2018年高考物理一輪復習 實驗四 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系教學案

實驗四 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系1.學會用控制變量法研究物理規(guī)律.2.學會靈活運用圖象法處理物理問題的方法.3.探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，并驗證牛頓第二定律 1實驗原理(見實驗原理圖)(1)保持質(zhì)量不變，探究加速度跟合外力的關(guān)系(2)保持合外力不變，探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系(3)作出aF圖象和a圖象，確定其關(guān)系2實驗器材小車、砝碼、小盤、細繩、附有定滑輪的長木板、墊木、打點計時器、低壓交流電源、導線兩根、紙帶、天平、米尺3實驗步驟(1)測量：用天平測量小盤和砝碼的質(zhì)量m和小車的質(zhì)量m.(2)安裝：按照如實驗原理圖所示裝置把實驗器材安裝好，只是不把懸掛小盤的細繩系在小車上(即不給小車牽引力)(3)平衡摩擦力：在長木板的不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木塊，使小車能勻速下滑(4)操作：小盤通過細繩繞過滑輪系于小車上，先接通電源后放開小車，取下紙帶編號碼保持小車的質(zhì)量m不變，改變砝碼和小盤的質(zhì)量m，重復步驟.在每條紙帶上選取一段比較理想的部分，測加速度a.描點作圖，作aF的圖象保持砝碼和小盤的質(zhì)量m不變，改變小車質(zhì)量m，重復步驟和，作a圖象【規(guī)律方法總結(jié)】1注意事項(1)平衡摩擦力：適當墊高木板的右端，使小車的重力沿斜面方向的分力正好平衡小車和紙帶受到的阻力在平衡摩擦力時，不要把懸掛小盤的細繩系在小車上，讓小車拉著穿過打點計時器的紙帶勻速運動(2)不重復平衡摩擦力(3)實驗條件：mm.(4)一先一后一按：改變拉力和小車質(zhì)量后，每次開始時小車應(yīng)盡量靠近打點計時器，并應(yīng)先接通電源，后釋放小車，且應(yīng)在小車到達滑輪前按住小車2誤差分析(1)因?qū)嶒炘聿煌晟埔鸬恼`差：本實驗用小盤和砝碼的總重力mg代替小車的拉力，而實際上小車所受的拉力要小于小盤和砝碼的總重力(2)摩擦力平衡不準確、質(zhì)量測量不準確、計數(shù)點間距測量不準確、紙帶和細繩不嚴格與木板平行都會引起誤差3數(shù)據(jù)處理(1)利用xaT2及逐差法求a.(2)以a為縱坐標，F(xiàn)為橫坐標，根據(jù)各組數(shù)據(jù)描點，如果這些點在一條過原點的直線上，說明a與F成正比(3)以a為縱坐標，為橫坐標，描點、連線，如果該線為過原點的直線，就能判定a與m成反比高頻考點一實驗原理與實驗操作例1某實驗小組利用下圖所示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。(1)下列做法正確的是_。(填字母代號)A調(diào)節(jié)滑輪的高度，使牽引木塊的細繩與長木板保持平行B在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動摩擦力時，將裝有砝碼的砝碼桶通過定滑輪拴在木塊上C實驗時，先放開木塊再接通打點計時器的電源D通過增減木塊上的砝碼改變質(zhì)量時，不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度(2)為使砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總重力在數(shù)值上近似等于木塊運動時受到的拉力，應(yīng)滿足的條件是砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總質(zhì)量_木塊和木塊上砝碼的總質(zhì)量。(選填“遠大于”“遠小于”或“近似等于”)(3)甲、乙兩同學在同一實驗室，各取一套裝置放在水平桌面上，木塊上均不放砝碼，在沒有平衡摩擦力的情況下，研究加速度a與拉力F的關(guān)系，分別得到如圖中甲、乙兩條直線。設(shè)甲、乙用的木塊質(zhì)量分別為m甲、m乙，甲、乙用的木塊與木板間的動摩擦因數(shù)分別為甲、乙，由圖可知，m甲_m乙，甲_乙。(選填“大于”“小于”或“等于”)(3)對木塊由牛頓第二定律得：Fmgma即aFg。由上式與題圖結(jié)合可知：>，甲g>乙g。