第四章第2節(jié)實驗探究加速度與力質(zhì)量的關(guān)系

第四章第2節(jié)試驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系——精剖細(xì)解預(yù)習(xí)講義學(xué)問點回憶：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系學(xué)校物理中并未學(xué)習(xí)這局部學(xué)問。首先學(xué)校物理并沒有學(xué)習(xí)加速度的學(xué)問，對于運動的描述比擬簡潔，并沒有對運動學(xué)的概念進(jìn)行系統(tǒng)學(xué)習(xí)，僅僅要求同學(xué)會分析一些直觀的物理情景即可。其次學(xué)校物理對于運動與力的關(guān)系更多的是定性分析，并不過多要求定量計算，因此不需要學(xué)習(xí)加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。學(xué)問點1：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系【試驗?zāi)康摹刻骄考铀俣扰c力、質(zhì)量的關(guān)系；把握利用試驗數(shù)據(jù)制作圖像分析數(shù)據(jù)的方法；學(xué)會運用掌握變量法探究物理規(guī)律。【試驗原理】保持小車質(zhì)量不變，通過轉(zhuǎn)變槽碼的個數(shù)轉(zhuǎn)變小車所受的拉力。小車所受的拉力可認(rèn)為與槽碼所受的重力相等。測得不同拉力下小車運動的加速度，探究加速度與力的關(guān)系。保持小車所受的拉力不變，通過在小車上增加重物轉(zhuǎn)變小車的質(zhì)量。測得不同質(zhì)量的小車在這個拉力下運動的加速度，探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系?！驹囼炂鞑摹啃≤?、打點計時器、紙帶、刻度尺、天平、砝碼、槽碼、一端帶有滑輪的長木板、細(xì)線等【試驗裝置圖】【試驗測量的物理量】小車的質(zhì)量〔可以用天平測量質(zhì)量〕；加速度的測量〔法1：小車做初速度為零的勻加速直線運動，那么可用刻度尺測量位移x和秒表測量時間t，然后由公式a=(2x)/t2算出加速度；法2：將打點計時器的紙帶連在小車上，依據(jù)紙帶上打出的點來測量加速度；法3：由于我們探究的是加速度與其他物理量之間的比例關(guān)系，因此測量不同狀況下物體加速度的比值，測出兩個初速度為零的勻加速運動在相同時間內(nèi)發(fā)生的位移x1、x2，位移之比就是加速度之比x1/x2=a1/a2〕力的測量：平衡摩擦力并滿意重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量時，可以用細(xì)繩所掛重物的重力代替小車所受的合外力。【數(shù)據(jù)步驟】①用天平測出小車和槽碼的質(zhì)量。②依據(jù)上面試驗裝置圖安裝好試驗裝置，小車不洗細(xì)繩，安裝紙帶。③平衡摩擦力〔方法：在長木板無滑輪一端抬高，移動墊木位置到打點計時器正常工作在紙帶上所打的點消失相鄰點間距相等的現(xiàn)象時停止，固定好位置，如以下圖所示。目的：使重力的分力與摩擦力平衡，讓細(xì)繩拉小車的力等于小車所受的合外力〕④把細(xì)線系在小車上并繞過滑輪懸掛槽碼，將車?yán)酱螯c計時器四周。⑤先翻開計時器電源，再釋放小車，得到紙帶并在紙帶上標(biāo)記號碼，登記槽碼的重量。⑥轉(zhuǎn)變槽碼的重量，重復(fù)以上的步驟幾次。⑦掌握槽碼質(zhì)量不變，轉(zhuǎn)變小車質(zhì)量，再測幾組數(shù)據(jù)。⑧設(shè)計表格，記錄試驗數(shù)據(jù)，表格形式如下：【試驗數(shù)據(jù)處理】探究加速度與力的關(guān)系，以加速度為縱坐標(biāo)，力為橫坐標(biāo)建立直角坐標(biāo)系，依據(jù)以上試驗數(shù)據(jù)在圖上描點，并用光滑的直線將點連接起來，如以下圖所示：探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，以加速度為縱坐標(biāo)，質(zhì)量為橫坐標(biāo)建立直角坐標(biāo)系，依據(jù)以上試驗數(shù)據(jù)在圖上描點，并用光滑的曲線將點連接起來，如以下圖所示：由于上圖為雙曲線，說明加速度與質(zhì)量成反比，可用加速度為縱坐標(biāo)，質(zhì)量的倒數(shù)為橫坐標(biāo)作圖，如以下圖所示：【試驗結(jié)論】保持物體質(zhì)量M不變時，物體的加速度a與所受力F成正比.。保持力F不變時，物體的加速度a與質(zhì)量M成反比。【試驗考前須知】打點前小車應(yīng)靠近打點計時器且應(yīng)先接通電源后釋放小車；在平衡摩擦力時，不要懸掛槽盤，但小車應(yīng)連著紙帶且接通電源。轉(zhuǎn)變槽碼的質(zhì)量的過程中，要始終保證槽碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。作圖時應(yīng)使所作的直線通過盡可能多的點，不在直線上的點也要盡可能的對稱分布在直線的兩側(cè)，但假設(shè)遇到個別偏離較遠(yuǎn)的點可舍去?！