2019版高考物理總復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新增分 專題四 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系學(xué)案
《2019版高考物理總復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新增分 專題四 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系學(xué)案》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2019版高考物理總復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新增分 專題四 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系學(xué)案(18頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、 實(shí)驗(yàn)四 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1.學(xué)會(huì)用控制變量法探究物理規(guī)律。 2.探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。 3.學(xué)會(huì)利用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法。 4.學(xué)會(huì)近似代替法的思想。 二、實(shí)驗(yàn)原理 1.當(dāng)質(zhì)量一定時(shí),研究加速度與合外力的關(guān)系a∝F合。 2.當(dāng)合外力一定時(shí),研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系a∝。 三、實(shí)驗(yàn)器材 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、復(fù)寫(xiě)紙片、小車(chē)、一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板、小盤(pán)、砝碼、夾子、細(xì)繩、低壓交流電源、導(dǎo)線、天平(帶有一套砝碼)、刻度尺。 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1.稱量質(zhì)量:用天平測(cè)量小盤(pán)的質(zhì)量m0和小車(chē)的質(zhì)量M。 2.儀器安裝:按照如圖所示裝置把實(shí)驗(yàn)器材安
2、裝好,只是不把懸掛小盤(pán)的細(xì)線系在小車(chē)上(即不給小車(chē)牽引力)。 3.平衡摩擦力:在長(zhǎng)木板的不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木塊,使小車(chē)在斜面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)。 4.?dāng)?shù)據(jù)計(jì)算和記錄 (1)保持小車(chē)的質(zhì)量不變:把小車(chē)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,掛上小盤(pán)和砝碼,先接通電源,再讓小車(chē)拖著紙帶在木板上勻加速下滑,打出一條紙帶。計(jì)算小盤(pán)和砝碼的重力,即為小車(chē)所受的合力,由紙帶計(jì)算出小車(chē)的加速度,并把力和對(duì)應(yīng)的加速度填入表(一)中。改變小盤(pán)內(nèi)砝碼的個(gè)數(shù),并多做幾次。 (2)保持小盤(pán)內(nèi)的砝碼個(gè)數(shù)不變:在小車(chē)上放上砝碼改變小車(chē)的質(zhì)量,讓小車(chē)在木板上滑動(dòng)打出紙帶。計(jì)算砝碼和小車(chē)的總質(zhì)量M,并由紙帶計(jì)算出小車(chē)對(duì)應(yīng)的加速
3、度,并將所對(duì)應(yīng)的質(zhì)量和加速度填入表(二)中。改變小車(chē)上砝碼的個(gè)數(shù),并多做幾次。 表(一) 實(shí)驗(yàn)次數(shù) 加速度a/(m·s-2) 小車(chē)受力F/N 1 2 3 … 表(二) 實(shí)驗(yàn) 次數(shù) 加速度 a/(m·s-2) 小車(chē)和砝碼的 總質(zhì)量M/kg 小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量 的倒數(shù)/kg-1 1 2 3 … 五、數(shù)據(jù)處理 1.計(jì)算加速度:先在紙帶上標(biāo)明計(jì)數(shù)點(diǎn),測(cè)量各計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離,根據(jù)逐差法計(jì)算各條紙帶對(duì)應(yīng)的加速度。 2.作圖象找關(guān)系:根據(jù)記錄的各組對(duì)應(yīng)的加速度
4、a與小車(chē)所受牽引力F,建立直角坐標(biāo)系,描點(diǎn)畫(huà)a-F圖象。如果圖象是一條過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線,便證明加速度與作用力成正比。再根據(jù)記錄的各組對(duì)應(yīng)的加速度a與小車(chē)和小車(chē)上砝碼總質(zhì)量M,建立直角坐標(biāo)系,描點(diǎn)畫(huà)a-圖象,如果圖象是一條過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線,就證明了加速度與質(zhì)量成反比。
