PAGE5-4.2試驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系1.用如圖所示裝置做“驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律”的試驗(yàn),在平衡摩擦力的過程中,下列操作正確的是 ()A.移動(dòng)木塊,使掛砂桶的小車在斜面上勻速運(yùn)動(dòng)B.移動(dòng)木塊,使不掛砂桶的小車在斜面上勻速運(yùn)動(dòng)C.移動(dòng)木塊,使掛砂桶的小車在斜面上靜止D.移動(dòng)木塊,使不掛砂桶的小車在斜面上靜止【解析】選B。平衡摩擦力的方法是,小車與紙帶相連,小車前面不掛砂桶,把小車放在斜面上給小車一個(gè)初速度,看小車能否做勻速直線運(yùn)動(dòng),故B正確,A、C、D錯(cuò)誤。故選B。2.某同學(xué)在用如圖所示的裝置做“探究加速度與力的關(guān)系”的試驗(yàn)時(shí),遺忘平衡小車運(yùn)動(dòng)中所受的摩擦力了,其他操作、計(jì)算及作圖均正確,他最終作出的a-F關(guān)系圖像可能是 ()【解析】選A。當(dāng)未平衡摩擦力時(shí),有拉力時(shí),加速度仍舊為0,故圖像在橫軸上有截距,不能是通過原點(diǎn)的直線,故B、C、D錯(cuò)誤,A正確。故選A。3.在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”試驗(yàn)中:(1)為了探究小車(包括里面所裝砝碼)總質(zhì)量M肯定時(shí),加速度a與合力F的定量關(guān)系,須要在砝碼盤里面添加砝碼來變更小車所受到的合力。砝碼質(zhì)量m和小車總質(zhì)量M分別選取下列四組值:A.M=500g,m分別為50g、70g、100g、125gB.M=500g,m分別為20g、30g、40g、50gC.M=200g,m分別為50g、70g、100g、125gD.M=200g,m分別為30g、40g、50g、60g若其他操作都正確,那么應(yīng)當(dāng)選用________(選填字母代號(hào))進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)的試驗(yàn)誤差較小。

(2)如圖是試驗(yàn)中得到的一條已打點(diǎn)的紙帶,紙帶上的A、B、C、D、E、F、G均為相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn),已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為0.02s,相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)未畫出,相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離已標(biāo)注在圖上,則小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小a=________m/s2,打C點(diǎn)時(shí)的速度大小vC=________m/s。(以上結(jié)果都保留2位有效數(shù)字)

【解析】(1)試驗(yàn)中,要保證m?M,才能保證繩子的拉力約等于m的重力。(2)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔T=0.1s,a=≈0.91m/s2。vC=≈0.40m/s。答案:(1)B(2)0.910.404.如圖甲所示為“用DIS(位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī))探討加速度和力的關(guān)系”的試驗(yàn)裝置。(1)在該試驗(yàn)中必需采納限制變量法,應(yīng)保持________不變,用鉤碼所受的重力大小作為_________________,用DIS測(cè)小車的加速度。

(2)變更所掛鉤碼的數(shù)量,多次重復(fù)測(cè)量。在某次試驗(yàn)中依據(jù)測(cè)得的多組數(shù)據(jù)可畫出a-F關(guān)系圖線(如圖乙所示)。分析此圖線OA段可得出的試驗(yàn)結(jié)論是

______________________________________。

(3)此圖線的AB段明顯偏離直線,造成此誤差的主要緣由是 ()A.小車與軌道之間存在摩擦B.導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)C.所掛鉤碼的總質(zhì)量太大D.所用小車的質(zhì)量太大【解析】(1)采納限制變量法,應(yīng)保持小車的總質(zhì)量不變,用鉤碼所受重力大小作為小車所受外力。(2)從圖乙可以看出a-F關(guān)系圖線基本上是一條過原點(diǎn)的直線,所以可以得出在質(zhì)量不變的條件下,加速度與外力成正比。(3)本次試驗(yàn)的條件是所掛鉤碼的總質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量,否則不能用鉤碼所受的重力作為小車受到的拉力。此圖線的AB段明顯偏離直線說明所掛鉤碼的總質(zhì)量太大。答案:(1)小車的總質(zhì)量小車所受外力(2)在質(zhì)量不變的條件下,加速度與外力成正比(3)C【加固訓(xùn)練】如圖甲為用拉力傳感器和速度傳感器探究“加速度與物體受力的關(guān)系”試驗(yàn)裝置,用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大小,在長(zhǎng)木板上相距L=48.0cm的A、B兩點(diǎn)各安裝一個(gè)速度傳感器,分別記錄小車到達(dá)A、B時(shí)的速率。(1)試驗(yàn)主要步驟如下:①將拉力傳感器固定在小車上;②平衡摩擦力,讓小車做________運(yùn)動(dòng);

③把細(xì)線的一端固定在拉力傳感器上,另一端通過定滑輪與鉤碼相連;④接通電源后自C點(diǎn)釋放小車,小車在細(xì)線拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng),記錄細(xì)線拉力F的大小及小車分別到達(dá)A、B時(shí)的速率vA、vB;⑤變更所掛鉤碼的數(shù)量,重復(fù)④的操作。(2)表中記錄了試驗(yàn)測(cè)得的幾組數(shù)據(jù),-是兩個(gè)速度傳感器記錄速率的平方差,則加速度的表達(dá)式a=________,并補(bǔ)全表格。

序號(hào)F(N)-(m2/s2)a(m/s2)10.600.770.8021.041.611.6831.422.3142.624.654.8453.005.495.72(3)由表中數(shù)據(jù),在圖乙中的坐標(biāo)紙上作出a-F關(guān)系圖線。(4)對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算得到的關(guān)系圖線(圖中已畫出理論圖線),造成上述偏差的緣由是___________________________________。

【解析】(1)依據(jù)平衡狀態(tài)的特點(diǎn)可知道當(dāng)小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),說明摩擦力已經(jīng)被平衡。(2)依據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移與速度公式:v2-=2ax可以求出:a=,代入數(shù)據(jù)解得:a=2.