菊`差分析】平衡摩擦力操作不當(dāng)，將有以下兩種狀況消失：斜面傾角太小，平衡摩擦力缺乏，加速度與力、質(zhì)量的倒數(shù)的圖像如以下圖所示：斜面傾角太大，平衡摩擦力過度，加速度與力、質(zhì)量的倒數(shù)的圖像如以下圖所示：槽碼的質(zhì)量不能遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，即所掛槽碼的質(zhì)量太大時，加速度與力的圖像中曲線的斜率會不斷減小，如以下圖所示：分析：由mgMa=ma,由此可得,只有在<<M時，才有F≈mg。，那么m越大時，其差值也越大。質(zhì)量測量、長度測量中也存在偶然誤差，可通過屢次測量取平均值的方法來減小誤差。作圖時存在誤差。【試驗改良】利用氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行試驗，試驗裝置圖如下：利用彈簧測量計或者力傳感器直接測量合外力的大小，加速度可由紙帶上的點計算得出，合外力由彈簧測力計測出來。試驗裝置圖如下：利用光電門測量加速度，利用光電門測出滑塊通過G1、G2的速度v1、v2，依據(jù)v12v22=2ax求出加速度。試驗裝置圖如下：利用位移傳感器測位移，測出兩個初速度為零的勻加速直線運動在相同時間內(nèi)發(fā)生的位移x1、x2,那么位移之比等于加速度之比,即。試驗裝置圖如下：氣墊導(dǎo)軌代替長木板，無需平衡摩擦力；光電門可以測量瞬時速度，進(jìn)而通過位移可測量加速度；利用彈簧測力計或者力傳感器時不必保證槽碼的質(zhì)量遠(yuǎn)大于小車的質(zhì)量。驗證加速度與力成正比的試驗步驟、數(shù)據(jù)處理與誤差分析1．一同學(xué)利用如圖甲所示的試驗裝置探究質(zhì)量肯定時加速度a與力F的關(guān)系。另一同學(xué)在圖甲試驗裝置中的小車上固定一個力傳感器〔如圖乙〕來完成試驗。以下關(guān)于試驗操作的說法中正確的選項是〔〕A．圖甲試驗中，小車由靜止開頭運動后所受拉力大小等于所掛槽碼的重力B．圖乙試驗中，木板水平常，力傳感器上的讀數(shù)等于小車所受合力的大小C．圖乙試驗中，所掛槽碼的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量D．圖甲、圖乙兩個試驗中，為得到質(zhì)量肯定時a與F成正比，都需要補償阻力【答案】D【詳解】A．圖甲試驗中，由于槽碼向下做加速運動，繩的拉力大小小于槽碼的重力，所以小車由靜止開頭運動后所受拉力大小小于所掛槽碼的重力，A錯誤；B．圖乙試驗中，木板水平常，力傳感器上的讀數(shù)等于繩的拉力解得所以拉力大于小車所受合力的大小，B錯誤；C．圖乙試驗中，傳感器可以直接測出繩的拉力，不需要用槽碼的重力替代繩的拉力，所以不需要滿意所掛槽碼的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，C錯誤；D．圖甲、圖乙兩個試驗中，為得到質(zhì)量肯定時a與F成正比，都需要補償阻力，D正確。應(yīng)選D。2．小明同學(xué)按如下圖裝置做“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律〞的試驗。釋放小車時，試驗裝置如圖甲所示，小芳指出了該裝置的錯誤。小明多余的甚至錯誤的操作如下：①電磁打點計時器接在直流電源上了②小車質(zhì)量沒有遠(yuǎn)大于槽碼質(zhì)量③小車離打點計時器過遠(yuǎn)④沒有平衡摩擦力小芳的說法正確的選項是〔〕A．①③ B．①②③ C．①③④ D．①②④【答案】A【詳解】①電磁打點計時器應(yīng)當(dāng)接在溝通電源上，而圖中接在直流電源上，①錯誤；②探究小車速度隨時間變化的規(guī)律，不需要小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于槽碼質(zhì)量，②正確；③為了充分利用紙帶，小車應(yīng)靠近打點計時器，而圖中小車離打點計時器過遠(yuǎn)，③錯誤；④探究小車速度隨時間變化的規(guī)律時，不需要平衡摩擦力，④正確；BCD錯誤，A正確。應(yīng)選A。驗證加速度與質(zhì)量成正比的試驗步驟、數(shù)據(jù)處理與誤差分析3．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系〞試驗中，采納如圖甲所示的裝置。本試驗采納的試驗方法是掌握變量法，以下說法中正確的選項是〔〕A．在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時，應(yīng)轉(zhuǎn)變小車所受拉力的大小B．在探究加速度與外力的關(guān)系時，應(yīng)轉(zhuǎn)變小車的質(zhì)量C．在探究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系時，作出a－圖像簡潔更直觀推斷出二者間的關(guān)系D．無論在什么條件下，細(xì)線對小車的拉力大小總等于砝碼盤和砝碼的總重力大小【答案】C【詳解】A．在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時，應(yīng)保持小車所受拉力的大小不變，A錯誤；B．在探究加速度與外力的關(guān)系時，應(yīng)保持小車的質(zhì)量不變，B錯誤；C．