即：m甲<m乙，甲>乙答案：(1)AD(2)遠小于(3)小于大于【變式探究】利用如圖2所示裝置可以做力學中的許多實驗圖2(1)以下說法正確的是()A用此裝置“研究勻變速直線運動”時，必須設(shè)法消除小車和長木板間的摩擦阻力的影響B(tài)用此裝置“研究勻變速直線運動”時，應(yīng)使小盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量C用此裝置“探究加速度a與力F的關(guān)系”時，必須設(shè)法消除小車和長木板間的摩擦阻力的影響D用此裝置“探究加速度a與力F的關(guān)系”時，應(yīng)使小盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量(2)本裝置中要用到打點計時器，如圖3所示為實驗室常用的兩種計時器，其中甲裝置用的電源要求是()圖3A交流220 V B直流220 VC交流46 V D直流46 V(3)在利用此裝置“探究加速度a與力F的關(guān)系”時，實驗中按規(guī)范操作打出的一條紙帶的一部分如圖4所示已知打點計時器接在頻率為50 Hz的交流電源上，則此次實驗中打點計時器打下A點時小車的瞬時速度為_m/s.(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)圖4答案(1)CD(2)A(3)0.53(3)打點計時器打下A點時小車的瞬時速度為vA m/s0.53 m/s. 學【舉一反三】(1)我們已經(jīng)知道，物體的加速度a同時跟合外力F和質(zhì)量m兩個因素有關(guān)要研究這三個物理量之間的定量關(guān)系的思想方法是_(2)某同學的實驗方案如圖5所示，她想用砂桶的重力表示小車受到的合外力F，為了減小這種做法帶來的實驗誤差，她先做了兩方面的調(diào)整措施：圖5a用小木塊將長木板無滑輪的一端墊高，目的是_b使砂桶的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，目的是使拉小車的力近似等于_(3)該同學利用實驗中打出的紙帶求加速度時，處理方案有兩種：A利用公式a計算；B根據(jù)a利用逐差法計算兩種方案中，你認為選擇方案_比較合理答案(1)控制變量法(2)a.平衡摩擦力b砂桶的重力(3)B【變式探究】某實驗小組利用圖6所示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系圖6下列做法正確的是_(填字母代號)A調(diào)節(jié)滑輪的高度，使牽引木塊的細繩與長木板保持平行B在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動摩擦力時，將裝有砝碼的砝碼桶通過定滑輪拴在木塊上C實驗時，先放開木塊再接通打點計時器的電源D通過增減木塊上的砝碼改變質(zhì)量時，不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度為使砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總重力在數(shù)值上近似等于木塊運動時受到的拉力，應(yīng)滿足的條件是砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總質(zhì)量_木塊和木塊上砝碼的總質(zhì)量(選填“遠大于”“遠小于”或“近似等于”)甲、乙兩同學在同一實驗室，各取一套圖7所示的裝置放在水平桌面上，木塊上均不放砝碼，在沒有平衡摩擦力的情況下，研究加速度a與拉力F的關(guān)系，分別得到圖中甲、乙兩條直線設(shè)甲、乙用的木塊質(zhì)量分別為m甲、m乙，甲、乙用的木塊與木板間的動摩擦因數(shù)分別為甲、乙，由圖可知，m甲_m乙，甲_乙(選填“大于”、“小于”或“等于”)圖7答案AD遠小于小于大于對木塊由牛頓第二定律得：Fmgma即aFg.由上式與題圖結(jié)合可知：，甲g乙g.