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专题三 实验四
知识巩固练
1.在利用打点计时器和小车来做“验证牛顿运动定律”的实验时,下列说法错误的是 ( )
A.平衡摩擦力时,应将砝码盘及盘内砝码通过定滑轮拴在小车上
B.连接砝码盘和小车的细绳应跟长木板保持平行
C.平衡摩擦力后,长木板的位置不能移动
D.小车释放前应靠近打点计时器,且应先接通电源再释放小车
【答案】A
2.在验证牛顿第二定律的实验中,如图所示分别是甲、乙、丙、丁四个实验小组根据实验数据画出的图像.对于这四个图像,分析正确的是( )
甲 乙 丙 丁
A.甲未平衡摩擦力
B.乙平衡摩擦力过度
C.丙是小车质量太大了
D.丁是不满足m≪M的条件
【答案】D 【解析】甲平衡摩擦力时倾角过大,乙平衡摩擦力时倾角过小,丁图出现弯曲是由于砝码质量过大,不满足m≪M的条件.
3.某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系,弹簧测力计固定在一合适的木块上,桌面的右边缘固定一个光滑的定滑轮,细绳的两端分别与弹簧测力计的挂钩和矿泉水瓶连接.在桌面上画出两条平行线P、Q,并测出间距d.开始时将木块置于P处,现缓慢向瓶中加水,直到木块刚刚开始运动为止,记下弹簧测力计的示数F0,以此表示滑动摩擦力的大小.再将木块放回原处并按住,继续向瓶中加水后,记下弹簧测力计的示数F,然后释放木块,并用秒表记下木块从P运动到Q处所用的时间t.
(1)木块的加速度可以用d和t表示为a=________.
(2)改变瓶中水的质量重复实验,确定加速度a与弹簧测力计示数F的关系.下图中能表示该同学实验结果的是________.
A B C D
(3)用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比,它的优点是________.
A.可以改变滑动摩擦力的大小
B.可以更方便地获取更多组实验数据
C.可以更精确地测出摩擦力的大小
D.可以获得更大的加速度以提高实验精度
【答案】(1) (2)C (3)BC
4.如图所示为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图.沙和沙桶的总质量为m,小车和砝码的总质量为M.实验中用沙和沙桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小.
(1)实验中,为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力,先调节长木板一端滑轮的高度,使细线与长木板平行.接下来还需要进行的一项操作是( )
A.将长木板水平放置,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,给打点计时器通电,调节m的大小,使小车在沙和沙桶的牵引下运动,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动
B.将长木板的一端垫起适当的高度,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,撤去沙和沙桶,给打点计时器通电,轻推小车,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动
C.将长木板的一端垫起适当的高度,撤去纸带、沙和沙桶,轻推小车,观察判断小车是否做匀速运动
(2)实验中要进行质量m和M的选取,以下最合理的一组是( )
A.M=200 g;m=10 g,15 g,20 g,25 g,30 g,40 g
B.M=200 g;m=20 g,40 g,60 g,80 g,100 g,120 g
C.M=400 g;m=10 g,15 g,20 g,25 g,30 g,40 g
D.M=400 g;m=20 g,40 g,60 g,80 g,100 g,120 g
(3)如图是实验中得到的一条纸带,A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点,相邻计数点之间还有4个点未画出.量出相邻计数点之间的距离分别为xAB=4.22 cm,xBC=4.65 cm,xCD=5.08 cm,xDE=5.49 cm,xEF=5.91 cm,xFG=6.34 cm.已知打点计时器的工作频率为50 Hz,则小车的加速度a=________m/s2(结果保留2位有效数字).
【答案】(1)B (2)C (3)0.42
综合提升练
5.如图为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图.实验步骤如下:
①用天平测量物块和遮光片的总质量M,重物的质量m,用游标卡尺测量遮光片的宽度d,用米尺测量两光电门之间的距离s;
②调整轻滑轮,使细线水平;
③让物块从光电门A的左侧由静止释放,用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间ΔtA和ΔtB,求出加速度a;
④多次重复步骤③,求a的平均值;
⑤根据上述实验数据求出动摩擦因数μ.
回答下列问题:
(1) 测量d时,某次游标卡尺(主尺的最小分度为1 mm)的示数如图所示.其示数为________cm.
(2)物块的加速度a可用d,s,ΔtA和ΔtB表示为a=________________.
(3)动摩擦因数μ可用M,m,和重力加速度g表示为μ=________________.
(4)如果细线没有调整到水平,由此引起的误差属于________(填“偶然误差”或“系统误差”).
【答案】见解析
【解析】(1)d=0.9 cm+12×0.05 mm=0.9 cm+0.060 cm=0.960 cm .
(2)因为vA=,vB=,又由2as=v-v,
解得a=.
(3)设细线上的拉力为FT,则
mg-FT=m,FT-μMg=M,
两式联立,解得μ=.
(4)由实验装置引起的误差为系统误差.
6.某实验小组应用如图所示装置“探究加速度与物体受力的关系”,已知小车的质量为M,砝码及砝码盘的总质量为m,所使用的打点计时器所接的交变电流的频率为50 Hz.实验步骤如下:
A.按图所示安装好实验装置,其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直;
B.调节长木板的倾角,轻推小车后,使小车能沿长木板向下匀速运动;
C.挂上砝码盘,接通电源后,再放开小车,打出一条纸带,由纸带求出小车的加速度;
D.改变砝码盘中砝码的质量,重复步骤C,求得小车在不同合力作用下的加速度.
根据以上实验过程,回答以下问题:
(1)对于上述实验,下列说法正确的是________.
A.小车的加速度与砝码盘的加速度大小相等
B.实验过程中砝码盘处于超重状态
C.与小车相连的轻绳与长木板一定要平行
D.弹簧测力计的示数应为砝码和砝码盘总重力的一半
E.砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量
(2)实验中打出的一条纸带如图所示,由该纸带可求得小车的加速度为________m/s2.(结果保留2位有效数字)
(3)由本实验得到的数据作出小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系图像,与本实验相符合的是________.
A B C D
【答案】(1)C (2)0.16 (3)A
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