六、誤差分析
1.系統(tǒng)誤差
以小車(chē)、小盤(pán)和砝碼整體為研究對(duì)象得mg=(M+m)a
以小車(chē)為研究對(duì)象得F=Ma,求得
F=·mg=·mg 5、均勻。
(2)質(zhì)量測(cè)量以及計(jì)數(shù)點(diǎn)間距測(cè)量不準(zhǔn)確,故要采取多次測(cè)量取平均值。
(3)作圖不準(zhǔn)確,故在描點(diǎn)作圖時(shí),要用坐標(biāo)紙,使盡量多的點(diǎn)落在直線上,不在直線上的點(diǎn)均勻分布兩側(cè),舍去偶然誤差較大的點(diǎn)。
七、注意事項(xiàng)
1.平衡摩擦力:平衡摩擦力時(shí),要調(diào)出一個(gè)合適的斜面,使小車(chē)的重力沿著斜面方向的分力正好平衡小車(chē)受的摩擦阻力。此時(shí),不要把懸掛小盤(pán)的細(xì)線系在小車(chē)上,即不要給小車(chē)加任何牽引力,要讓小車(chē)拖著紙帶運(yùn)動(dòng)。
2.實(shí)驗(yàn)條件:M?m。只有如此,小盤(pán)和砝碼的總重力才可視為小車(chē)受到的拉力。
3.一先一后一按住:改變拉力和小車(chē)質(zhì)量后,每次開(kāi)始時(shí),小車(chē)應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,并應(yīng)先接通電源,再放開(kāi)小 6、車(chē),且應(yīng)在小車(chē)到達(dá)定滑輪前按住小車(chē)。
4.作圖:作圖時(shí),兩坐標(biāo)軸的比例要適當(dāng),要使盡可能多的點(diǎn)落在所作直線上,不在直線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能對(duì)稱地分布在所作直線兩側(cè)。
考點(diǎn)1 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)
[例1] (2017·遼寧葫蘆島六校聯(lián)考)如圖1所示,為“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)裝置,數(shù)字化信息系統(tǒng)可以獲得小車(chē)加速度a與鉤碼的質(zhì)量及小車(chē)和砝碼的質(zhì)量對(duì)應(yīng)關(guān)系圖。鉤碼的質(zhì)量為m1,小車(chē)和砝碼的質(zhì)量為m2,重力加速度為g。
(1)下列說(shuō)法中正確的是________。
A.每次在小車(chē)上加減砝碼時(shí),應(yīng)重新平衡摩擦力
B.實(shí)驗(yàn)時(shí)若用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)先釋放小車(chē)后接通電源
C.本實(shí)驗(yàn)m2 7、應(yīng)遠(yuǎn)小于m1
D.在用圖象探究加速度與質(zhì)量關(guān)系時(shí),應(yīng)作a-圖象
(2)實(shí)驗(yàn)時(shí),某同學(xué)由于疏忽,遺漏了平衡摩擦力這一步驟,測(cè)得F=m1g,作出a-F圖象,他可能作出圖2中________(填“甲”“乙”或“丙”)圖線。此圖線的AB段明顯偏離直線,造成此誤差的主要原因是________。
A.小車(chē)與軌道之間存在摩擦
B.導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)
C.鉤碼的總質(zhì)量太大
D.所用小車(chē)的質(zhì)量太大
(3)實(shí)驗(yàn)時(shí),某同學(xué)遺漏了平衡摩擦力這一步驟,若軌道水平,他測(cè)量得到的a-圖象如圖3。設(shè)圖中直線的斜率為k,在縱軸上的截距為b,則小車(chē)與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=________,鉤碼的質(zhì)量m1=___ 8、_____。
(4)實(shí)驗(yàn)中打出的紙帶如圖4所示。相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間是0.1 s,由此可以算出小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度是______m/s2。
解析 (1)根據(jù)平衡摩擦力原理可得μmgcosθ=mgsinθ,即只要滿足μ=tanθ即可,所以重新加減砝碼時(shí)不需要重新平衡摩擦力,A錯(cuò)誤;為了得到更多的數(shù)據(jù),應(yīng)該先接通電源,后釋放紙帶,B錯(cuò)誤;為了保證鉤碼的重力等于細(xì)繩的拉力,鉤碼的質(zhì)量m1應(yīng)遠(yuǎn)小于小車(chē)和砝碼的質(zhì)量m2,故C錯(cuò)誤;在用圖象探究加速度與質(zhì)量關(guān)系時(shí),為了得出線性關(guān)系,應(yīng)作a-圖象,故D正確。
(2)遺漏了平衡摩擦力這一步驟,就會(huì)出現(xiàn)當(dāng)有拉力時(shí),物體不動(dòng)的情況,故圖線為丙。當(dāng)不滿足m1? 9、m2時(shí),隨m1的增大物體的加速度a逐漸減小,故圖象彎曲的原因是:所掛鉤碼的總質(zhì)量太大,不滿足鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量,故C正確。
