（江蘇專用）2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 第三章 牛頓運動定律 課時28 實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系加練半小時.docx

28 實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系方法點撥(1)實驗方法：控制變量法；(2)數(shù)據(jù)處理：圖象法1(2017廣東廣州測試一)為驗證物體所受合外力一定時，加速度與質(zhì)量成反比，同學(xué)們設(shè)計了如圖1中a所示的裝置來進行實驗在自制的雙層架子上固定帶有刻度標(biāo)記的水平木板，架子放在水平桌面上實驗操作步驟如下：適當(dāng)調(diào)整裝置，使裝置不帶滑輪的一端稍稍墊高一些在兩個托盤中放入砝碼，并使兩托盤質(zhì)量(含砝碼)相同，且遠小于小車的質(zhì)量連接小車的細線跨過定滑輪與托盤相連讓兩小車緊靠右邊的擋板，小車前端在刻度尺上的讀數(shù)如圖a所示，在甲車上放上砝碼，同時釋放兩小車，當(dāng)小車運動一段時間后，用手機對整個裝置進行拍照結(jié)合照片和小車的初始刻度標(biāo)記，得到甲、乙兩車運動的距離分別為s1、s2.在甲小車上逐漸增加砝碼個數(shù)，重復(fù)步驟.圖1(1)本實驗的原理是通過驗證小車發(fā)生的位移與小車(含砝碼)的質(zhì)量成_關(guān)系，來驗證合外力一定時加速度與質(zhì)量成反比(2)實驗前將裝置右端稍稍墊高一些的目的是_.(3)某次拍到的照片如圖b所示，則小車通過的位移是_ cm.(4)如果以為橫坐標(biāo)，以甲車(含砝碼)的質(zhì)量為縱坐標(biāo)，作出的圖線如圖c所示，則該直線斜率代表的物理量是_，其大小為_2為了“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”，現(xiàn)提供如圖2甲所示的實驗裝置：圖2(1)以下實驗操作正確的是_A將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高，使小車在砝碼及砝碼盤的牽引下恰好做勻速運動B調(diào)節(jié)滑輪的高度，使細線與木板平行C先接通電源后釋放小車D實驗中小車的加速度越大越好(2)在實驗中，得到一條如圖乙所示的紙帶，已知相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T0.1 s，且間距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出分別為3.09 cm、3.43 cm、3.77 cm、4.10 cm、4.44 cm、4.77 cm，則小車的加速度a_ m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(3)有一組同學(xué)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，他們在軌道水平及傾斜兩種情況下分別做了實驗，得到了兩條aF圖線，如圖丙所示，圖線_是在軌道傾斜情況下得到的(填“”或“”)；小車及車中砝碼的總質(zhì)量m_ kg.3(2018遼寧沈陽九中月考)用圖3甲所示裝置“探究小車加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”請思考并完成相關(guān)內(nèi)容：圖3(1)實驗時，為平衡摩擦力，以下操作正確的是_A連著砂桶，適當(dāng)調(diào)整木板右端的高度，直到小車被輕推后沿木板勻速運動B取下砂桶，適當(dāng)調(diào)整木板右端的高度，直到小車被輕推后沿木板勻速運動C取下砂桶，適當(dāng)調(diào)整木板右端的高度，直到小車緩慢沿木板做直線運動(2)圖乙是實驗中得到的一條紙帶，已知相鄰計數(shù)點間還有四個點未畫出，打點計時器所用電源頻率為50 Hz，由此可求出小車的加速度a_ m/s2(計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)(3)一組同學(xué)在保持木板水平時，研究小車質(zhì)量一定的情況下加速度a與合外力F的關(guān)系，得到如圖丙中所示的aF圖線則小車運動時受到的摩擦力Ff_ N，小車質(zhì)量M_ kg.