在探究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系時，由牛頓其次定律可得為了直觀推斷二者間的關(guān)系，可作出a過原點的直線，而圖像是一條雙曲線，在繪制圖像后并不能保證肯定是雙曲線也有可能是其他的曲線，無法嚴(yán)謹(jǐn)驗證試驗，C正確；D．當(dāng)小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量時，才能近似認(rèn)為細(xì)線對小車的拉力大小等于砝碼盤和砝碼的總重力大小，在小車的加速度較大的狀況下重力大于細(xì)線的拉力，D錯誤。應(yīng)選C。4．圖甲為某次探究加速度a跟物體所受合力F和質(zhì)量m的關(guān)系試驗裝置圖。保持小車質(zhì)量不變，轉(zhuǎn)變砂和砂桶質(zhì)量，進(jìn)行屢次測量。依據(jù)試驗數(shù)據(jù)作出了加速度a隨拉力F的變化圖線，如圖乙所示，圖中直線沒有通過原點，以下說法不正確的選項是〔〕A．要討論這三個物理量之間的定量關(guān)系，需采納的思想方法是掌握變量法B．要討論這三個物理量之間的定量關(guān)系，需采納的思想方法是等效替換法D．直線沒有通過原點，說明試驗前未平衡摩擦力【答案】B【詳解】AB．試驗中要討論多個變量之間的定量關(guān)系，需要實行掌握變量法，A正確，B錯誤；D．結(jié)合圖線可知，當(dāng)時，加速度為零，說明試驗前未平衡摩擦力，D正確；C．在摩擦力為，且滑塊質(zhì)量保持不變的狀況下，依據(jù)牛頓其次定律可得整理得可知，在圖中，斜率與質(zhì)量的關(guān)系為解得C正確；此題選擇錯誤選項，應(yīng)選B。試驗圖像的解讀5．在探究加速度與小車質(zhì)量關(guān)系的過程中，應(yīng)保持砂和砂桶的總質(zhì)量不變，通過增減小車中砝碼轉(zhuǎn)變小車質(zhì)量M，試驗測出幾組a、M數(shù)據(jù)，以下圖線能直觀合理且正確反映aM關(guān)系的是〔〕A． B．C． D．【答案】C【詳解】由牛頓其次定律得可知應(yīng)為一條直線，F(xiàn)為直線的斜率，對砂和砂桶由牛頓其次定律得可見當(dāng)M質(zhì)量減小加速度增大時斜率將漸漸減小，且M越小越明顯，故圖像應(yīng)為開頭時近似直線后漸漸向下彎曲，C正確；應(yīng)選C。6．幾位同學(xué)在討論加速度a和力F、質(zhì)量m的關(guān)系時，設(shè)小車質(zhì)量和車上砝碼質(zhì)量之和為M，沙及沙桶的總質(zhì)量為m，分別得出如圖中a、b、c、d四條圖線，其中圖a、b、c是a—F圖線，圖d是a—圖線，其中由于沒有平衡摩擦力的是〔〕A．a(chǎn) B．b C．c D．d【答案】A【詳解】A．a(chǎn)圖中，沒有平衡摩擦力，故A正確；B．b圖中，平衡摩擦力過大，故B錯誤；CD．cd圖中都是沒有嚴(yán)格要求小車質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鉤碼和砂桶質(zhì)量，故CD錯誤。應(yīng)選A。試驗方法的改良7．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系〞試驗中，通常將細(xì)線給小車的拉力近似等于槽碼的重力，為了消退這一系統(tǒng)誤差，以下方法中最適合的是〔〕A．要求小車的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于槽碼的質(zhì)量B．把打點計時器一端墊高，平衡摩擦力C．直接用彈簧測力計代替槽碼，讀出彈簧測力計的讀數(shù)，即為繩的拉力D．將力傳感器固定在小車上，精確?????記錄細(xì)線給小車〔含力傳感器〕的拉力【答案】D【詳解】A．要求小車的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于槽碼的質(zhì)量，可以減小誤差但不能消退這一系統(tǒng)誤差，A錯誤；B．平衡摩擦力只是防止了摩擦力對試驗的影響，不能消退細(xì)線拉力與槽碼重力不等的系統(tǒng)誤差，B正確錯誤；C．直接用彈簧測力計代替槽碼，理論上有肯定道理，但是加速運動的彈簧測量計不簡潔讀數(shù)，沒有操作的可行性，C錯誤；D．將力傳感器固定在小車上，精確?????記錄細(xì)線給小車〔含力傳感器〕的拉力，可以消退這一系統(tǒng)誤差，D正確。應(yīng)選D。試驗探究題1．試驗題：〔1〕以下試驗需要使用打點計時器的是______。A．驗證機械能守恒定律B．探究平拋運動的特點C．探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系D．探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律〔2〕“探究加速度與所受合外力關(guān)系〞的試驗裝置圖如圖1所示。拉力傳感器顯示的是繩上的拉力。①該試驗______〔選填“需要〞或“不需要〞〕滿意砂桶和砂的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量。