(3)根據(jù)牛頓第二定律可知,m1g-μm2g=m2a;結(jié)合-a圖象,可得:=+a,設(shè)圖中直線的斜率為k,在縱軸上的截距為b,因此鉤碼的質(zhì)量m1=,小車(chē)與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=。
(4)根據(jù)逐差法知
a== m/s2=0.46 m/s2。
答案 (1)D (2)丙 C (3) (4)0.46
(1)在本實(shí)驗(yàn)中,必須平衡摩擦力,在平衡摩擦力時(shí),不要把鉤碼系在小車(chē)上,即不要給小車(chē)加任何牽引力,讓小車(chē)拖著打點(diǎn)的紙帶運(yùn)動(dòng)。
(2)安裝器材時(shí),要調(diào)整滑輪的高 10、度,使拴小車(chē)的細(xì)繩與斜面平行,且連接小車(chē)和盤(pán)應(yīng)在平衡摩擦力之后。
(3)改變小車(chē)的質(zhì)量或拉力的大小時(shí),改變量應(yīng)盡可能大一些,但應(yīng)滿足鉤碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)和車(chē)上砝碼的總質(zhì)量。鉤碼的總質(zhì)量不要超過(guò)小車(chē)和車(chē)上砝碼總質(zhì)量的10%。
(4)改變拉力和小車(chē)質(zhì)量后,每次開(kāi)始時(shí)小車(chē)應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,并應(yīng)先接通電源,再放開(kāi)小車(chē),且應(yīng)在小車(chē)到達(dá)滑輪前按住小車(chē)。
(5)在探究F不變,a與M的關(guān)系時(shí)應(yīng)畫(huà)a-的關(guān)系圖象,在探究M不變,a與F的關(guān)系圖象時(shí),斜率表示小車(chē)質(zhì)量的倒數(shù)。
(2017·天津和平區(qū)檢測(cè))小王同學(xué)在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時(shí),小車(chē)及砝碼的質(zhì)量用M表示,砂桶及砂的質(zhì)量用m表示,小 11、車(chē)的加速度可由小車(chē)后拖動(dòng)的紙帶計(jì)算出。
(1)往砂桶中加入一定量的砂子,當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足________時(shí),可近似認(rèn)為繩對(duì)小車(chē)的拉力大小等于砂桶和砂的重力;在釋放小車(chē)________(填“之前”或“之后”)接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源,在紙帶上打出一系列的點(diǎn)。
(2)在平衡摩擦力后,他用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶的一段如圖所示,該紙帶上相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未標(biāo)出,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用交流電的頻率是50 Hz,則小車(chē)的加速度大小是________m/s2,當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度是________m/s。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)
(3)小張同學(xué)用同一裝置做實(shí)驗(yàn),他們倆在同一坐標(biāo)系中畫(huà)出 12、的a-F關(guān)系圖線如圖所示,小張和小王同學(xué)做實(shí)驗(yàn),哪—個(gè)物理量是不同的________。
答案 (1)m?M 之前 (2)0.390 0.377 (3)小車(chē)及砝碼的質(zhì)量
解析 (1)小車(chē)實(shí)際的加速度為a=,繩子拉力為F=Ma=,因此只有當(dāng)m?M時(shí),拉力F才近似等于mg;實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先接通電源再釋放小車(chē)。
(2)a==0.390 m/s2,vB=≈0.377 m/s。
(3)圖線的斜率為小車(chē)及砝碼的質(zhì)量的倒數(shù),因此小車(chē)及砝碼的質(zhì)量不同。
考點(diǎn)2 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)
1.完善原實(shí)驗(yàn)
由于細(xì)繩對(duì)小車(chē)的拉力并不完全等于砝碼和小盤(pán)的總 13、重力,所以實(shí)驗(yàn)中存在系統(tǒng)誤差。在探究質(zhì)量一定,加速度與力的關(guān)系時(shí),可以研究“砝碼和小盤(pán)”與“小車(chē)和砝碼”組成的系統(tǒng),實(shí)驗(yàn)操作時(shí)還可將小盤(pán)中的一部分砝碼移至小車(chē)上,這樣就達(dá)到了系統(tǒng)的總質(zhì)量一定而改變拉力的目的;在探究力一定,加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí),同樣選系統(tǒng)為研究對(duì)象,小車(chē)所受拉力的大小等于砝碼和小盤(pán)的總重力,系統(tǒng)的質(zhì)量是小車(chē)、所有砝碼和小盤(pán)的質(zhì)量,畫(huà)相應(yīng)的a-圖象,這樣改進(jìn)可使原實(shí)驗(yàn)消除因?qū)嶒?yàn)原理不完善而帶來(lái)的系統(tǒng)誤差。
2.實(shí)驗(yàn)器材的改進(jìn)
(1)氣墊導(dǎo)軌代替長(zhǎng)木板