即：m甲m乙，甲乙高頻考點二數(shù)據(jù)處理與誤差分析例2用如圖8所示裝置做“探究物體的加速度跟力的關(guān)系”的實驗實驗時保持小車的質(zhì)量不變，用鉤碼所受的重力作為小車受到的合力，用打點計時器和小車后端拖動的紙帶測出小車運動的加速度圖8(1)實驗時先不掛鉤碼，反復調(diào)整墊塊的左右位置，直到小車做勻速直線運動，這樣做的目的是_(2)圖9為實驗中打出的一條紙帶的一部分，從比較清晰的點跡起，在紙帶上標出了連續(xù)的5個計數(shù)點A、B、C、D、E，相鄰兩個計數(shù)點之間都有4個點跡沒有標出，測出各計數(shù)點到A點之間的距離，如圖所示已知打點計時器接在頻率為50 Hz的交流電源兩端，則此次實驗中小車運動的加速度的測量值a_ m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)圖9(3)實驗時改變所掛鉤碼的質(zhì)量，分別測量小車在不同外力作用下的加速度根據(jù)測得的多組數(shù)據(jù)畫出aF關(guān)系圖象，如圖10所示此圖象的AB段明顯偏離直線，造成此現(xiàn)象的主要原因可能是_(選填下列選項的序號)圖10A小車與平面軌道之間存在摩擦B平面軌道傾斜角度過大C所掛鉤碼的總質(zhì)量過大D所用小車的質(zhì)量過大答案(1)平衡小車運動中所受的摩擦阻力(2)1.0(3)C(3)在實驗中認為細繩的張力F就是鉤碼的重力mg【變式探究】某次“探究加速度a跟物體所受合力F和質(zhì)量m的關(guān)系”實驗如下圖11(1)圖11甲所示為實驗裝置圖圖乙為某次實驗得到的一段紙帶，計數(shù)點A、B、C、D、E間的時間間隔為0.1 s，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為_m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(2)保持小車質(zhì)量不變，改變砂和砂桶質(zhì)量，進行多次測量根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了加速度a隨拉力F的變化圖線，如圖12所示圖中直線沒有通過原點，其主要原因是_.圖12(3)保持砂和砂桶質(zhì)量不變，改變小車中砝碼質(zhì)量，進行多次測量，得到小車加速度a、質(zhì)量m及其對應(yīng)的的數(shù)據(jù)如表中所示：實驗次數(shù)12345678小車加速度a/(m·s2)1.901.721.491.251.000.750.500.30小車和砝碼質(zhì)量m/kg0.250.290.330.400.500.711.001.67/kg14.003.453.032.502.001.411.000.60a.請在圖13所示坐標紙中畫出a圖線；圖13b根據(jù)作出的a圖象可以得到的結(jié)論是：_.答案(1)0.43(2)實驗前未平衡摩擦力(或平衡摩擦力不充分)(3)a.見解析圖b圖線為一條過原點的直線，表明在合外力一定時，加速度跟質(zhì)量成反比【舉一反三】某同學用圖甲所示的實驗裝置驗證牛頓第二定律：(1)通過實驗得到如圖乙所示的a­F圖象，造成這一結(jié)果的原因是：在平衡摩擦力時木板與水平桌面的夾角_(選填“偏大”或“偏小”)。(2)該同學在平衡摩擦力后進行實驗，實際小車在運動過程中所受的拉力_砝碼和盤的總重力(填“大于”“小于”或“等于”)，為了便于探究、減小誤差，應(yīng)使小車質(zhì)量M與砝碼和盤的總質(zhì)量m滿足_的條件。(3)該同學得到如圖丙所示的紙帶。已知打點計時器電源頻率為50 Hz。A、B、C、D、E、F、G是紙帶上7個連續(xù)的點。xxDGxAD_cm。由此可算出小車的加速度a_m/s2。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(3)由題圖丙可讀出xAD2.10 cm，xDG3.90 cm，所以xxDGxAD1.80 cm，根據(jù)xat2，解得a5.0 m/s2答案：(1)偏大(2)小于Mm(3)1.805.0高頻考點三實驗拓展與創(chuàng)新例3(2016·全國·23)某物理課外小組利用圖7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，置于實驗臺上的長木板水平放置，其右端固定一輕滑輪；輕繩跨過滑輪，一端與放在木板上的小滑車相連，另一端可懸掛鉤碼.本實驗中可用的鉤碼共有N5個，每個質(zhì)量均為0.010kg.實驗步驟如下：圖7(1)將5個鉤碼全部放入小車中，在長木板左下方墊上適當厚度的小物塊，使小車(和鉤碼)可以在木板上勻速下滑.(2)將n(依次取n1,2,3,4,5)個鉤碼掛在輕繩右端，其余Nn個鉤碼仍留在小車內(nèi)；用手按住小車并使輕繩與木板平行.釋放小車，同時用傳感器記錄小車在時刻t相對于其起始位置的位移s，繪制st圖象，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后可得到相應(yīng)的加速度a.(3)對應(yīng)于不同的n的a值見下表.n2時的st圖象如圖8所示；由圖求出此時小車的加速度(保留2位有效數(shù)字)，將結(jié)果填入下表.n12345a/(m·s2)0.200.580.781.00圖8(4)利用表中的數(shù)據(jù)在圖9中補齊數(shù)據(jù)點，并作出an圖象.