②同學(xué)在試驗中得到如圖2所示的一條紙帶，0、1、2、3、4、5、6為計數(shù)點〔兩計數(shù)點間還有四個點沒有畫出〕，打點計時器采納的是頻率為50Hz的溝通電源，依據(jù)紙帶可求出小車的加速度為______〔結(jié)果保存兩位有效數(shù)字〕。③同學(xué)以力傳感器的示數(shù)F為橫坐標(biāo)，小車的加速度a為縱坐標(biāo)，畫出的aF圖像〔如圖3〕是一條直線，圖線與F軸的夾角為θ，求得圖線的斜率為k，那么小車的質(zhì)量為______。A．B．C．D．【答案】A不需要2.0C【詳解】〔1〕[1]驗證機械能守恒定律使用打點計時器，其他都用不到。答案是A?！?〕①[2]該試驗使用傳感器測量細(xì)線拉力從而求出小車的合外力，不需要滿意砂桶和砂的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量。②[3]兩計數(shù)點之間的時間間隔為由逐差法可得小車的加速度大小為③[4]由牛頓其次定律可知解得又由于aF圖像的斜率為所以不知道橫縱坐標(biāo)的標(biāo)度是否相同，不能確定斜率k與是否相同。應(yīng)選C。2．某試驗小組利用如圖甲所示的裝置進(jìn)行“探究加速度與合外力的關(guān)系〞試驗。〔1〕以下圖是試驗時補償阻力的情形，其中正確的選項是_________〔填字母〕?！?〕如圖乙是試驗中獵取的一條紙帶的一局部，打點計時器電源頻率為50Hz，其中A、B、C、D、E、F、G是計數(shù)點，每相鄰兩計數(shù)點間還有4個計時點〔圖中未標(biāo)出〕，計數(shù)點間的距離如圖乙所示，由紙帶求出小車的加速度的大小為_______m/s2〔計算結(jié)果保存2位有效數(shù)字〕，假如當(dāng)時電源的頻率f<50Hz，但試驗小組同學(xué)并不知道，那么測得的加速度值與真實值相比____________〔填“偏大〞或“偏小〞〕。〔3〕在滿意試驗條件時，討論小車質(zhì)量肯定的狀況下其加速度a與砝碼重力F〔遺忘測量砝碼盤的質(zhì)量，但其他操作均正確〕的關(guān)系，得到a與F的關(guān)系應(yīng)當(dāng)是圖丙中的_____〔填“1〞“2〞或“3〞〕?！敬鸢浮緽0.20偏大1【詳解】〔1〕[1]補償阻力時，只讓小車在傾斜的平板上拖著紙帶做勻速直線運動，同時小車勻速運動需要依據(jù)紙帶推斷。應(yīng)選B?！?〕[2]相鄰兩計數(shù)點間還有4個計時點，可知相鄰計數(shù)點的時間間隔為依據(jù)逐差法可知，加速度大小為[3]假如當(dāng)時電源的頻率，那么實際打點周期變大，但試驗小組同學(xué)并不知道，那么測得的加速度值與真實值相比偏大?！?〕[4]試驗中未記錄砝碼盤的質(zhì)量，當(dāng)時，加速度不為領(lǐng)，與的關(guān)系應(yīng)當(dāng)是圖丙中的“1〞。3．某試驗小組利用如圖甲所示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系?！?〕完成平衡摩擦力的相關(guān)內(nèi)容：①取下砝碼盤，把木板不帶滑輪的一端墊高；②接通打點計時器電源，輕推小車，讓小車拖著紙帶運動，假如打出的紙帶如圖乙所示，那么應(yīng)______(填“增大〞“減小〞或“不轉(zhuǎn)變〞)木板的傾角，反復(fù)調(diào)整，直到紙帶上打出的點跡______；〔2〕某同學(xué)試驗時在小車質(zhì)量肯定的狀況下得到如圖丙所示的aF圖象，圖象變彎曲的緣由是___________________；〔3〕某次試驗中取出紙帶其中一局部，每五個點取一個計數(shù)點，測出3個計數(shù)點與0計數(shù)點之間的距離依次為x1＝3.00cm、x2＝7.50cm、x3＝13.50cm，那么物體通過1計數(shù)點的速度v1＝________m/s，運動的加速度a＝________m/s2?！步Y(jié)果保存3位有效數(shù)字〕【詳解】〔1〕[1][2]由圖乙可知點與點之間的距離越來越大，可知小車做加速運動，說明木板的傾角太大，所以應(yīng)減小木板的傾角，反復(fù)調(diào)整，直到紙帶上打出的點跡勻稱，說明平衡摩擦力已徹底?！?〕[3]假設(shè)砝碼和砝碼盤的質(zhì)量為m，小車的質(zhì)量為M，對系統(tǒng)整體有解得對砝碼和砝碼盤分析有解得可知當(dāng)時那么可知a與F成正比。當(dāng)時即隨著m的不斷增加，a值會不斷靠近g。故圖象變彎曲的緣由是小車質(zhì)量沒有滿意遠(yuǎn)大于所掛砝碼的質(zhì)量?！?〕[4]物體通過1計數(shù)點的速度[5]運動的加速度4．某試驗小組利用如圖甲所示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。請答復(fù)以下問題：〔1〕平衡摩擦力時，該組同學(xué)先調(diào)整長木板一端滑輪的高度，使細(xì)線與長木板平行，接下來正確的操作是______。A．將長木板水平放置，讓小車連著已經(jīng)穿過打點計時器的紙帶，給打點計時器通電，調(diào)鉤碼個數(shù)，使小車在鉤碼的牽引下運動，從打出的紙帶推斷小車是否做勻速運動B．將長木板的右端墊起適當(dāng)?shù)母叨?，讓小車連著已經(jīng)穿過打點計時器的紙帶，撤去鉤碼，給打點計時器通電，輕推一下小車，從打出的紙帶推斷小車是否做勻速運動C．