優(yōu)點(diǎn):不用平衡摩擦力。
(2)氣墊導(dǎo)軌上安裝光電門(mén),省去打點(diǎn)計(jì)時(shí)器
原理:測(cè)定通過(guò)的時(shí)間,由a=求出加速度,小車(chē) 14、的加速度由位移傳感器及與之相連的計(jì)算機(jī)得到。
(3)拉力大小直接用力傳感器測(cè)定,也可在實(shí)驗(yàn)中用位移或速度傳感器。
3.實(shí)驗(yàn)的拓展
在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上把木板放平利用所得數(shù)據(jù)可以測(cè)量物塊和木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)。
[例2] (2014·全國(guó)卷Ⅰ)某同學(xué)利用圖a所示實(shí)驗(yàn)裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)獲得了小車(chē)加速度a與鉤碼的質(zhì)量m的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖,如圖b所示。實(shí)驗(yàn)中小車(chē)(含發(fā)射器)的質(zhì)量為200 g,實(shí)驗(yàn)時(shí)選擇了不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)繩和輕定滑輪,小車(chē)的加速度由位移傳感器及與之相連的計(jì)算機(jī)得到?;卮鹣铝袉?wèn)題:
(1)根據(jù)該同學(xué)的結(jié)果,小車(chē)的加速度與鉤碼的質(zhì)量成________(填“線性”或“非線性”)關(guān)系 15、。
(2)由圖b可知,a-m圖線不經(jīng)過(guò)原點(diǎn),可能的原因是______________________________________。
(3)若利用本實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證“在小車(chē)質(zhì)量不變的情況下,小車(chē)的加速度與作用力成正比”的結(jié)論,并直接以鉤碼所受重力mg作為小車(chē)受到的合外力,則實(shí)驗(yàn)中應(yīng)采取的改進(jìn)措施是_____________。鉤碼的質(zhì)量應(yīng)滿足的條件是____________________。
解析 (1)根據(jù)題圖b坐標(biāo)系中給出的數(shù)據(jù),連線,小車(chē)的加速度與鉤碼的質(zhì)量成非線性關(guān)系。
(2)根據(jù)題圖b中數(shù)據(jù),小車(chē)受到鉤碼的拉力的作用,但沒(méi)有加速度,故未平衡摩擦力或傾角過(guò)小,沒(méi)有完全平衡摩擦力。 16、
(3)在實(shí)驗(yàn)中要求“直接以鉤碼所受重力mg作為小車(chē)受到的合外力”需要滿足兩個(gè)條件:①平衡摩擦力;②鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)(含發(fā)射器)的質(zhì)量。
答案 (1)非線性 (2)存在摩擦力
(3)調(diào)節(jié)軌道的傾斜度以平衡摩擦力 遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量
(1)在實(shí)驗(yàn)改進(jìn)過(guò)程中應(yīng)注意增添了哪些器材,這些器材在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的作用。
(2)無(wú)論是原理的改進(jìn)還是器材的改進(jìn),實(shí)驗(yàn)拓展都是以完成實(shí)驗(yàn)為目的,通過(guò)改進(jìn)對(duì)實(shí)驗(yàn)有哪些影響,哪些優(yōu)劣。
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(jìn)行實(shí)驗(yàn)。其中G1、G2為兩個(gè)光電門(mén),當(dāng)滑塊通過(guò)G1、G2光電門(mén)時(shí),光束被遮擋的時(shí)間t1、t2都可以被測(cè)量并記 17、錄,滑塊連同上面固定的條形擋光片的總質(zhì)量為M,擋光片寬度為D,光電門(mén)間距離為x,牽引砝碼的質(zhì)量為m。實(shí)驗(yàn)開(kāi)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?;卮鹣铝袉?wèn)題:
(1)若取細(xì)繩牽引滑塊的拉力T=mg,測(cè)得滑塊質(zhì)量M=0.2 kg,改變m的值,進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn),以下m的取值不合適的一個(gè)是________。
A.m1=5 g B.m2=15 g
C.m3=20 g D.m4=200 g
(2)在此實(shí)驗(yàn)中,需要測(cè)得每一個(gè)牽引力對(duì)應(yīng)的加速度,其中求得的加速度的表達(dá)式為a=________(用t1、t2、D、x表示)。
(3)以小車(chē)和牽引砝碼為研究對(duì)象,小車(chē)質(zhì)量M一定,改變牽引砝 18、碼的質(zhì)量m,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描繪的小車(chē)加速度a與牽引砝碼的質(zhì)量m之間的實(shí)驗(yàn)關(guān)系圖象。能正確反映-關(guān)系的圖是________。
答案 (1)D (2) (3)C
