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(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

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(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.

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