從圖象可以看出：當物體質(zhì)量一定時，物體的加速度與其所受的合外力成正比.圖9(5)利用an圖象求得小車(空載)的質(zhì)量為_kg(保留2位有效數(shù)字，重力加速度取g9.8m·s2).(6)若以“保持木板水平”來代替步驟(1)，下列說法正確的是_(填入正確選項前的標號)A.an圖線不再是直線B.an圖線仍是直線，但該直線不過原點C.an圖線仍是直線，但該直線的斜率變大答案(3)0.39(4)見解析圖(5)0.44(6)B解析(3)因為小車做初速度為零的勻加速直線運動，將圖中點(2,0.78)代入sat2可得，a0.39m/s2.(4)根據(jù)描點法可得如圖所示圖線.【變式探究】為了探究加速度與力的關(guān)系，使用如圖15所示的氣墊導軌裝置進行實驗，其中G1、G2為兩個光電門，它們與數(shù)字計時器相連，當滑塊通過G1、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塊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s，牽引砝碼的質(zhì)量為m.圖15回答下列問題：(1)實驗開始應(yīng)先調(diào)節(jié)氣墊導軌下面的螺釘，使氣墊導軌水平，在不增加其他儀器的情況下，如何判定調(diào)節(jié)是否到位？(2)若取M0.4 kg，改變m的值，進行多次實驗，以下m的取值不合適的一個是()Am15 g Bm215 gCm340 g Dm4400 g(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、s表示)答案(1)接通氣源，將滑塊靜置于氣墊導軌上，輕推滑塊，看其能否做勻速直線運動(2)D(3)a()【舉一反三】某同學利用圖16(a)所示實驗裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)獲得了小車加速度a與鉤碼的質(zhì)量m的對應(yīng)關(guān)系圖，如圖(b)所示實驗中小車(含發(fā)射器)的質(zhì)量為200 g，實驗時選擇了不可伸長的輕質(zhì)細繩和輕定滑輪，小車的加速度由位移傳感器及與之相連的計算機得到回答下列問題：圖16(1)根據(jù)該同學的結(jié)果，小車的加速度與鉤碼的質(zhì)量成_(填“線性”或“非線性”)關(guān)系.(2)由圖(b)可知，am圖線不經(jīng)過原點，可能的原因是_(3)若利用本實驗裝置來驗證“在小車質(zhì)量不變的情況下，小車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作為小車受到的合外力，則實驗中應(yīng)采取的改進措施是_，鉤碼的質(zhì)量應(yīng)滿足的條件是_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小于小車的質(zhì)量解析(1)由題圖可知小車的加速度與鉤碼的質(zhì)量成非線性關(guān)系(2)am圖線不經(jīng)過原點，在m軸上有截距，即掛上小鉤碼后小車加速度仍為零，可能的原因是存在摩擦力12016·全國卷 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，置于實驗臺上的長木板水平放置，其右端固定一輕滑輪；輕繩跨過滑輪，一端與放在木板上的小滑車相連，另一端可懸掛鉤碼本實驗中可用的鉤碼共有N5個，每個質(zhì)量均為0.010 kg.實驗步驟如下：(1)將5個鉤碼全部放入小車中，在長木板左下方墊上適當厚度的小物塊，使小車(和鉤碼)可以在木板上勻速下滑圖1­(2)將n(依次取n1，2，3，4，5)個鉤碼掛在輕繩右端，其余Nn個鉤碼仍留在小車內(nèi)；用手按住小車并使輕繩與木板平行釋放小車，同時用傳感器記錄小車在時刻t相對于其起始位置的位移s，繪制s ­t圖像，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后可得到相應(yīng)的加速度a.