解析 (1)在實(shí)驗(yàn)中,認(rèn)為m的重力等于滑塊所受的合力,所以m的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于M的質(zhì)量,故D不合適。
(2)滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)的速度為:v2=,v1=,則根據(jù)v-v=2ax,得。
(3)根據(jù)牛頓第二定律,則有a=,=·+,則-圖象是一條傾斜的直線,且在縱軸上有截距,故C正確。
1.(2018·江西景德鎮(zhèn)質(zhì)檢)用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、水平木板(包括定滑輪)、小車(chē)等器材做“研究小車(chē)加速度與質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn),如圖是某學(xué)生做該實(shí)驗(yàn)時(shí)小車(chē) 19、即將釋放之前的實(shí)驗(yàn)裝置圖;該圖中有4處錯(cuò)誤,它們分別是:
(1)________________________________________________________________________;
(2)________________________________________________________________________;
(3)________________________________________________________________________;
(4)_______________________________ 20、_________________________________________。
答案 見(jiàn)解析
解析 (1)水平木板左端未適當(dāng)墊高來(lái)平衡摩擦力。(2)電源要用低壓交流電源。(3)小車(chē)應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。(4)連接沙桶的細(xì)線通過(guò)定滑輪后應(yīng)與木板平行。
2.(2017·遼寧重點(diǎn)高三期末)某物理興趣小組利用圖示實(shí)驗(yàn)裝置做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。
(1)在平衡摩擦力后,要使細(xì)線的拉力可近似認(rèn)為等于砝碼盤(pán)及盤(pán)中砝碼受到的總重力,小車(chē)的質(zhì)量M和砝碼盤(pán)及盤(pán)中砝碼的總質(zhì)量m應(yīng)滿足的條件是________。
(2)下列實(shí)驗(yàn)操作中,正確的是________。(填正確選項(xiàng)前的字母)
21、A.調(diào)節(jié)定滑輪的高度,使?fàn)恳≤?chē)的細(xì)線與長(zhǎng)木板表面保持平行
B.每次小車(chē)都要從同一位置開(kāi)始運(yùn)動(dòng)
C.實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先放小車(chē),然后再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源
D.平衡摩擦力后,通過(guò)增減小車(chē)上的砝碼改變小車(chē)的質(zhì)量時(shí),不需要重新平衡摩擦力
答案 (1)M?m(或m?M) (2)AD
解析 (1)平衡摩擦力后,小車(chē)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度a=,當(dāng)M?m時(shí),加速度近似等于a=,即細(xì)線拉力近似等于砝碼盤(pán)及盤(pán)中砝碼受到的總重力。
(2)為了減少誤差,應(yīng)使?fàn)恳≤?chē)的細(xì)線與長(zhǎng)木板表面保持平行,A正確;根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可知位移s和時(shí)間t,所以不必讓小車(chē)每一次都從同一位置開(kāi)始運(yùn)動(dòng),B錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源, 22、再釋放小車(chē),C錯(cuò)誤;平衡摩擦力后,設(shè)長(zhǎng)木板傾角為θ,根據(jù)mgsinθ=μmgcosθ,μ=tanθ,可知θ與質(zhì)量無(wú)關(guān),故增減砝碼后不需要重新平衡摩擦力,D正確。
3.(2017·威海模擬)某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示的裝置進(jìn)行驗(yàn)證:當(dāng)質(zhì)量m一定時(shí),加速度a與力F成正比的關(guān)系,其中F=m2g,m=m1+m2(m1為小車(chē)及車(chē)內(nèi)砝碼的總質(zhì)量,m2為桶及桶中砝碼的總質(zhì)量)。具體做法是:將小車(chē)從A處由靜止釋放,用速度傳感器測(cè)出它運(yùn)動(dòng)到B處時(shí)的速度v,然后將小車(chē)內(nèi)的一個(gè)砝碼拿到小桶中,小車(chē)仍從A處由靜止釋放,測(cè)出它運(yùn)動(dòng)到B處時(shí)對(duì)應(yīng)的速度,重復(fù)上述操作。圖中AB相距x。
(1)設(shè)加速度大小為a,則a與v及 23、x間的關(guān)系式是______。
(2)如果實(shí)驗(yàn)操作無(wú)誤,四位同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)做出了下列圖象,其中哪一個(gè)是正確的( )