將長木板的右端墊起適當(dāng)?shù)母叨?，撤去紙帶以及鉤碼，輕推一下小車，觀看推斷小車是否做勻速運動〔2〕圖乙是某次試驗中從打點計時器打出的紙帶中選出一條點跡比擬清楚的紙帶，每五個點取一個計數(shù)點，打點計時器打點的時間間隔T＝0.02s，假設(shè)相鄰計數(shù)點記為A、B、C、D、E、F、G，它們到O點的距離已標(biāo)出，那么小車的加速度大小為a＝______?！灿嬎憬Y(jié)果保存兩位有效數(shù)字〕〔3〕假如當(dāng)時電網(wǎng)中交變電流的頻率是，而做試驗的同學(xué)并不知道，那么由此引起的系統(tǒng)誤差將使加速度的測量值比實際值偏______〔填“大〞或“小〞〕?！?〕在“探究加速度a與合力F的關(guān)系〞時，該組同學(xué)依據(jù)試驗數(shù)據(jù)作出了加速度a與合力F的圖線如圖丙所示，該圖線不通過坐標(biāo)原點，試分析圖線不通過坐標(biāo)原點的緣由：______?！?〕該組同學(xué)在這個探究試驗中采納的物理學(xué)思想方法為______。A．極限法B．比值法C．抱負(fù)化模型法D．掌握變量法【答案】B0.99大試驗前沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠D【詳解】〔1〕[1]正確的操作是將長木板的右端墊起適當(dāng)?shù)母叨龋屝≤囘B著已經(jīng)穿過打點計時器的紙帶，撤去鉤碼，給打點計時器通電，輕推一下小車，從打出的紙帶推斷小車是否做勻速運動。應(yīng)選B?！?〕[2]每五個點取一個計數(shù)點，打點計時器打點的時間間隔T＝0.02s，那么計數(shù)點的時間間隔，對打出的紙帶由A到G的過程中，代入數(shù)據(jù)解得〔3〕[3]假如電網(wǎng)中溝通電的頻率為49.5Hz，那么實際周期大于0.02s，那么打出的對應(yīng)點與電網(wǎng)中交變電流的頻率正常時〔頻率是f＝50Hz〕比擬間距將變大，而做試驗的同學(xué)并不知道，仍舊用f＝50Hz，代入計算，依據(jù)運動學(xué)公式，測量的加速度值與真實的加速度值相比是偏大的?！?〕[4]圖線不通過坐標(biāo)原點，F(xiàn)不為零時，加速度仍為零，那么試驗前沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不夠?！?〕[5]該試驗采納掌握變量法。應(yīng)選D。5．如圖甲所示為“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系〞的試驗裝置?！?〕在試驗中，以下操作正確的選項是______A．打點前，小車應(yīng)靠近打點計時器，要先接通電源，待計時器打點穩(wěn)定后再釋放小車B．要舍去紙帶上的密集點，然后選取計數(shù)點C．在探究加速度與質(zhì)量之間的關(guān)系時，直接依據(jù)a—m圖像即可推斷加速度與質(zhì)量是否成反比D．試驗中，應(yīng)使小車的加速度盡量大些〔2〕在試驗過程中，打出了一條紙帶如圖乙所示，計時器打點的時間間隔為0.02s，選取A、B、C、D四個計數(shù)點，每兩個相鄰計數(shù)點間有四個點沒有畫出。從圖乙中讀出A、B兩點間距s=_______cm；C點對應(yīng)的速度是________m/s，該小車的加速度大小a＝________m/s2〔結(jié)果保存兩位有效數(shù)字〕?！?〕依據(jù)試驗收集的數(shù)據(jù)作出的a－F圖線如圖丙所示，請結(jié)合圖甲所示的試驗裝置，寫出一條對提高本試驗結(jié)果精確?????程度有益的建議____________________?！敬鸢浮緼B/BA0.700.100.20試驗前應(yīng)先平衡摩擦力【詳解】〔1〕[1]A．為了充分利用紙帶，在紙帶上打出較多清楚的點跡，打點前，小車應(yīng)靠近打點計時器，且要先接通電源，待計時器打點穩(wěn)定后再釋放小車，故A正確；B．選取紙帶，為了測量便利和減小誤差，要舍去紙帶上的密集點，然后選取計數(shù)點，故B正確；C．在探究加速度與質(zhì)量之間的關(guān)系時，直接依據(jù)的圖像來推斷，該圖像是一條傾斜的直線，假設(shè)加速度與質(zhì)量的倒數(shù)成正比那么加速度與質(zhì)量成反比，而圖像為一條曲線，無法直接推斷加速度與質(zhì)量之間的關(guān)系，故C錯誤；D．試驗中小車的加速度適度即可，不行過大或過小，過小那么紙帶上計數(shù)點間距離較小，過大那么紙帶上計數(shù)點見距離較大，紙帶上打的點過少，均使得測量的相對誤差較大，故D錯誤。應(yīng)選AB?！?〕[2]從圖乙中讀出A、B兩點間的距離[3]用平均速度表示瞬時速度，對勻變速直線運動，中間時刻的瞬時速度等于該時間段內(nèi)的平均速度，C點對應(yīng)的速度是[4]每兩個點間還有4個點沒畫出來，那么相鄰計數(shù)點間的時間間隔為由紙帶所得數(shù)據(jù)，可知下車在連續(xù)相等時間間隔內(nèi)得位移差為可得，該小車的加速度大小為〔3〕[5]圖中拉力到達(dá)肯定值后才產(chǎn)生加速度，那么可說明該試驗沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力缺乏，因此試驗前應(yīng)平衡摩擦力。