(3)對應(yīng)于不同的n的a值見下表n2時的s ­t圖像如圖(b)所示；由圖(b)求出此時小車的加速度(保留2位有效數(shù)字)，將結(jié)果填入下表n12345a/(m·s2)0.200.580.781.00(4)利用表中的數(shù)據(jù)在圖(c)中補齊數(shù)據(jù)點，并作出a­n圖像從圖像可以看出：當物體質(zhì)量一定時，物體的加速度與其所受的合外力成正比圖1­(5)利用a­n圖像求得小車(空載)的質(zhì)量為_ kg(保留2位有效數(shù)字，重力加速度g取9.8 m/s2)(6)若以“保持木板水平”來代替步驟(1)，下列說法正確的是 _(填入正確選項前的標號)Aa­n圖線不再是直線Ba­n圖線仍是直線，但該直線不過原點Ca­n圖線仍是直線，但該直線的斜率變大答案：(3)0.39(0.370.49均可)(4)a­n圖線如圖所示(5)0.45(0.430.47均可)(6)BC(6)木板水平時要考慮摩擦力的影響，對于掛在下面的n個鉤碼，有nmgFnma；對于小車(含剩下的鉤碼)，有FM(Nn)mgM(Nn)ma；兩式相加得nmgM(Nn)mg(MNm)a，去中括號得n(mgmg)(MNm)g(MNm)a，移項化簡得n(mgmg)(MNm)(ag)，解得a·ng·n9.8，可見a­n圖像仍是一條直線，但其斜率要變大，且不過坐標原點學 (2015·新課標全國·22)某同學用圖14(a)所示的實驗裝置測量物塊與斜面之間的動摩擦因數(shù)已知打點計時器所用電源的頻率為50 Hz，物塊下滑過程中所得到的紙帶的一部分如圖(b)所示，圖中標出了五個連續(xù)點之間的距離圖14(1)物塊下滑時的加速度a_ m/s2，打C點時物塊的速度v_ m/s；(2)已知重力加速度大小為g，為求出動摩擦因數(shù)，還必須測量的物理量是_(填正確答案標號)A物塊的質(zhì)量B斜面的高度C斜面的傾角答案(1)3.251.79(2)C (2014·新課標·22)某同學利用圖6(a)所示實驗裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)獲得了小車加速度a與鉤碼的質(zhì)量m的對應(yīng)關(guān)系圖，如圖(b)所示實驗中小車(含發(fā)射器)的質(zhì)量為200g，實驗時選擇了不可伸長的輕質(zhì)細繩和輕定滑輪，小車的加速度由位移傳感器及與之相連的計算機得到回答下列問題：圖6(1)根據(jù)該同學的結(jié)果，小車的加速度與鉤碼的質(zhì)量成_(填“線性”或“非線性”)關(guān)系(2)由圖(b)可知，am圖線不經(jīng)過原點，可能的原因是_(3)若利用本實驗裝置來驗證“在小車質(zhì)量不變的情況下，小車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作為小車受到的合外力，則實驗中應(yīng)采取的改進措施是_，鉤碼的質(zhì)量應(yīng)滿足的條件是_【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小于小車的質(zhì)量 (2013·天津·9(2)某實驗小組利用圖1所示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系圖1下列做法正確的是_(填字母代號)A調(diào)節(jié)滑輪的高度，使牽引木塊的細繩與長木板保持平行B在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動摩擦力時，將裝有砝碼的砝碼桶通過定滑輪拴在木塊上C實驗時，先放開木塊再接通打點計時器的電源D通過增減木塊上的砝碼改變質(zhì)量時，不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度為使砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總重力在數(shù)值上近似等于木塊運動時受到的拉力，應(yīng)滿足的條件是砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總質(zhì)量_木塊和木塊上砝碼的總質(zhì)量(選填“遠大于”、“遠小于”或“近似等于”)圖2甲、乙兩同學在同一實驗室，各取一套圖1所示的裝置放在水平桌面上，木塊上均不放砝碼，在沒有平衡摩擦力的情況下，研究加速度a與拉力F的關(guān)系，分別得到圖2中甲、乙兩條直線設(shè)甲、乙用的木塊質(zhì)量分別為m甲、m乙，甲、乙用的木塊與木板間的動摩擦因數(shù)分別為甲、乙，由圖2可知，m甲_m乙，甲_乙(選填“大于”、“小于”或“等于”)對木塊由牛頓第二定律得：Fmgma即aFg.由上式與題圖結(jié)合可知：，甲g乙g.