1、2实验:探究加速度与力、质量的关系基础巩固1在用实验探究加速度和力、质量的关系时,下列关于实验的思路和数据分析,不正确的是()A.实验的基本思想是:保持物体的质量不变,测量物体在不同力作用下的加速度,分析加速度与力的关系B.实验的基本思想是:保持物体所受力相同,测量质量不同的物体在该力作用下的加速度,分析加速度与质量的关系C.在处理实验数据中,以a为纵坐标,F为横坐标,根据数据在坐标系中描点,若这些点在一条过原点的直线上,说明a与F成正比D.在处理实验数据时,以a为纵坐标,m为横坐标,根据数据在坐标系中描点,若这些点在一条过原点的直线上,说明a与m成正比解析:本实验就是利用控制变量法得到a、F
2、、m三者的关系,A、B、C所述符合实验的思路和道理符合要求,故D正确。答案:D2(多选)在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,当作用力一定,探究加速度与质量的关系时,以下做法正确的是()A.平衡摩擦力时,应将穿过打点计时器的纸带固定在小车上B.每次改变小车的质量时,不需要重新平衡摩擦力C.实验时,先放开小车,再接通打点计时器的电源D.实验数据处理时应作a-m图像寻找加速度与质量的关系解析:选项A中,平衡摩擦力实际上就是使小车所受重力的下滑分力与小车所受阻力相平衡,该阻力包含小车受到的摩擦力和纸带受到的摩擦力。可见,平衡摩擦力时,应将纸带穿过打点计时器固定在小车上。选项B中,平衡摩擦力以后,
3、再改变小车质量时,不需要重新平衡摩擦力。选项C中,实验时,先通电,待打点计时器稳定后再放小车,使打点清晰,便于测量。选项D中,在寻找加速度与质量的关系时,应作出a与1m之间的关系图像,因为a与m的关系图线为一曲线,不能直观地得出a与m之间的关系。答案:AB3“探究物体的加速度与力、质量的关系”的实验如下:(1)在探究物体的加速度与力的关系时,应保持不变,分别改变施加在物体上的水平拉力F,测出相对应的加速度a。(2)在探究物体的加速度与物体质量的关系时,应保持不变,分别改变物体的质量m,测出相对应的加速度a。(3)本实验也可以不测加速度的具体数值,通过测出两个初速度为零的匀加速运动在相同时间内发
4、生的位移x1、x2来测量不同情况下物体加速度的比值,此比值a1a2=_。(4)如果a- 1m图像是通过坐标原点的一条直线,则说明_。A.加速度a与质量m成正比B.加速度a与质量m成反比C.质量m与加速度a成反比D.质量m与加速度a成正比解析:(1)在探究物体的加速度与力的关系时,应保持物体的质量不变。(2)在探究物体的加速度与物体质量的关系时,应保持物体受的合力不变。(3)由x=12at2可知,物体的位移与加速度成正比,所以a1a2=x1x2。(4)a- 1m图线经过原点的话,说明a与1m成正比,即加速度a与质量m成反比。答案:(1)质量(2)物体受的合力(3)x1x2(4)B4某同学做“探究
5、加速度与力、质量的关系”的实验,使用的器材有:带滑轮的长木板、小车及往小车上摆放的大砝码、细线、小盘及往小盘里放的小砝码、打点计时器等。(1)他以小盘和盘内砝码的总重力作为细线对小车的拉力F,测出不同拉力F对应的加速度a的值,并把各数据标在a-F坐标系上,发现它们都在一条直线的附近,这条直线不过坐标原点,如图甲所示,产生这种情况的原因是什么?甲答: 。(2)经过调整后,该同学作出的a-F图像如图乙中的A所示,另一位同学使用同一套仪器作出的a-F图像如图乙中的B所示,则mA(选填“”“=”或“”)mB。乙解析:(1)由题图甲可知,当施加一个拉力时,小车还没有获得加速度,即小车受的合外力为零,这说
6、明此时小车仍受到摩擦力的作用,故产生这种情况的原因是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够。(2)在a-F图像中,图线的斜率表示小车质量的倒数,斜率越大,说明小车的质量越小。故mAmB。答案:(1)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够(2)5某学生用如图甲所示实验装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验,保持小车的质量不变,测得小车的加速度a和拉力F的数据如下表所示。甲F/N0.200.300.400.50a/(ms-2)0.100.210.290.40乙(1)根据表中的数据在图乙中画出a-F图线。(2)把图线延长,看看图线是否通过原点?如果不通过原点,试分析在操作过程中可能遗漏了哪个步骤: 。解析:(1)图像
7、如图所示(2)图线不通过坐标原点,交于横轴,说明没有平衡摩擦力或者没有完全平衡摩擦力。答案:(1)见解析(2)平衡摩擦力能力提升1在探究加速度与力、质量的关系的实验中,需要消除打点计时器和木板对小车阻力的影响,关于该操作环节,下列四个装置图正确的是()答案:B2用如图所示的装置来探究物体的加速度与力、质量的关系。实验时,小盘和砝码牵引小车,使小车做初速为零的匀加速运动。(1)此实验中可以不测量加速度的具体值,原因是。(2)通过改变,就可以改变小车所受到的合力。(3)在探究加速度与质量的关系时,分别以为纵坐标、为横坐标作图像,这样就能直观地看出其关系。答案:(1)可以转化为探究加速度与其他量之间
