)系是________。

(3)保持小車質(zhì)量m不變,改變砂和砂桶質(zhì)量M,該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了加速度a隨合力F變化的圖線如圖丁所示。該圖線不通過原點(diǎn),其主要原因是__。

【解析】(1)根據(jù)紙帶數(shù)據(jù)可知Δx=0.51×102m,T=2×0.02s=0.04s,所以a=QUOTE≈3.2m/s2。(2)aQUOTE圖線如圖所示。aQUOTE圖線為過原點(diǎn)的直線,說明小車加速度a與質(zhì)量的倒數(shù)QUOTE之間是正比關(guān)系。(3)根據(jù)圖