即：m甲m乙，甲乙【答案】AD遠小于小于大于1為了“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”，現(xiàn)提供如圖所示的實驗裝置請思考探究思路并回答下列問題：(1)為了消除小車與水平木板之間摩擦力的影響應(yīng)采取的做法是_；A將木板不帶滑輪的一端適當墊高，使小車在鉤碼拉動下恰好做勻速運動B將木板帶滑輪的一端適當墊高，使小車在鉤碼拉動下恰好做勻速運動C將木板不帶滑輪的一端適當墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運動D將木板不帶滑輪的一端適當墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車能夠靜止在木板上(2)在實驗中，得到一條打點的紙帶，如圖所示，已知相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T，且間距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出，則小車加速度的表達式為a_；(3)有一組同學保持小車及車中的砝碼質(zhì)量一定，探究加速度a與所受外力F的關(guān)系，他們在軌道水平和傾斜兩種情況下分別做了實驗，得到了兩條aF圖線，如圖所示圖線_(填“”或“”)是在軌道傾斜情況下得到的；小車及車中的砝碼總質(zhì)量m_kg.【答案】(1)C(2)(3)0.5(3)軌道傾斜太大，即使沒有鉤碼拉小車也將加速下滑，因此圖線為軌道傾斜情況下得到的由題圖中圖線可得mgsin fma0，F(xiàn)1mgsin fma1，可得：F1ma0ma1由圖象知F11 N，a02 m/s2，a14 m/s2可求得m0.5 kg.2如圖所示是某同學探究加速度與力的關(guān)系的實驗裝置，他在氣墊導軌上安裝了一個光電門B，滑塊上固定一遮光條(寬度為d，d較小)，滑塊用細線繞過氣墊導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處由靜止釋放(1)實驗時，將滑塊從A位置由靜止釋放，由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門B的時間t，若要得到滑塊的加速度，還需要測量的物理量是_(2)下列不必要的一項實驗要求是_(請?zhí)顚戇x項前對應(yīng)的字母)A應(yīng)使滑塊質(zhì)量遠大于鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量B應(yīng)使A位置與光電門間的距離適當大些C應(yīng)將氣墊導軌調(diào)節(jié)水平D應(yīng)使細線與氣墊導軌平行(3)改變鉤碼質(zhì)量，測出對應(yīng)的力傳感器的示數(shù)F和遮光條通過光電門的時間t，通過描點作出線性圖象，研究滑塊的加速度與力的關(guān)系，處理數(shù)據(jù)時應(yīng)作出_(填“t2F”、“ F”或“F”)圖象【答案】(1)遮光條到光電門的距離L(2)A(3)F3如圖所示為“探究加速度與物體受力的關(guān)系”的實驗裝置圖圖中A為小車，質(zhì)量為m1，連接在小車后面的紙帶穿過電火花打點計時器B，它們均置于水平放置的一端帶有定滑輪的足夠長的木板上，P的質(zhì)量為m2，C為彈簧測力計，實驗時改變P的質(zhì)量，讀出測力計不同讀數(shù)F，不計繩與滑輪的摩擦(1)電火花打點計時器的工作電壓為_(填“交”或“直”)流_V.(2)下列說法正確的是()A一端帶有定滑輪的長木板必須保持水平B實驗時應(yīng)先接通電源后釋放小車C實驗中m2應(yīng)遠小于m1D測力計的讀數(shù)始終為(3)如圖為某次實驗得到的紙帶，紙帶上標出了所選的四個計數(shù)點之間的距離，相鄰計數(shù)點間還有四個點沒有畫出由此可求得小車的加速度的大小是_m/s2(交流電的頻率為50 Hz，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(4)實驗時，某同學由于疏忽，遺漏了平衡摩擦力這一步驟，他測量得到的aF圖象可能是下圖中的圖線()【答案】(1)交220 (2)B(3)0.50(4)C(4)遺漏了平衡摩擦力這一步驟，他測量得到的aF圖象，應(yīng)該是當F從某一值開始增大，加速度a才開始增大，所以可能是圖線C. 學4某實驗小組利用彈簧測力計和刻度尺，測量滑塊在木板上運動的最大速度甲乙實驗步驟：用彈簧測力計測量橡皮泥和滑塊的總重力，記作G；將裝有橡皮泥的滑塊放在水平木板上，通過水平細繩和固定彈簧測力計相連，如圖甲所示在A端向右拉動木板，待彈簧測力計示數(shù)穩(wěn)定后，將讀數(shù)記作F；改變滑塊上橡皮泥的質(zhì)量，重復步驟；實驗數(shù)據(jù)如下表所示：G/N1.502.002.503.003.504.00F/N0.590.830.991.221.371.61如圖乙所示，將木板固定在水平桌面上，滑塊置于木板上左端C處，細繩跨過定滑輪分別與滑塊和重物P連接，保持滑塊靜止，測量重物P離地面的高度h；滑塊由靜止釋放后開始運動并最終停在木板上的D點(未與滑輪碰撞)，測量C、D間的距離s.