(3)下列哪些措施能夠減小本實(shí)驗(yàn)的誤差________。
A.實(shí)驗(yàn)中必須保證m2?m1
B.實(shí)驗(yàn)前要平衡摩擦力
C.細(xì)線在桌面上的部分應(yīng)與長(zhǎng)木板平行
D.圖中AB之間的距離x盡量小些
答案 (1)v2=2ax (2)A (3)BC
解析 (1)小車(chē)做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度位移公式得:v2=2ax。
(2)由(1)可知:v2=2ax,由牛頓第二定律得:a=,則:v2=F,v2與F成正比,故選A。
(3)以系統(tǒng)為研究對(duì)象,加速度: 24、a==,系統(tǒng)所受拉力等于m2g,不需要滿足m2?m1,故A錯(cuò)誤;為使系統(tǒng)所受合力等于桶與桶中砝碼的重力,實(shí)驗(yàn)需要平衡摩擦力,還需要細(xì)線在桌面上的部分與長(zhǎng)木板平行,故B、C正確;為減小實(shí)驗(yàn)誤差,圖中A、B之間的距離x應(yīng)盡量大些,故D錯(cuò)誤;故選B、C。
4.(2017·遼寧育才學(xué)校二模)如圖所示為用光電門(mén)測(cè)定鋼球下落時(shí)受到的阻力的實(shí)驗(yàn)裝置。直徑為d、質(zhì)量為m的鋼球自由下落的過(guò)程中,先后通過(guò)光電門(mén)A、B,計(jì)時(shí)裝置測(cè)出鋼球通過(guò)A、B的時(shí)間分別為tA、tB。用鋼球通過(guò)光電門(mén)的平均速度表示鋼球球心通過(guò)光電門(mén)的瞬時(shí)速度。測(cè)出兩光電門(mén)間的距離為h,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。
(1)鋼球下落的加速度大小a= 25、______________,鋼球受到的空氣平均阻力f=__________________。
(2)本題“用鋼球通過(guò)光電門(mén)的平均速度表示鋼球球心通過(guò)光電門(mén)的瞬時(shí)速度”,但從嚴(yán)格意義上講是不準(zhǔn)確的,實(shí)際上鋼球通過(guò)光電門(mén)的平均速度________(填“>”或“<”)鋼球球心通過(guò)光電門(mén)的瞬時(shí)速度。
答案 (1)- mg-- (2)<
解析 (1)鋼球通過(guò)光電門(mén)A、B時(shí)的瞬時(shí)速度分別為vA=、vB=,由v-v=2ah得,加速度a=-,由牛頓第二定律得mg-f=ma,解得f=mg--。
(2)由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可知,鋼球通過(guò)光電門(mén)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度,而球心通過(guò)光電門(mén)的中間位移 26、的速度大于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度,因此鋼球通過(guò)光電門(mén)的平均速度小于鋼球球心通過(guò)光電門(mén)的瞬時(shí)速度。
5.(2017·廣東執(zhí)信中學(xué)模擬)(1)如圖甲所示為某同學(xué)所安裝的“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置。
①在“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)中,為了使小車(chē)受到合外力等于砝碼和砝碼盤(pán)的總重量,通常采用如下兩個(gè)措施:
A.平衡摩擦力:將長(zhǎng)木板無(wú)滑輪的一端下面墊一小木塊,反復(fù)移動(dòng)木塊的位置,直到小車(chē)在砝碼盤(pán)的拉動(dòng)下帶動(dòng)紙帶與小車(chē)一起做勻速直線運(yùn)動(dòng);
B.在調(diào)整砝碼多少的過(guò)程中,要保證砝碼和砝碼盤(pán)的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量M。
以上哪一個(gè)措施中有何重大錯(cuò)誤?(說(shuō)明錯(cuò)誤點(diǎn))________ 27、______ ______________________________________________。
②如圖是上述實(shí)驗(yàn)打出的一條紙帶,已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期是0.02 s,結(jié)合圖乙給出的數(shù)據(jù)(單位:cm),求出小車(chē)運(yùn)動(dòng)加速度的大小為_(kāi)_______m/s2,并求出紙帶中P點(diǎn)瞬時(shí)速度的大小為_(kāi)_______m/s。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)
(2)某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖a所示的實(shí)驗(yàn)裝置,通過(guò)改變重物的質(zhì)量,利用計(jì)算機(jī)可得滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象。他們?cè)谲壍浪胶蛢A斜的兩種情況下分別做了實(shí)驗(yàn),得到了兩條a-F圖線,如圖b所示。
①圖線________(填“甲” 28、或“乙”)是在軌道左側(cè)抬高成為斜面情況下得到的。
②滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量m=________kg,滑塊和軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=________。
答案 (1)①A有錯(cuò)誤,平衡摩擦力時(shí)不能懸掛砝碼盤(pán)?、?.0 2.6 (2)①甲 ②0.5 0.2
解析 (1)①A有錯(cuò)誤,平衡摩擦力時(shí)不能懸掛砝碼盤(pán)。
②小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度計(jì)算表達(dá)式為:
a= m/s2
=4.0 m/s2,
紙帶中P點(diǎn)瞬時(shí)速度大小為vP= m/s≈2.6 m/s。
(2)①由圖象可知,當(dāng)F=0時(shí),a≠0。也就是說(shuō)當(dāng)繩子上沒(méi)有拉力時(shí)小車(chē)就有加速度,該同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中平衡摩擦力過(guò)大,即傾角過(guò)大,平衡摩擦力 29、時(shí)木板的左端墊得過(guò)高。所以圖線甲是在軌道左側(cè)抬高成為斜面情況下得到的。②根據(jù)F=ma得a=。所以滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象斜率等于滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量的倒數(shù)。由圖得加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象斜率k=2,所以滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量m=0.5 kg;在水平軌道上F=1 N時(shí),加速度a=0,根據(jù)牛頓第二定律得F-μmg=0,解得μ=0.2。
6.(2017·江門(mén)模擬)如圖甲所示是某同學(xué)探究加速度與力的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置。他在氣墊導(dǎo)軌上安裝了一個(gè)光電門(mén)B?;瑝K上固定一遮光條,滑塊用細(xì)線繞過(guò)氣墊導(dǎo)軌左端的定滑輪與力傳感器相連,傳感器下方懸掛鉤碼,每次滑塊都從A處由靜 30、止釋放。
(1)該同學(xué)用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光條的寬度d,如圖乙所示,則d=________mm。
(2)實(shí)驗(yàn)時(shí),將滑塊從A位置由靜止釋放,由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過(guò)光電門(mén)B的時(shí)間t,若要得到滑塊的加速度,還需要測(cè)量的物理量是______________________。
(3)下列不必要的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)要求是________。(填選項(xiàng)前的字母)
A.應(yīng)使滑塊質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量
B.應(yīng)使A位置與光電門(mén)間的距離適當(dāng)大些
C.應(yīng)將氣墊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)水平
D.應(yīng)使細(xì)線與氣墊導(dǎo)軌平行
(4)改變鉤碼質(zhì)量,測(cè)出對(duì)應(yīng)的力傳感器的示數(shù)F和遮光條通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間t,通過(guò)描點(diǎn)作出線性圖象,研 31、究滑塊的加速度與力的關(guān)系,處理數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)作出________填“t2-F”“-F”或“-F”圖象。
答案 (1)2.30 (2)遮光條到光電門(mén)的距離L (3)A
(4)-F
解析 (1)由圖知第6條刻度線與主尺對(duì)齊,d=2 mm+6×0.05 mm=2.30 mm。
(2)實(shí)驗(yàn)時(shí),將滑塊從A位置由靜止釋放,由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過(guò)光電門(mén)B的時(shí)間t,滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的瞬時(shí)速度可近似認(rèn)為是滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)的平均速度。
根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v2=2ax知若要得到滑塊的加速度,還需要測(cè)量的物理量是遮光條到光電門(mén)的距離L。
(3)拉力是直接通過(guò)力傳感器測(cè)量的,故與小車(chē)質(zhì)量和鉤碼質(zhì)量大小關(guān)系無(wú)關(guān),故A 32、項(xiàng)不必要;應(yīng)使A位置與光電門(mén)間的距離適當(dāng)大些,有利于減小誤差,故B項(xiàng)必要;應(yīng)將氣墊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)水平,拉力才等于合力,故C項(xiàng)必要;要保持拉線方向與木板平面平行,拉力才等于合力,故D項(xiàng)必要;故選A。