6．某試驗小組利用如圖甲所示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系?！?〕如圖甲所示的試驗裝置中，假設(shè)選用電火花計時器，其所用的電源是___________。A．溝通220VB．直流220VC．直流8VD．溝通8V〔2〕以下做法正確的選項是___________〔填字母代號〕。A．調(diào)整滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨募?xì)繩與長木板保持平行B．在調(diào)整木板傾斜度補償小車的阻力時，將裝有砝碼的砝碼桶通過定滑輪拴在小車上C．試驗時，先放開小車再接通打點計時器的電源D．通過增減小車上的砝碼轉(zhuǎn)變質(zhì)量時，不需要重新調(diào)整木板傾斜度〔3〕打點計時器頻率為50Hz，如圖乙所示的是一次記錄小車運動狀況的紙帶，圖中A、B、C、D、E、F、G為相鄰的計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間還有四個點未畫出。依據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小___________m/s2〔結(jié)果保存兩位有效數(shù)字〕?！?〕如圖丙所示為某同學(xué)在探究加速度a與力F的關(guān)系時，依據(jù)測量數(shù)據(jù)作出的圖像，說明試驗可能存在的問題是___________?！敬鸢浮緼AD/DA0.50平衡摩擦力缺乏〔未平衡摩擦力〕【詳解】〔1〕[1]電火花計時器使用的是溝通220V電源。應(yīng)選A?！?〕[2]A．平衡好摩擦力后，調(diào)整滑輪高度，使?fàn)恳≤嚨募?xì)繩與長木板保持平行，使得細(xì)繩的拉力就等于小車所受的合外力，故A正確；B．在調(diào)整木板傾斜度補償小車的阻力時，小車掛上紙帶，不能將裝有砝碼的砝碼桶通過定滑輪拴在小車上，故B錯誤；C．試驗時，應(yīng)先接通打點計時器的電源，待打點穩(wěn)定后再放開小車，否那么小車運動一段時間后再打點，紙帶上點跡很少也不便于討論，故C錯誤；D．平衡摩擦后即即與質(zhì)量無關(guān)，通過增減小車上的砝碼轉(zhuǎn)變質(zhì)量時，不需要重新調(diào)整木板傾斜度，D正確。應(yīng)選AD?！?〕[3]依據(jù)題意可知，紙帶上相鄰計數(shù)點時間間隔采納逐差法計算平均加速度〔4〕[4]由圖像可以看出，當(dāng)F增大到肯定值〔圖線與橫軸截距〕時，小車才有加速度，說明平衡摩擦力缺乏〔未平衡摩擦力〕。7．李華同學(xué)利用圖甲所示的裝置“探究加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系〞，試驗中通過拉力傳感器將細(xì)線中拉力大小的信息傳輸給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)?！?〕在細(xì)線與木板調(diào)整平行和平衡摩擦力后，往砝碼盤中放入適當(dāng)?shù)捻来a，接通電源。釋放小車，記錄拉力傳感器的讀數(shù)為F，從紙帶上獲得數(shù)據(jù)求出加速度；在小車上添加砝碼并轉(zhuǎn)變砝碼盤中砝碼的質(zhì)量，使拉力傳感器的示數(shù)仍舊為F；如此反復(fù)試驗，可獲得小車的總質(zhì)量M〔含拉力傳感器和所添加砝碼〕和加速度a的多組試驗數(shù)據(jù)，作出aM圖像或圖像，以下圖像正確的選項是________〔填正確答案標(biāo)號〕。A．B．C．D．〔2〕圖乙是李華同學(xué)在試驗過程中打出的一條清楚的紙帶，打點計時器打點的頻率為50Hz，相鄰兩個計數(shù)點間還有四個點未畫出。從圖中可知________；該小車的加速度a=________m/s2?！灿嬎憬Y(jié)果均保存三位有效數(shù)字〕〔3〕在本試驗中，砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量________〔選填“肯定要遠(yuǎn)大于〞、“可以大于〞或“肯定要遠(yuǎn)小于〞〕小車的總質(zhì)量M?！敬鸢浮緿0.9002.00可以大于【詳解】〔1〕[1]由牛頓其次定律可得所以F肯定時，a與成正比。應(yīng)選D?！?〕[2]B點對應(yīng)的速度為，解得[3]由逐差法可得，解得〔3〕[4]試驗中用力傳感器測量拉力的大小，所以不需要滿意砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于小車的總質(zhì)量。8．某試驗小組用如下圖的試驗裝置來“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系〞。〔1〕試驗中某同學(xué)將長木板右端適當(dāng)墊高，其目的是______。〔2〕試驗中假設(shè)使用電火花計時器，那么所接電源為______。A．電壓約為8V的直流電B．電壓約為8V的溝通電C．