若該小組正確完成了步驟(1)，得到的aF圖線應(yīng)該是圖丙中的_(填“”“”或“”)4某探究性學(xué)習(xí)小組利用如圖4所示裝置探究光滑斜面上物體的加速度與物體質(zhì)量及斜面傾角的關(guān)系圖4(1)下列實驗方法，可以采用_A等效法B控制變量法C放大法D累積法(2)實驗中，通過向小車放入鉤碼來改變小車質(zhì)量，只要測出小車從長為L的斜面頂端從靜止開始滑至底端的時間t，就可以由公式a_求出加速度(3)實驗中通過改變方木塊墊放位置來調(diào)整長木板的傾角，由于沒有量角器，因此通過測量出長木板頂端到水平面的高度h，求出傾角的正弦值sin .某同學(xué)記錄了高度和加速度的對應(yīng)值，并在坐標(biāo)紙上建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系后描點作圖如圖5，請根據(jù)他所作的圖線求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭_ m/s2.圖55為了探究加速度與力的關(guān)系，某同學(xué)設(shè)計了如圖6所示的實驗裝置，一端帶有定滑輪的長木板水平放置，長木板上安裝兩個相距為d的光電門；放在長木板上的滑塊通過繞過定滑輪的細線與力傳感器相連，力傳感器下掛一重物拉滑塊的細線的拉力大小F等于力傳感器的示數(shù)讓滑塊從光電門1處由靜止釋放，運動一段時間t后，經(jīng)過光電門2.改變重物質(zhì)量，重復(fù)以上操作，得到下表中的5組數(shù)據(jù)(取g10 m/s2，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)圖6次數(shù)a/(ms2)F/N11.00.7622.00.9933.01.2344.01.5055.01.76(1)若測得兩光電門之間距離d0.5 m，運動時間t0.5 s，則滑塊的加速度a_m/s2.(2)依據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖7中畫出aF圖象圖7(3)根據(jù)圖象可得滑塊的質(zhì)量m_kg，滑塊和長木板間的動摩擦因數(shù)_.6(2018四川成都模擬)如圖8甲所示，一端帶有定滑輪的長木板放置在水平桌面上，靠近長木板的左端固定有一光電門，右端放置一帶有擋光片的小車，小車和擋光片的總質(zhì)量為M，細線繞過定滑輪，一端與小車相連，另一端掛有6個鉤碼，已知每個鉤碼的質(zhì)量為m，且M4m.圖8(1)用游標(biāo)卡尺測出小車上的擋光片的寬度，讀數(shù)如圖乙所示，則擋光片寬度d_ cm.(2)實驗時為了消除摩擦力的影響，可以把木板右端適當(dāng)墊高，調(diào)節(jié)木板的傾斜度，直到使小車在_(填“受”或“不受”)細線的拉力時能沿木板做_直線運動(3)將小車從木板右端由靜止釋放，小車上的擋光片通過光電門的時間為t1，則小車通過光電門的速度為_(用題給字母表示)(4)開始實驗時，細線另一端掛有6個鉤碼，由靜止釋放小車后細線上的拉力為F1，接著每次實驗時將1個鉤碼移放到小車上，當(dāng)細線掛有3個鉤碼時細線上的拉力為F2，則F1_2F2(填“大于”“等于”或“小于”)圖9(5)若每次移動鉤碼后都從同一位置釋放小車，設(shè)擋光片(寬度為d，且dL)與光電門的距離為L，細線所掛鉤碼的個數(shù)為n，測出每次擋光片通過光電門的時間為t，測出多組數(shù)據(jù)，并繪出n圖象如圖9所示，已知圖線斜率為k，則當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹開(用題給字母表示)答案精析1(1)反比(2)消除小車與木板之間摩擦力造成的影響(3)42.0(4)小車乙的質(zhì)量m乙0.2 