2019高中物理 第四章2 实验:探究加速度与力、质量的关系分层训练 新人教版必修1.doc
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1、12 2 实验:探究加速度与力、质量的关系实验:探究加速度与力、质量的关系1如图所示为某同学所安装的“验证牛顿第二定律”的实验装置,在图示状态下开始做实验,该同学的装置和操作中的主要错误是(至少写出三个错误):(1)_(2)_(3)_解:由图可知,本实验存在以下错误:长木板右端未垫高以平衡摩擦力(或没有平衡摩擦力);错用了直流电源(或应该用交流电);牵引小车的细线与板不平行;开始实验时,小车离滑轮太近(或小车离打点计时器太远、牵引小车的细线太短);钩码不能满足远小于小车质量的条件,应换用沙桶(只说换用桶不给分,必须说明原因才行)答案:(1)长木板右端未垫高以平衡摩擦力(2)错用了直流电源 (3
2、)牵引小车的细线与板不平行2 “探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图甲所示图甲图乙(1)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中,打出了一条纸带如图乙所示计时器打点的时间间隔为 0.02 s,从比较清晰的点起,每 5 个点取一个计数点,量出并标出相邻计数点之间的距离该小车的加速度a_ m/s2.(2)平衡摩擦力后,将 5 个相同的砝码都放在小车上挂上砝码盘,然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中,测量小车的加速度小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表:2砝码盘中砝码总重力F/N0.1960.3920.5880.7840.980加速度a/ms20.691.181.662.182.
3、70请根据实验数据在如图所示坐标系中作出aF的关系图象(3)根据提供的实验数据作出的aF图线不通过原点请说明主要原因解析:(1)由题意可知计数间隔T5T00.1 s.由题图乙可知 x0.16 cm1.6103 m,由 xaT2可得a0.16 m/s2.(2)aF图线如图所示(3)平衡小车与桌面之间的摩擦力后,aF图象仍不通过原点,可能是在计算F时忘记加入砝码盘的重力,使作出的图象向左平移造成的答案:(1)0.16 (2)见解析图 (3)计算F时忘记加入砝码盘的重力3在“探究加速度和力、质量的关系”实验中,采用如图所示的装置图进行实验:(1)实验中,需要在木板的右端垫上一个小木块,其目的_;(2
4、)在实验操作中,下列说法正确的是_(填序号)A实验中,若要将砝码(包括砝码盘)的重力大小作为小车所受拉力F的大小应让小车质量远大于砝码(包括砝码盘)的重力3B实验时,应先放开小车,再接通打点计时器的电源C每改变一次小车的质量,都需要改变垫入的小木块的厚度D先保持小车质量不变,研究加速度与力的关系;再保持小车受力不变,研究加速度与质量的关系,最后归纳出加速度与力、质量的关系(3)如图为研究“在外力一定的条件下,小车的加速度与其质量的关系”时所得的实验图象,横坐标m为小车上砝码的质量设图中直线的斜率为k,在纵轴上的截距为b,若牛顿定律成立,则小车的质量为_解析:(1)实验时,我们认为绳子的拉力是小
5、车受到的合外力,为达到这个目的,我们先要将带有滑轮的木板另一端垫起,目的是平衡摩擦力(2)把M、m看成一个整体,根据牛顿第二定律:mg(Mm)a,对M分析可得绳子的拉力为:FMa,联立解得:FMa,知当砝码总质量远小于滑块质量时,滑块Mmg Mmmg1mM所受的拉力等于砝码的总重力,所以应满足的条件是砝码的总质量远小于滑块的质量,故A 正确;使用打点计时器时,都应该先打开电源,后释放纸带,故 B 错误;由于平衡摩擦力之后有Mgsin Mgcos ,故tan ,与重物的质量无关,所以不用再次平衡摩擦力,故 C 错误;本实验采用控制变量法,先保持小车质量不变,研究加速度与力的关系;再保持小车受力不
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