8、的比例关系(其他答法只要正确就行。如:初速度为零的匀加速运动,在相同的时间内,位移与加速度成正比)(2)砝码的数量(3)a(或1m)1m(或a)3现要验证“当质量一定时,物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一物理规律。给定的器材如下:一倾角可以调节的长斜面(如图所示)、小车、计时器一个、刻度尺。填入适当的公式或文字,完善以下实验步骤(不考虑摩擦力的影响):(1)让小车自斜面上方一固定点A1从静止开始下滑至斜面底端A2,记下所用的时间t。(2)用刻度尺测量A1与A2之间的距离x,则小车的加速度a=。(3)用刻度尺测量A1相对于A2的高度h,设小车所受重力为mg,则小车所受的合外力F=。(4
9、)改变,重复上述测量。(5)以h为横坐标、1t2为纵坐标,根据实验数据作图。如果能得到一条过原点的直线,则可以验证“当质量一定时,物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一规律。解析:(2)由x=12at2可得a=2xt2。(3)小车在斜面上受重力和支持力的作用,其合力F=mgsin =mghx。(4)改变小车所受外力研究加速度和力的关系。改变受力通过改变斜面的倾角或斜面的高度h来实现。答案:(2)2xt2(3)mghx(4)斜面的倾角或斜面的高度h4在“探究加速度与力、质量的关系”实验中。(1)某组同学用如图所示装置,采用控制变量的方法,来研究在小车质量不变的情况下,小车的加速度与小车受到
10、力的关系。下列措施中不需要或不正确的是。A.首先要平衡摩擦力,使小车受到的合力就是细绳对小车的拉力B.平衡摩擦力的方法是,在塑料小桶中添加砝码,使小车能匀速运动C.每次改变拉小车的拉力后都需要重新平衡摩擦力D.实验中,通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力E.每次小车都要从同一位置开始运动F. 实验中应先放小车,然后再接通打点计时器的电源(2)某组同学实验得出数据,画出的a- 1m的关系图线如图所示。从图像中可以看出,作用在物体上的恒力F=_N。解析:(1)本实验中,在平衡摩擦力时,不应该将小桶挂在小车上,并且只需要在实验之前平衡一次摩擦力即可,不需要每次改变拉小车的拉力后都重新平衡摩擦力
11、,实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力,每次小车不一定都从同一位置开始运动,并且是先接通电源,再放开小车。(2)图线的斜率表示小车受的合力,则F=a1m=2-00.4-0 N=5 N。答案:(1)BCEF(2)55图甲为“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置示意图。砂和砂桶的总质量为m,小车和砝码的总质量为m。实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小。甲(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
12、m的大小,使小车在砂和砂桶的牵引下运动,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,撤去砂和砂桶,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,撤去纸带以及砂和砂桶,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 gB.m=200 g,m=20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 gC.m=400 g,m=10 g、15 g、20 g、25 g
13、、30 g、40 gD.m=400 g,m=20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g(3)图乙是实验中得到的一条纸带,A、B、C、D、E、F、G为七个相邻的计数点,相邻的两个计数点之间还有四个点未画出。量出相邻的计数点之间的距离分别为 sAB=4.22 cm、sBC=4.65 cm、sCD=5.08 cm、sDE=5.49 cm、sEF=5.91 cm、sFG=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(结果保留两位有效数字)。乙解析:(1)需要将长木板一端适当垫高,以平衡摩擦力,完成此项工作的标志就是不挂砂桶条件下小车能带动纸带匀速运动(通过打点计时器点痕间隔是否均匀判定)。(2)根据实验原理:实验中小车的实际加速度为a=mgm+m,实验时把mg当成对m的拉力,即忽略m对加速度的影响,使加速度约为a=mgm,显然需mm,据此可知C组最合理。(3)由逐差法求小球运动的加速度a=(sDE+sEF+sFG)-(sAB+sBC+sCD)9T2=0.42 m/s2。答案:(1)B(2)C(3)0.42
