第2節(jié)實驗:探究加速度與力、質(zhì)量的關系實驗原理及步驟1.(2017·山西大學附中檢測)(多選)用如圖所示的裝置可做探究小車速度隨時間變化的規(guī)律,探究加速度與力、質(zhì)量的關系,其操作過程中下列說法正確的是(AB)A.探究小車速度隨時間變化的規(guī)律,可以不用調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡小車受到的滑動摩擦力B.探究加速度與力、質(zhì)量的關系,需要使牽引小車的細線與長木板保持平行C.兩個實驗中都要通過紙帶求小車的加速度D.探究加速度與力、質(zhì)量的關系,增減托盤中砝碼時,需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度解析:探究小車速度隨時間變化的規(guī)律時是根據(jù)紙帶算出小車的速度,作出vt圖像不需要平衡摩擦力,選項A正確;探究加速度與力、質(zhì)量的關系的實驗中,在安裝實驗裝置時,應調(diào)整滑輪的高度,使細線與木板平行(或水平),否則,對小車的拉力不再單純使小車產(chǎn)生加速度而造成誤差,選項B正確;兩個實驗中,前者無需通過紙帶求加速度,選項C錯誤;在探究加速度與力、質(zhì)量的關系時,每次改變小車的質(zhì)量,小車的摩擦力總能抵消,不需要重新平衡摩擦力,選項D錯誤.2.(2017·北京房山檢測)圖(甲)是用來探究加速度和力之間關系的實驗裝置示意圖,圖(乙)是其俯視圖.兩個相同的小車,放在比較光滑的水平板上(摩擦力很小,可以略去),前端各系一條細繩,繩的另一端跨過定滑輪各掛一個小盤,盤里可放砝碼.兩個小車后端各系一條細線,細線后端用夾子固定,打開夾子,小盤和砝碼牽引小車運動,合上夾子,兩小車同時停止.用刻度尺測出兩小車通過的位移,則位移之比就等于它們的加速度之比.為了探究加速度與力之間的關系,下列說法中正確的是(C)A.使小盤和砝碼的總質(zhì)量盡可能等于小車質(zhì)量B.若將小車放在粗糙水平板上,對實驗結(jié)果沒有影響C.位移之比等于加速度之比是因為小車的位移與加速度成正比D.可在兩小盤內(nèi)放置相同質(zhì)量的砝碼,在兩小車內(nèi)放置不同質(zhì)量的砝碼進行實驗解析:盤和盤中砝碼的質(zhì)量應遠小于小車的質(zhì)量,繩對小車拉力可認為等于盤和盤中砝碼的重力,選項A錯誤;若使用粗糙木板,則粗糙木板有摩擦力,小車受到的力不等于繩子的拉力,不能探究加速度與力之間的真實關系,選項B錯誤;根據(jù)初速度為零的勻變速直線運動公式x=12at2數(shù)據(jù)處理及誤差分析3.(2017·大連高一檢測)在“探究加速度與力、質(zhì)量關系”的實驗中,探究加速度a與質(zhì)量M的關系時,沒有注意始終滿足M遠大于m的條件(m為鉤碼和盤的質(zhì)量),結(jié)果得到的圖像應是圖中的(D)解析:在研究加速度跟小車質(zhì)量M的關系時,保持m不變,改變小車質(zhì)量M,在小車質(zhì)量M遠大于重物質(zhì)量m時,可以認為小車受到的拉力F=mg,此時加速度a與小車質(zhì)量M成反比,與1M成正比,以1M為橫軸,a為縱軸,則a1M4.(2017·遵義四中檢測)用如圖(甲)所示的裝置,在“探究加速度與力、質(zhì)量的關系”的實驗中:(1)某同學在接通電源進行實驗之前,將實驗器材組裝如圖所示,請你指出該裝置中錯誤或不妥之處為

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(2)改正實驗裝置后,該同學順利地完成了實驗.圖(乙)是他在實驗中得到的一條紙帶,圖中相鄰的兩計數(shù)點之間的時間間隔為0.1s,由圖中的數(shù)據(jù)可算出小車的加速度a為m/s2.