完成下列作圖和填空：(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在給定坐標紙上作出FG圖線(2)由圖線求得滑塊和木板間的動摩擦因數(shù)_(保留2位有效數(shù)字)(3)滑塊最大速度的大小v_(用h、s、和重力加速度g表示)【答案】(1)如圖所示(2)0.40(0.38、0.39、0.41、0.42均正確)(3)5某實驗小組在“探究加速度與物體受力的關(guān)系”實驗中，設(shè)計出如下的實驗方案，其實驗裝置如圖18所示已知小車質(zhì)量M214.6 g，砝碼盤質(zhì)量m07.8 g，所使用的打點計時器交流電頻率f50 Hz.其實驗步驟是：圖18A按圖中所示安裝好實驗裝置；B調(diào)節(jié)長木板的傾角，輕推小車后，使小車能沿長木板向下做勻速直線運動；C取下細繩和砝碼盤，記下砝碼盤中砝碼的質(zhì)量m；D將小車置于打點計時器旁，先接通電源，再放開小車，打出一條紙帶，由紙帶求得小車的加速度a；E重新掛上細繩和砝碼盤，改變砝碼盤中砝碼的質(zhì)量，重復BD步驟，求得小車在不同合外力F作用下的加速度回答下列問題：(1)按上述方案做實驗，是否要求砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量？_(填“是”或“否”)(2)實驗中打出的其中一條紙帶如圖19所示，由該紙帶可求得小車的加速度a_m/s2.圖19(3)某同學將有關(guān)測量數(shù)據(jù)填入他所設(shè)計的表格中，如下表，次數(shù)12345砝碼盤中砝碼的重力F/N0.100.200.290.390.49小車的加速度a/(m·s2)0.881.441.842.382.89他根據(jù)表中的數(shù)據(jù)畫出aF圖象(如圖20)造成圖線不過坐標原點的一條最主要原因是_，從該圖線延長線與橫軸的交點可求出的物理量是_，其大小為_圖20答案(1)否(2)0.88(3)在計算小車所受的合外力時未計入砝碼盤的重力(只要涉及“未考慮砝碼質(zhì)量的因素”就算正確)砝碼盤的重力0.08 N 6.在用DIS研究小車加速度與外力的關(guān)系時，某實驗小組先用如圖11(a)所示的實驗裝置，重物通過滑輪用細線拉小車，在小車和重物之間接一個不計質(zhì)量的微型力傳感器，位移傳感器(發(fā)射器)隨小車一起沿水平軌道運動，位移傳感器(接收器)固定在軌道一端，實驗中力傳感器的拉力為F，保持小車包括位移傳感器(發(fā)射器)的質(zhì)量不變，改變重物重力重復實驗若干次，得到加速度與外力的關(guān)系如圖(b)所示.圖11(1)小車與軌道的滑動摩擦力Ff_N.(2)從圖象中分析，小車包括位移傳感器(發(fā)射器)的質(zhì)量為_kg.(3)該實驗小組為得到a與F成正比的關(guān)系，應(yīng)將斜面的傾角調(diào)整到tan_.答案(1)0.67(2)0.67(3)0.1(3)為得到a與F成正比的關(guān)系，則應(yīng)該平衡摩擦力，則有：MgsinMgcos解得：tan ，根據(jù)FfMg得：0.1所以tan 0.1. 學7.如圖12所示，某同學設(shè)計了一個測量滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)的實驗裝置，裝有定滑輪的長木板固定在水平實驗臺上，木板上有一滑塊，滑塊右端固定一個動滑輪，鉤碼和彈簧測力計通過繞在滑輪上的輕繩相連，放開鉤碼，滑塊在長木板上做勻加速直線運動.圖12(1)實驗得到一條如圖13所示的紙帶，相鄰兩計數(shù)點之間的時間間隔為0.1s，由圖中的數(shù)據(jù)可知，滑塊運動的加速度大小是_m/s2.(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)圖13(2)讀出彈簧測力計的示數(shù)F，處理紙帶，得到滑塊運動的加速度a；改變鉤碼個數(shù)，重復實驗.以彈簧測力計的示數(shù)F為縱坐標，以加速度a為橫坐標，得到的圖象是縱軸截距為b的一條傾斜直線，如圖14所示.已知滑塊和動滑輪的總質(zhì)量為m，重力加速度為g，忽略滑輪與繩之間的摩擦.則滑塊和木板之間的動摩擦因數(shù)_.圖14答案(1)2.4(2)- 28 -