实验四探究加速度与物体受力物体质量的关系

实验四探究加速度与物体受力、物体质量的关系1.(2024·广东汕尾市调研)如图1甲所示为探究牛顿第二定律的实验装置示意图，图中打点计时器使用的电源为50Hz的交流电源，在小车质量未知的情况下，通过改变桶中沙的多少来探究在小车质量一定的条件下，小车的加速度与合外力的关系。(1)平衡小车所受的摩擦力：取下装沙的桶，调整木板右端的高度，用手轻拨小车，直到打点计时器在纸带上打出一系列间距________的点。(2)实验中打出的其中一条纸带如图乙所示，每5个点标记一个计数点，标记结果如图所示，A、B、C、D为连续选择的计数点，相邻计数点间的时间间隔T＝__s；读出纸带上A、B计数点间距s1＝________cm，C、D计数点间距s2＝_______cm；利用字母T、s1、s2表达出小车的加速度的计算式a＝________________。(3)以沙和桶的总重力F为横坐标，小车的加速度a为纵坐标，作出a－F图像如图丙所示，则小车的质量为M＝________kg。图12.在“用DIS研究加速度和力的关系”实验中：某同学采用光电门测量加速度，实验装置如图2。将小车放置在轨道上，使挡光片的左端与小车的左端A点对齐，光电门放在B处，测出A到B的距离L和挡光片的宽度d。由静止开始释放小车，光电门自动测出小车上挡光片通过光电门的时间Δt。图2(1)根据题中已知物理量，小车的加速度a＝________(用题中字母表示)。(2)在上述实验中，下列操作步骤中必须做到的是________。A.要用天平称量小车质量B.钩码的质量应该远小于小车质量C.通过增减配重片来改变小车的质量D.不论轨道光滑与否，轨道一定要保持水平(3)上述实验用光电门来测量小车运动的瞬时速度，若考虑挡光片的宽度，得到的速度测量值和真实值相比________。A.偏大 B.偏小C.一样大 D.都有可能(4)为了研究加速度和力的关系，某同学选择画小车的加速度与钩码质量的关系图线，如图3所示。分析发现图线在横轴上有截距，这是因为_____________________________________________________________________。图33.(2024·湖南长沙模拟)学校物理兴趣小组用如图4甲所示的阿特伍德机验证牛顿第二定律，并测量当地的重力加速度。绕过定滑轮的轻绳两端分别悬挂质量相等的重物A(由多个相同的小物块叠放组成)和重物B。主要实验步骤如下：图4①用天平分别测量一个小物块的质量和B的质量m；②将A中的小物块取下一个放在B上，接通打点计时器的电源后，由静止释放B，取下纸带，算出加速度大小，并记下放在B上的小物块的质量；③重复步骤②，获得B上面的小物块的总质量Δm和对应加速度大小a的多组数据。(1)某次实验打出的纸带如图乙所示，相邻两计数点间还有四个计时点未画出，已知打点计时器所用交流电源的频率为50Hz，则本次实验中A的加速度大小为________m/s2(结果保留3位有效数字)。(2)利用本装置验证牛顿第二定律。若在误差允许的范围内，满足重物A的加速度大小a＝________(用m、Δm和当地的重力加速度大小g表示)，则牛顿第二定律得到验证。(3)利用本装置测量当地的重力加速度。根据放在B上面的小物块的总质量Δm和对应加速度大小a的多组数据，以Δm为横坐标，a为纵坐标作出a－Δm图像。若图线的斜率为k，则当地的重力加速度大小可表示为g＝________(用k、m表示)。4.某实验小组利用图5(a)所示装置探究加速度与物体所受合外力的关系。主要实验步骤如下：(a)(b)图5(1)用游标卡尺测量垫块厚度h，示数如图(b)所示，h＝________cm。(2)接通气泵，将滑块轻放在气垫导轨上，调节导轨至水平。(3)在右支点下放一垫块，改变气垫导轨的倾斜角度。(4)在气垫导轨合适位置释放滑块，记录垫块个数n和滑块对应的加速度a。(5)在右支点下增加垫块个数(垫块完全相同)，重复步骤(4)，记录数据如下表：n123456a/(m·s－2)0.0870.1800.2600.4250.519根据表中数据在图6上描点，绘制图线。图6如果表中缺少的第4组数据是正确的，其应该是________m/s2(保留3位有效数字)。5.某同学用如图7甲所示的装置测定滑块与木板间的动摩擦因数及木板的质量。将力传感器A固定在光滑水平桌面上，并与计算机连接，传感器A的读数记为F1，测力端通过不可伸长的轻绳与一滑块相连(调节力传感器高度使轻绳水平)，滑块起初放在较长的木板的最右端(滑块可视为质点)，木板的左、右两端连接有光电门(图中未画出)，光电门连接的计时器可记录滑块在两光电门之间的运动时间。已知木板长为L，木板一端连接一根不可伸长的轻绳，并跨过光滑的轻质定滑轮连接一测力计和一只空砂桶(调节滑轮高度使桌面上部轻绳水平)，测力计的读数记为F2，初始时整个装置处于静止状态。实验开始后向空砂桶中缓慢倒入砂子。(重力加速度g取10m/s2)图7(1)缓慢倒入砂子时，F1的读数缓慢增大到3.5N时突变为3.0N，测出滑块的质量为m1＝1.5kg，则滑块与木板间的动摩擦因数为________。(2)在木板开始滑动后，测出在砂桶中装有不同质量的砂子时，滑块通过两光电门的时间间隔t，则木板的加速度为________(用题中所给字母表示)，在坐标系中作出F2－eq\f(1,t2)的图线如图乙所示，若图线的斜率为k，则木板的质量为________(用题中所给字母表示)。6.(2024·四川成都模拟)为了探究质量一定时加速度与力的关系，一同学设计了如图8甲所示的实验装置，其中M为带滑轮的小车的质量，m为砂和砂桶的质量。(滑轮质量不计)(1)该同学从打出的纸带中选择一条点迹清晰的纸带，将纸带沿计数点剪断得到6段纸带，由短到长并排贴在坐标中，各段紧靠但不重叠，如图乙所示。最后将各纸带上端中心点连起来可得到一条直线，如图丙所示。若用横轴表示时间t，纸带宽度表示相邻计数点时间间隔T，纵轴表示相邻计数点间距离sn(n＝1、2、3、4、5、6)，则所连直线的斜率表示________(填序号)。图8A.各