解析:(1)打點計時器需要6V以下的交流電源才能正常工作,不能使用干電池;為保證細繩對小車的拉力作為小車所受的合外力,實驗前必須平衡摩擦力,該裝置沒有平衡摩擦力;為了在紙帶上打下較多的點,小車的初始位置應靠近打點計時器.(2)加速度可用逐差法求出a=x=[(4.04-1答案:(1)不應使用干電池,應使用交流電源;實驗中沒有平衡小車的摩擦力;小車的初始位置靠近滑輪(2)0.1955.(2017·武漢一中檢測)某組同學設計了“探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m的關系”實驗,如圖(甲)為實驗裝置簡圖,A為小車,B為電火花計時器,C為裝有細砂的小桶,D為一端帶有定滑輪的長木板,實驗中認為細繩對小車拉力F等于細砂和小桶的總重力,小車運動的加速度a可用紙帶上打出的點求得.(1)某次實驗時,測得小車和小車上的鉤碼總質(zhì)量為800g,則細砂和小桶的總質(zhì)量較為合理的是.

A.50g B.500g C.5kg D.50kg(2)如圖(乙)為某次實驗得到的紙帶,已知實驗所用電源的頻率為50Hz,根據(jù)紙帶可求得電火花計時器打B點時的速度為m/s,小車的加速度大小為m/s2.(結(jié)果均保留兩位小數(shù))

(3)在“探究加速度a與質(zhì)量m的關系”時,某同學按照自己的方案將實驗數(shù)據(jù)都在坐標系中進行了標注,但尚未完成圖像[如圖(丙)所示].請繼續(xù)幫助該同學作出坐標系中的圖像.(4)在“探究加速度a與合力F的關系”時,該同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了加速度a與合力F的圖線如圖(丁)所示,圖線不通過坐標原點的原因是.

解析:(1)為了使細繩對小車拉力F等于細砂和小桶的總重力,則需要滿足小車和小車上的鉤碼總質(zhì)量遠大于細砂和小桶的總質(zhì)量,若小車和小車上的鉤碼總質(zhì)量為800g,則細砂和小桶的總質(zhì)量較為合理的是50g,選項A正確,B,C,D錯誤;(2)AC這段位移的平均速度等于AC這段時間中間時刻的瞬時速度,即B點的瞬時速度,故vB=AB+BC4由逐差法求解小車的加速度,a=(CD+DE)-(AB(3)由坐標系中標注點可看出這些點大致在一條直線上,過這些點作一條直線,即為a與1m(4)圖線不通過坐標原點,F不為零時,加速度仍為零,知實驗前沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不夠.答案:(1)A(2)1.631.72(3)見解析(4)未平衡摩擦力或者平衡摩擦力不夠6.(2017·重慶檢測)如圖1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系”實驗裝置.用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大小,在長木板上相距L=48.0cm的A,B兩點各安裝一個速度傳感器,分別記錄小車到達A,B時的速率.(1)實驗主要步驟如下:①將拉力傳感器固定在小車上;②調(diào)整長木板的傾斜角度,以平衡小車受到的摩擦力,讓小車在不受拉力作用時能在木板上做運動;

③把細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點釋放小車,小車在細線拉動下運動,記錄細線拉力F的大小及小車分別到達A,B時的速率vA,vB;⑤改變所掛鉤碼的數(shù)量,重復④的操作.(2)表中記錄了實驗測得的幾組數(shù)據(jù),vB2vA2次數(shù)F(N)(vB2vA2)(ma(m/s2)10.600.770.8021.041.611.6831.422.34

42.003.483.6352.624.654.8463.005.495.72(3)由表中數(shù)據(jù)在圖2中描點并作出aF關系圖線;(4)對比實驗結(jié)果與理論計算得到的關系圖線(圖中已畫出理論圖線),造成上述偏差的原因是.

解析:(1)當小車做勻速直線運動時,說明摩擦力被平衡.(2)根據(jù)勻變速直線運動的位移與