kg2(1)BC(2)0.34(3)0.5解析(1)平衡摩擦力就是讓小車在無拉力的作用下做勻速直線運動，讓小車重力沿斜面的分力等于小車受到的摩擦力所以平衡時應(yīng)為：將不帶滑輪的木板一端適當(dāng)墊高，在不連砝碼及砝碼盤的情況下使小車恰好做勻速運動，故A錯誤；為了使繩子拉力代替小車受到的合力，需要調(diào)節(jié)滑輪的高度，使細線與木板平行，故B正確；使用打點計時器時，先接通電源后釋放小車，故C正確；實驗中小車的加速度不是越大越好，加速度太大，紙帶打的點太少，不利于計算，故D錯誤(2)由勻變速直線運動的規(guī)律得：x4x13aT2x5x23aT2x6x33aT2聯(lián)立得：(x4x5x6)(x1x2x3)9aT2解得：a102 m/s20.34 m/s2.(3)由題圖丙可知，當(dāng)F0時，a0.也就是說當(dāng)繩子上沒有拉力時小車就有加速度，該同學(xué)實驗操作中平衡摩擦力過大，即傾角過大，平衡摩擦力時木板的右端墊得過高所以圖線是在軌道右側(cè)抬高成為斜面情況下得到的根據(jù)Fma得aF圖象的斜率k，由題圖aF圖象得圖象斜率k2，所以m0.5 kg.3(1)B(2)1.60(3)0.100.20解析(1)在平衡摩擦力時，應(yīng)使小車所受重力沿木板斜面方向的分力等于小車所受摩擦力，所以應(yīng)該取下砂桶，輕推小車后，小車能勻速下滑，B項正確(2)將所得紙帶分為等時的兩大段，由逐差公式xaT2可知，小車的加速度為：a cm/s21.60 m/s2.(3)木板水平時，由牛頓第二定律FFfMa得aF，結(jié)合題圖圖象可知，a0時，F(xiàn)fF0.10 N；當(dāng)F0時，0.50 m/s2，所以M0.20 kg.無論是否平衡摩擦力，aF圖線的斜率都等于小車質(zhì)量的倒數(shù)，故正確完成實驗步驟(1)所得到的實驗圖線應(yīng)過原點且與圖線平行，所以應(yīng)是圖線.4(1)B(2)(3)9.6解析(1)要探究光滑斜面上物體的加速度與物體質(zhì)量及斜面傾角的關(guān)系，由于有兩個變量，可采用控制變量法，B正確(2)小車在光滑斜面上做初速度為零的勻加速運動，由Lat2可得a.(3)小車在光滑斜面上運動時，其加速度agsin，asin 圖象的斜率表示重力加速度，得g9.6 m/s2.5(1)4.0(2)見解析圖(3)0.250.2解析(1)根據(jù)運動學(xué)公式dat2得，a m/s24.0 m/s2.(2)如圖所示(3)根據(jù)Fmgma得ag，所以滑塊運動的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象的斜率等于滑塊質(zhì)量的倒數(shù)由圖象得加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象的斜率k4，所以滑塊的質(zhì)量m0.25 kg.由圖象得，當(dāng)F0.5 N時，滑塊剛要開始滑動，所以滑塊與長木板間的最大靜摩擦力等于0.5 N.而最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，即mg0.5 N，解得0.2.6(1)0.520(2)不受勻速(3)(4)小于(5)解析(1)游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為5 mm，游標(biāo)尺讀數(shù)為0.054 mm0.20 mm，則最終讀數(shù)為5.20 mm0.520 cm.(2)當(dāng)小車不受細線的拉力時，重力沿木板向下的分力若與摩擦力平衡，小車做勻速直線運動(3)極短時間內(nèi)的平均速度等于瞬時速度的大小，則小車通過光電門的速度為.(4)當(dāng)細線掛有6個鉤碼時，對小車和鉤碼整體分析，a10.6g，對小車分析，根據(jù)牛頓第二定律得F1Ma14m0.6g2.4mg，當(dāng)細線掛有3個鉤碼時，對整體分析，a20.3g，對小車分析，根據(jù)牛頓第二定律得F27ma22.1mg，可知F12F2.(5)小車通過光電門的速度v，根據(jù)v22aL，得2aL，因為a，代入解得n，圖線的斜率k，解得g.