電壓為220V的溝通電〔3〕試驗中得到圖示的一條紙帶，圖中O、A、B、C、D、E、F為計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間的時間間隔為0.1s，A、B、C、D、E、F各點到0點的距離分別4.01cm、10.00cm、18.01cm、28.02cm、40.00cm、53.99cm，那么計時器在打E點時，小車運行的速度大小為______m/s，小車從0到F運動的加速度大小為______m/s2?！步Y(jié)果均保存3有效數(shù)字〕〔4〕假如試驗中長木板的右端墊得過高，木板傾角過大，用a表示小車的加速度，F(xiàn)表示細(xì)線作用于小車的拉力，他繪出的aF關(guān)系圖像可能是______。A．B．C．D．【答案】平衡摩擦力C1.302.00C【詳解】〔1〕[1]將長木板右端適當(dāng)墊高，可以讓小車重力的分力與摩擦力平衡，從而掌握小車受到的力，使得連接小車?yán)K子的拉力就等于小車受到的合外力；〔2〕[2]電火花打點計時器是一種能夠依據(jù)相同的時間間隔，在紙帶上連續(xù)打點的儀器，它使用溝通電源，由同學(xué)電源供電，工作電壓為220V，故C正確，AB錯誤。應(yīng)選C。〔3〕[3]由于勻變速直線運動中某一段的平均速度等于這一段中間時刻的瞬時速度，又由于打點計時器打出的紙帶中每兩點間的時間間隔是相同的，所以E點是DF的中間時刻，那么有[4]由逐差法可得小車從0到F運動的加速度大小為〔4〕[5]假如試驗中長木板的右端墊得過高，木板傾角過大，那么重力的分力大于摩擦力，即平衡摩擦過大，還為加砝碼，即繩子拉力為零的狀況，小車已經(jīng)有一個較小的加速度，開頭做勻加速直線運動，即繪出的aF關(guān)系應(yīng)為C圖，故C正確，ABD錯誤。應(yīng)選C。9．某試驗小組利用如以下圖甲所示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系?！?〕某次試驗中打出的一條紙帶如圖乙所示，相鄰計數(shù)點間的時間間隔是0.1s，紙帶上只測出了兩組數(shù)據(jù)，由此可以算出小車運動的加速度大小a=__________m/s2〔結(jié)果保存兩位有效數(shù)字〕；〔2〕兩組同學(xué)分別依據(jù)試驗數(shù)據(jù)分別繪制了aF圖線，如圖丙所示。圖線①是沒過原點的緣由是__________；圖線②沒過原點的緣由是__________；圖線①和②不相互平行的緣由是_____________________?！?〕假設(shè)利用力傳感器將試驗裝置改成如圖丁所示，探究小車質(zhì)量肯定時，加速度與合外力的關(guān)系，以下操作必要且正確的選項是__________。A．安裝試驗器材時，要調(diào)整定滑輪的高度，使細(xì)線與長木板平行B．平衡摩擦力時，掛上砂桶，接通打點計時器的電源，輕推小車，從打出的紙帶推斷小車是否做勻速運動C．為了減小誤差，試驗中肯定要保證砂和砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量D．小車靠近打點計時器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時記錄傳感器示數(shù)【答案】0.75沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不夠平衡摩擦力過頭小車的質(zhì)量不相等AD/DA【詳解】〔1〕[1]小車運動的加速度大小〔2〕[2]圖線①當(dāng)力F到達(dá)肯定值時小車才開頭有加速度，說明沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不夠，木板抬的過低；[3]圖線②中當(dāng)F=0時加速度不為零，說明木板抬的過高，平衡摩擦力過頭了；[4]依據(jù)可知，圖線①和②不相互平行的緣由是小車的質(zhì)量不相等?！?〕[5]A．安裝試驗器材時，要調(diào)整定滑輪的高度，使細(xì)線與長木板平行，選項A正確；B．平衡摩擦力時，不掛砂桶，接通打點計時器的電源，輕推小車，從打出的紙帶推斷小車是否做勻速運動，選項B錯誤；C．該試驗中有力傳感器測量拉力，那么不需要保證砂和砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量，選項C錯誤；D．小車靠近打點計時器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時記錄傳感器示數(shù)，選項D正確。應(yīng)選AD。10．在探究小車質(zhì)量肯定時加速度與力的關(guān)系試驗中，小林同學(xué)做了如圖甲所示的試驗改良，在調(diào)整桌面水平后，用力傳感器來測細(xì)線受到的拉力。〔1〕試驗時，以下操作或說法正確的選項是________。A．需要用天平測出砂和砂桶的總質(zhì)量B．小車靠近打點計時器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時記錄力傳感器的示數(shù)C．選用電火花計時器比選用電磁打點計時器的試驗誤差大D．為減小誤差，試驗中肯定要保證砂和砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量〔2〕試驗得到如圖乙所示的紙帶，打點計時器使用的溝通電源的頻率為50Hz，相鄰兩計數(shù)點之間還有四個點未畫出，由圖乙中的數(shù)據(jù)可知，小車運動的加速度大小為________m/s2〔計算結(jié)果保存三位有效數(shù)字〕?！?