(4)由題意可知,該實(shí)驗(yàn)中保持小車(chē)質(zhì)量M不變,因此有:v2=2aL,v=,a=,=2··L,所以研究滑塊的加速度與力的關(guān)系,處理數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)作出-F圖象。
7.(2016·全國(guó)卷Ⅲ)某物理課外小組利用圖a中的裝置探究物體加速度與其所受合外力之間的關(guān)系。圖中,置于實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的長(zhǎng)木板水平放置,其右端固定一輕滑輪,輕繩跨過(guò)滑輪,一端與放在木板上的小滑車(chē)相連,另一端可懸掛鉤碼。本實(shí)驗(yàn)中可用的鉤碼共有N=5個(gè),每個(gè)質(zhì) 33、量均為0.010 kg。實(shí)驗(yàn)步驟如下:
(1)將5個(gè)鉤碼全部放入小車(chē)中,在長(zhǎng)木板左下方墊上適當(dāng)厚度的小物塊,使小車(chē)(和鉤碼)可以在木板上勻速下滑。
(2)將n(依次取n=1,2,3,4,5)個(gè)鉤碼掛在輕繩右端,其余N-n個(gè)鉤碼仍留在小車(chē)內(nèi);用手按住小車(chē)并使輕繩與木板平行。釋放小車(chē),同時(shí)用傳感器記錄小車(chē)在時(shí)刻t相對(duì)于其起始位置的位移s,繪制s-t圖象,經(jīng)數(shù)據(jù)處理后可得到相應(yīng)的加速度a。
(3)對(duì)應(yīng)于不同的n的a值見(jiàn)下表。n=2時(shí)的s-t圖象如圖b所示;由圖b求出此時(shí)小車(chē)的加速度(保留兩位有效數(shù)字),將結(jié)果填入下表。
n
1
2
3
4
5
a/(m·s-2)
0.2 34、0
____
0.58
0.78
1.00
(4)利用表中的數(shù)據(jù)在圖c中補(bǔ)齊數(shù)據(jù)點(diǎn),并作出a-n圖象。從圖象可以看出:當(dāng)物體質(zhì)量一定時(shí),物體的加速度與其所受的合外力成正比。
(5)利用a-n圖象求得小車(chē)(空載)的質(zhì)量為_(kāi)_______kg(保留兩位有效數(shù)字,重力加速度取g=9.8 m/s2)。
(6)若以“保持木板水平”來(lái)代替步驟(1),下列說(shuō)法正確的是________(填入正確選項(xiàng)前的標(biāo)號(hào))。
A.a(chǎn)-n圖線不再是直線
B.a(chǎn)-n圖線仍是直線,但該直線不過(guò)原點(diǎn)
C.a(chǎn)-n圖線仍是直線,但該直線的斜率變大
答案 (3)0.40 (4)如圖所示 (5)0.45 (6)BC
解析 (3)因?yàn)樾≤?chē)做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),故在圖b中任選一組數(shù)據(jù)代入公式s=at2,可得a=0.40 m/s2。
(4)將n=2,3,5時(shí)的點(diǎn)描到圖c中,再連線。
(5)當(dāng)掛n個(gè)鉤碼時(shí),由牛頓第二定律方程可得nmg=(5m+M)a,故有a=·n,則a-n圖象斜率k==,可得M=0.45 kg。
(6)如果不平衡摩擦力,則有nmg-μ[(5-n)m+M]g=(5m+M)a,得a=·n-μg,說(shuō)明圖線仍為直線,但不再過(guò)原點(diǎn),并且斜率增大,B、C正確。
18
- 溫馨提示:
1: 本站所有資源如無(wú)特殊說(shuō)明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
2: 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
3.本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒(méi)有圖紙預(yù)覽就沒(méi)有圖紙。
4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
5. 裝配圖網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 110中國(guó)人民警察節(jié)(筑牢忠誠(chéng)警魂感受別樣警彩)
- 2025正字當(dāng)頭廉字入心爭(zhēng)當(dāng)公安隊(duì)伍鐵軍
- XX國(guó)企干部警示教育片觀后感筑牢信仰之基堅(jiān)守廉潔底線
- 2025做擔(dān)當(dāng)時(shí)代大任的中國(guó)青年P(guān)PT青年思想教育微黨課
- 2025新年工作部署會(huì)圍繞六個(gè)干字提要求
- XX地區(qū)中小學(xué)期末考試經(jīng)驗(yàn)總結(jié)(認(rèn)真復(fù)習(xí)輕松應(yīng)考)
- 支部書(shū)記上黨課筑牢清廉信念為高質(zhì)量發(fā)展?fàn)I造風(fēng)清氣正的環(huán)境
- 冬季消防安全知識(shí)培訓(xùn)冬季用電防火安全
- 2025加強(qiáng)政治引領(lǐng)(政治引領(lǐng)是現(xiàn)代政黨的重要功能)
- 主播直播培訓(xùn)直播技巧與方法
- 2025六廉六進(jìn)持續(xù)涵養(yǎng)良好政治生態(tài)
- 員工職業(yè)生涯規(guī)劃方案制定個(gè)人職業(yè)生涯規(guī)劃
- 2024年XX地區(qū)黨建引領(lǐng)鄉(xiāng)村振興工作總結(jié)
- XX中小學(xué)期末考試經(jīng)驗(yàn)總結(jié)(認(rèn)真復(fù)習(xí)輕松應(yīng)考)
- 幼兒園期末家長(zhǎng)會(huì)長(zhǎng)長(zhǎng)的路慢慢地走