42实验探究加速度与力质量的关系

1、2实验:探究加速度与力、质量的关系随堂演练巩固夯基达标1. 在研究物体的”加速度、作用力和质量”三个物理量的关系时，我们用实验研究了小车”在质量一 定的情况下，加速度和作用力的关系”又研究了 ”在作用力一定的情况下，加速度和质量之间 的关系”。这种研究物理问题的科学方法是（）B.控制变量法D.类比法A. 建立理想模型的方法C.等效替代法答案:B2. 在利用”探究加速度与力、质量的关系 ”的实验时，下列说法中正确的是（）A. 平衡摩擦力时，应将砝码盘及盘内砝码通过定滑轮拴在小车上B. 连接砝码盘和小车的细绳应跟长木板保持平行C. 平衡摩擦力后，长木板的位置不能移动D. 小车释放前应靠近打点计时器

2、，且应先接电源再释放小车解析：本题考查实验过程中应注意的事项，选项A中平衡摩擦力时，不能将砝码盘及盘内砝码（或小桶）拴在小车上，A错；选项B、C、D符合正确的操作方法。答案:BCD3. 用如图所示装置，探究”加速度与力、质量的关系”的 实验中：小纸带打点计时器电池U砂桶开关（1）某同学在接通电源进行实验之前，将实验器材组装如图所示。请你指出该装置中错误或不妥之处：O（2）改正实验装置后，该同学顺利地完成了实验。在实验中保持拉力不变，得到了小车加速度随 质量变化的一组数据，如下表所示。实® 次数加速度w/(tU * 5 " 1小车与fe码总 质 m/kg小车与琏码总 质的倒起

3、 丄/k叮Til10. 290. 2C5.020.250. 254.03220. 3040 18a 35乙956 16a 102.5图线。请你在如下图的方格纸中建立合适坐标并画出能直观反映出加速度与质量关系的答案:(1)打点计时器不能使用干电池，应使用交流电源；实验中没有平衡小车的摩擦力；小车初 始位置离打点计时器太远(2)加速度与质量关系的图线如下图。* 0)0.4T1J£丿1J丄=1FLfi 2.03.04-(150 舟/ky4. 一同学用实验探究”加速度与力、质量”的关系的过程如图所示，其中F、2F分别是小车所vt图线。受的合外力，m、2m分别是小车的总质量，根据实验数据得到如

4、图所示的1甲;要分析加速度与合外力的关系，应选用的(1) 要分析加速度与质量的关系，应选用的两个过程是 两个过程是。从下图中相应的vt图线可知：甲车的加速度an和丙车的加速度an的大小关系为，结合两车的 质量和受力情况，可以得到结论：。答案:（1）甲、丙（或乙、丁） an2an5.如下图所示为某些同学根据实验数据画出的图象甲、乙（或丙、丁）当物体所受合外力相同时，物体的加速度与质量成反比能力提升，下列说法中正确的是A. 形成图甲的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大B. 形成图乙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小C. 形成图丙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大D. 形成图丁的原因是平衡摩擦力时长木

5、板倾角过小解析:甲图是平衡摩擦力时长木板倾角过大,牵引力为零时，小车已有加速度，所以A对,C错。丁 ，所以B错,D图是平衡摩擦力时长木板倾角过小，导致图线不过原点，有一定拉力后才有加速度 对。答案:AD6.如图所示，在探究牛顿第二定律的演示实验中，若 1、2两个相同的小车所受拉力分别为车中所放砝码的质量分别为m,、m2打开夹子后经过相同的时间两车的位移分别为则在实验误差允许的范围内，有（）Fi、F2x-i、x2F小车ik、尸夹子FlA.当 mi, m2、F-i 2F2 时 x1 2x2B. 当 miC. 当 m,D. 当 m,m2、Fi2m2 时 x,2m2、F,解析:题中 m2F2 时 X2

6、 2xi2x2F2 时 x2 2X,和m2是车中砝码的质量，决不能认为是小车的质量。本题中只说明了两小弹簧测力计固定在一合适的木板上，细绳的两端分别与弹簧测力计的挂钩PQ,并测出间距d。开始时将木板置于 MN，记下弹簧测力计的示数 F0以此表示滑动Fi然JV/Q/车是相同的，并没有告诉小车的质量是多少。当m, m2时，两车加砝码质量仍相等，若F, 2F2则a, 2a2由x 4at2得x, 2x2 rmA对。若m, 2m2时,无法确定两车加砝码 后的质量关系，两小车的加速度关系也就不明确，自然无法判定两车的位移关系。答案:A7.某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系。桌面的右边缘固定一

7、支表面光滑的铅笔以代替定滑轮和矿泉水瓶连接。在桌面上画出两条平行线MN、处，现缓慢向瓶中加水，直到木板刚刚开始运动为止摩擦力的大小。再将木板放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧测力计的示数后释放木板，并用秒表记下木板运动到 PQ处的时间to,它的优点是o(1) 木板的加速度可以用d、t表示为a=;为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是(一种即可)。(2) 改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度a与弹簧秤示数Fi的关系。下列图象能表示该同学实 验结果的是(3) 用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比A. 可以改变滑动摩擦力的大小B. 可以更方便地获取多组实验数据C. 可以比较精确