〕由試驗得到小車的加速度a與力傳感器示數(shù)F的關(guān)系如圖丙所示。圖像不過原點的緣由是________，由丙圖可知小車的質(zhì)量為M=________kg〔計算結(jié)果保存三位有效數(shù)字〕?！敬鸢浮緽0.625沒有平衡小車受到的摩擦力或平衡小車受到的摩擦力缺乏2.89〔2.80~2.90均可〕【詳解】〔1〕[1]A．試驗裝置中有拉力傳感器，不需要用天平測出砂和砂桶的總質(zhì)量，A錯誤；B．小車靠近打點計時器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時記錄拉力傳感器的示數(shù)，B正確；C．電磁打點計時器的振針和復(fù)寫紙、紙帶撞擊形成點跡，而電火花計時器是產(chǎn)生脈沖在紙帶上形成點跡，所以選用電火花計時器比選用電磁打點計時器的試驗誤差小，C錯誤；D．由于有拉力傳感器，可以精確?????得出小車上的拉力。因而砂和砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量是沒有必要的，D錯誤。應(yīng)選B?！?〕[2]依據(jù)逐差法可得小車運動加速度大小是〔3〕[3]由圖像可知，拉力傳感器有示數(shù)，說明小車受到拉力作用，但加速度為0，主要是受到摩擦力的作用。那么圖像不過原點的主要緣由是未平衡摩擦力。[4]對小車受力分析有2F－f=Ma整理有依據(jù)圖像可知，圖線斜率為k=－1那么M=11．某同學(xué)在“驗證牛頓其次定律〞的試驗中利用如圖甲所示裝置探究物體運動的加速度與所受合外力的關(guān)系，調(diào)整木板的傾角平衡摩擦阻力后，掛上鉤碼；〔1〕在該試驗中必需采納掌握變量法，應(yīng)保持________不變，并且要使小車質(zhì)量________〔選填“遠(yuǎn)大于〞“等于〞或“遠(yuǎn)小于〞〕鉤碼的質(zhì)量，用鉤碼所受的重力作為小車所受合外力，用打點計時器測小車的加速度?！?〕圖乙是試驗中得到的一條紙帶，該紙帶上相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點未標(biāo)出，打點計時器使用溝通電的頻率是50Hz，那么小車的加速度大小是________〔結(jié)果保存2位有效數(shù)字〕?！?〕轉(zhuǎn)變所掛鉤碼的數(shù)量，屢次重復(fù)測量。在某次試驗中依據(jù)測得的多組數(shù)據(jù)可畫出關(guān)系圖線〔如下圖〕。此圖線不過坐標(biāo)原點，且AB段明顯偏離直線，造成此現(xiàn)象的主要緣由是________。A．小車與軌道之間存在摩擦B．木板的傾角過小C．所掛鉤碼的總質(zhì)量太大D．所用小車的質(zhì)量太大【答案】小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于0.38ABC【詳解】〔1〕[1]由于要探究物體運動的加速度與所受合外力的關(guān)系，所以試驗過程中應(yīng)保持小車的總質(zhì)量不變。[2]由于只有當(dāng)M>>m時，才可認(rèn)為T=mg，那么試驗中要使小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量，用鉤碼所受的重力作為小車所受合外力，用打點計時器測小車的加速度?！?〕[3]計數(shù)點間的時間間隔為由可得：小車的加速度為〔3〕[4]圖像不過原點，即當(dāng)力F到達(dá)肯定值時小車才有加速度，可知緣由是沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不夠，木板傾角抬的過?。划?dāng)小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量時可以認(rèn)為小車受到的拉力等于鉤碼的重力，假如鉤碼質(zhì)量太大，那么小車受到的拉力明顯小于鉤碼重力，a?F圖線發(fā)生彎曲，所以造成此誤差的主要緣由是所掛鉤碼的總質(zhì)量太大，故ABC正確，D錯誤。應(yīng)選ABC。12．在探究“物體質(zhì)量肯定時加速度與力的關(guān)系〞的試驗中，某愛好小組對教材介紹的試驗方案進(jìn)行了優(yōu)化，設(shè)計了如下圖的試驗裝置。其中M為帶滑輪的小車的質(zhì)量，m為砂和砂桶的質(zhì)量〔滑輪質(zhì)量不計〕?！?〕依據(jù)優(yōu)化后試驗原理圖，該試驗___〔填“需要〞或“不需要〞〕將帶滑輪的長木板右端墊高，以平衡摩擦力；試驗中_____〔填“肯定要〞或“不必要〞〕保證砂和砂桶的質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M；〔2〕該同學(xué)在試驗中得到如圖〔a〕所示的一條紙帶〔兩計數(shù)點間還有四個點沒有畫出〕，打點計時器采納的是頻率為50Hz的溝通電，依據(jù)紙帶可求出小車的加速度為_____m/s2〔結(jié)果保存三位有效數(shù)字〕。〔3〕如圖〔b〕所示，以彈簧測力計的示數(shù)F為橫坐標(biāo)，加速度為縱坐標(biāo)，畫出的aF圖像是一條直線，可得到小車的加速度與合外力成________比?！敬鸢浮?/p>