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1、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“探究加速度与力的关系”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)_ 解析： 由题图可知，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、2) 错用了直流电源 (3) 牵引小车的细线与板不平行 2某同学利用如图甲所示的实验装置，探究小车的加速度和它所受拉力F的关系 (1) 除备有 4 个 50 g 钩码外，另有下列实验器材备选： A质量为300 g 的小车 B质量为2 kg 的小车 C输出电压为46 V 的直流电源 D输出电压为46 V 的交流电源 为保证实验成功，选用的实验小车应为_，电源应为 _( 填字母代号 ) (2) 某同学正确选择实验器材后，通过实验得到如图乙所示的a-F图象，造成图线未过 坐标原点的原因是_ _. 解析： (1) 当m?M时，即钩码的总质量m远远小于小车和砝码的总质量M时，绳子的拉 力近似等于钩码的总
3、重力，由题意可知，选用的实验小车应为质量为2 kg 的小车，即选B； 电源应为输出电压46 V的交流电源，即选D.(2) 由题图乙可知，a-F图象不过原点，在a 轴上有截距，即F0 时有加速度，这是由于在平衡摩擦力时，木板被垫得太高，木板倾角 过大，平衡摩擦力太过造成的 答案： (1)B D (2) 平衡摩擦力时，木板倾角过大 3探究加速度与物体质量、物体受力的关系的实验中，某同学用如图甲所示装置进行 实验，打点计时器所用电源的频率为50 Hz，重物通过跨过滑轮的细线与小车相连 (1) 该同学在实验中打出了一条纸带，纸带上A、B、C、D、E这些点的间距如图乙所示， 其中每相邻两点间还有4 个计
4、时点未画出根据测量结果计算： 打C点时纸带的速度大小为_m/s； 纸带运动的加速度大小为_m/s 2( 结果保留三位有效数字 ) (2) 若该同学平衡好摩擦力后，将5 个相同的砝码都放在小车上，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，根据小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力 F的实验数据作出的a-F图线来探究加速度与合外力的关系，此实验操作_( 填“能” 或“不能” ) 探究加速度与质量的关系 解析： (1) 每相邻两点间还有4 个点 ( 图中未画 ) ，所以相邻的计数点间的时间间隔T 0.1 s ，根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，得：vC xBD
5、 tBD （4.38 5.20 ） 10 2 0.2 m/s 0.479 m/s 根据匀变速直线运动的推论公式xaT 2 可以求出 加速度的大小，为了更加准确地求解加速度 ，a xCExAC 4T 2 （5.20 5.99 ） 10 2（ 3.57 4.38 ） 10 2 4（ 0.1 ） 2 m/s 2 0810 m/s2. (2) 要探究加速度与质量的关系，必须保证合外力一定，即盘中砝码的重力不变，所以 此操作不能探究加速度与质量的关系 答案： (1) 0.479 0.810 (2) 不能 4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
6、的右端垫上一个小木块，其目的_； (2) 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 B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
7、 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，得mg(Mm)a，对M分析可得绳子的 拉力为：FMa，联立解得FMa Mmg Mm mg 1 m M ，知当砝码总质量远小于滑块质量时，滑块 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
8、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，故D 正确 (3) 对小车，根据牛顿第二定律，得F(mM)a，变形得 1 a 1 Fm M F ，在 1 am图象中，图线 的斜率表示 1 F ，则k1 F ，在 1 am 图象中图象的截距为： M F b，可得MFb b k. 答案： (1) 平衡摩擦力(2)AD (3) b k 5为了探究质量一定时加速度与力的关系，一同学设计了如图所示的实验装置其中 M为带滑轮的小车的质量( 滑轮质量不计 ) ，m为沙和沙桶的质量 (1) 实验时，一
9、定要进行的操作是_( 填字母代号 ) A用天平测出沙和沙桶的质量 B将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力 C小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录弹簧测 力计的示数 D改变沙和沙桶的质量，打出几条纸带 E为减小误差，实验中一定要保证沙和沙桶的质量m远小于小车的质量M (2) 该同学在实验中得到如图所示的一条纸带( 两相邻计数点间还有两个点没有画出) ， 已知打点计时器采用的是频率为50 Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为 _ m/s 2( 结果保留两位有效数字 ) (3) 以弹簧测力计的示数F为横坐标，加速度为纵坐标，画出的a-F图象是一条直线， 图线与横
10、坐标的夹角为，求得图线的斜率为k，则小车的质量为_ A2tan B. 1 tan CkD.2 k 解析： (1) 本题拉力可以由弹簧测力计测出，不需要用天平测出沙和沙桶的质量，也就 不需要使小桶 ( 包括沙 ) 的质量远小于车的总质量，故A、E错误；该题是弹簧测力计测出拉 力，从而表示小车受到的合外力，故需要将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力， 同时 保持弹簧测力计及其连接线与长木板平行，故B正确；运用打点计时器时，应先接通电源， 待打点稳定后再释放纸带，该实验探究加速度与力和质量的关系，要记录弹簧测力计的示数， 故 C正确； 改变沙和沙桶质量，即改变拉力的大小，打出几条纸带，研究加速度随F变化关 系，故 D正确 (2) 由于两计数点间还有两个点没有画出，故两计数点间的时间间隔为0.06 s ，由 x aT 2，可得 a |0.038 0.033 0.028| |0.023 0.019 0.014| 90.06 2 m/s 2 1.3 m/s2； (3) 根据牛顿第二定律，得2Fma，即a2 m F，对a-F图来说，图象的斜率k 2 m ，故小 车质量为m 2 k，故 A、B、 C错误， D正确 答案： (1)BCD (2)1.3 (3)D