8、地测出摩擦力的大小D. 可以获得更大的加速度以提高实验精度解析：(1)由于木板做匀加速直线运动，且初速度为零，故有d弓at2则a 岸。为了减小测量 加速度的偶然误差，可以采用多次测量取平均值的方法。以矿泉水瓶为研究对象，设其质量为m，则有 mg- F, ma即a g 可知aF图象不 过原点，图a、b错误；由于m逐渐增大，故aF图象的斜率应逐渐减小，图c正确、d错误。(3) 不论用什么方法改变拉力的大小 ，都不能改变滑动摩擦力的大小 ，选项A错误；由于用加水 的方法每次增加的拉力可大可小，故选项B、C正确；用两种方法都可以获得较大加速度，故选项D错误。答案：(1)a 鲁 保持Fi不变,重复实验多

9、次测量取平均值(2)c (3)BC8了探究受到空气阻力时，物体运动速度随时间的变化规律，某同学采用了 ”加速度与物体质量、 物体受力关系”的实验装置(如图所示)。实验时，平衡小车与木板之间的摩擦力后，在小车上安装一薄板，以增大空气对小车运动的阻力。(选填”之前”或”之后”接通打点计(1)往砝码盘中加入一小砝码，在释放小车时器的电源，在纸带上打出一系列的点。(2)从纸带上选取若干计数点进行测量，得出各计数点的时间t与速度V的数据如下表：Bins f/s00- 50kOO1-50 2-002. 50速度 vZ (ni )0, 120, 190,230, 26 0, 2S0.29请根据实验数据作出小

10、车的vt图象。讨(ni t-* -1 -11-1-J 4b 申帖 h Vr*y+ i J M亠丄tm+1- 4 4 -鼻亠鼻4mti-i-1- + -J.k-b- 1-3轉:-i *-H-常K-1 + -1 -1 - -b Id, 林眸 * 4 -ri-Bl-.丄JLL T P Shi* + 丿二£J J=Lt,-J-JLt L啊4*IF-i-L 1 -J_LL1_T -七 b-* -h- -UlLi J.-r t -r-b- T iri - -LI J J- 曲坏 -f- T -*=.Id J-L H-E-+ TT r*i jXbT1 wJ亠3r -J.L4 1. 亠 Lb 1.&

11、#171; E ITrr T"- FT-悴胡F FT T IL. 1 J J « .Ll J.*.r 1' -r y * rr- F w.Id TTirrt JTrrT* & + JLI.I 1 II1 nr ITT -?* *V 1J.Lk 止. 1 vrr T- f -j-k- A丄:b jIlliTriT 十 1 Rl 1k j“1 ri >Tm A丄J J .l-i-I-r*1 n-r-峙"A fl JH卄+ -VR-V-1* *1*1* 1H叶 -T-r f1于卄卜 q-rt f - -r- -r - 亠kb * .+卜卄宁r Z-

12、R-"-r HMi-P- * T T H hL J U &11 1 r T1 rr # -1 -b-i- >4 耳*btIlli fr-r-T¥计111 r rrT T-i T- 4.R-H-七鼻呻*十卜;十FIS*-1- + -J -i - 紅*呻a(3)通过对实验结果的分析，该同学认为：随着运动速度的增加，小车所受的空气阻力将变大，你是 否同意他的观点？请根据vt图象简要阐述理由。解析：(1)实验时，应先接通电源，再释放小车。(2) 根据图表中数据先描点，然后用平滑的曲线连接起来。如图所示。(3) 同意。由vt图象可知，速度越大时，加速度越小，小车受到的合

13、力越小，则小车所受的空气阻力 越大。答案:(1)之前(2)如解析图所示(3)见解析9.在探究加速度与力、质量的关系实验中，由于存在摩擦力的影响使实验有较大的误差，有人设计了如下实验：如图所示，质量为M的滑块A放在气垫导轨B上，C为位移传感器，它能将滑块A到传感器C的距离 数据实时传送到计算机上，经计算机处理后在屏幕上显示滑块A的位移一时间(xt)图象和速率时间(vt)图象。整个装置置于高度可调节的斜面上，斜面的长度为IA(1) 本实验中摩擦力对滑块 A的影响。(填”明显，不可忽略”或”不明显，可忽略”(2) 本实验中滑块A的合外力表达式为。实验中可以通过改变来验证质量一定时比的关系；通过保持不

14、变，可验证力一定时，加速度与质量成反比的关系。解析：(1)本实验仪器用的是气垫导轨，滑块A在运动中几乎不受摩擦力的作用。(2)本实验中滑块 A的合外力为F=Mgsin Mg y这样在验证质量一定时 的关系，只需要调节h即可;在验证合外力一定时，加速度与质量的关系应使 即保持Mh之积不变即可。答案：(1)不明显，可忽略(2)MgT h Mh)，加速度与力成正，加速度与合外力F= Mg 7不变,拓展探究10.在”探究加速度与物体质量、物体受力的关系”活动中，某小组设计了如图所示的实验装置。图中上下两层水平轨道表面光滑，两小车前端系上细线,细线跨过滑轮并挂上砝码盘，将砝码和 砝码盘的总重作为小车所受

15、合外力，两小车尾部细线连到控制装置上，实验时通过控制装置使 两小车同时开始运动，并同时停止。i小车I小车n，即a扌请写出推导过程觥码盘 和狀码(1)本实验可通过比较两小车的位移来比较两小车的加速度大小O(2)在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使与平行；在实验时，为减小误差，应使砝码盘和砝码的 总质量小车的质量(选填”远大于”远小于”或”等于”。实验中获得数据如下表所示:(小车I、n的质量 m均为200 g)实验次数小车位移j/ern110123, 36n0.246,51210.22D. 04110.3仕fix3I0*34U16n0.444-80410.436, 13110.545. 56通过分析，可知表中第次实验数据存在明显错误，应舍弃。解析:(2)设砝码和砝码盘总质量为 m小车质量M2细绳中拉力为F