1、高考资源网() 您身边的高考专家课后素养落实(十六)加速度与力、质量之间的关系(建议用时:40分钟)1利用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系,得到质量相等的两辆小车的实验数据如下表所示:小车编号F/Ns/cm10.15020.299.5(1)从以上两组数据中可以得出加速度a1与a2之比为多少?(2)从实验的结果得出什么结论?解析由可得,由表中数据可得,由此可知物体受到的合外力越大,加速度越大答案(1)(2)当物体的质量保持不变时,物体受到的合外力越大,产生的加速度越大2一同学在“探究加速度与质量的关系”实验中保持拉力不变,得到了小车加速度随质量变化的一组数据,如下表所示实验序号加速度a/
2、(ms2)小车与砝码总质量m/kg小车与砝码总质量的倒数m1/(kg1)10.290.205.020.250.254.030.220.303.340.180.352.950.160.402.5(1)请你在如图所示的方格纸中建立合适的坐标,并画出能直观反映出加速度与质量关系的图线(2)由图线可知F一定时,a与m成_关系解析由数据猜测a与成正比关系,建立a坐标进行描点连线由图线可知a图线为过原点的直线,故F一定时,a与成正比,即a与m成反比关系答案 (1)见解析图(2)反比3在研究作用力F一定时,小车的加速度a与小车(含砝码)质量M的关系时,某同学设计的实验步骤如下:A用天平称出小车和所挂槽码的质
3、量B按图装好实验器材C把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂槽码D将电磁打点计时器接在6 V电压的蓄电池上,接通电源,释放小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,并在纸带上标明小车质量E保持所挂槽码的质量不变,增加小车上的砝码个数,并记录每次增加后的M值,重复上述实验F分析每条纸带,测量并计算出加速度的值G作aM关系图像,并由图像确定a与M的关系(1)该同学漏掉的重要实验步骤是_,该步骤应排在步骤_之后(2)在上述步骤中,有错误的是步骤_,应把_改为_(3)在上述步骤中,处理不恰当的是步骤_,应把_改为_(4)仔细观察该同学安装的实验装置图,请改正以下三个实验器材的位置错误电磁打点计时器的位置_;小车
4、位置_;滑轮位置_解析(1)实验中把所挂槽码的重力之和看成与小车所受拉力大小相等,没有考虑摩擦力,故必须平衡摩擦力且应排在步骤B之后(2)电磁打点计时器接在6 V电压的蓄电池上将无法工作,必须接在46 V交流电源上(3)作aM关系图像,得到的是曲线,很难进行正确的判断,必须“化曲为直”,改作a关系图像(4)电磁打点计时器应靠右端安装,留出小车的运动空间;释放小车时,小车应靠近打点计时器;连接小车的细绳应平行于木板,故应调节滑轮位置使细绳平行于木板答案(1)平衡摩擦力B(2)D6 V电压的蓄电池46 V的交流电源(3)GaM图像a图像(4)应靠右端应靠近打点计时器使细绳平行于木板时滑轮所处位置4
5、在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,某同学使用了如图所示的装置,打点计时器的打点频率为50 Hz(1)该同学得到一条纸带,在纸带上取连续的六个计时点,如图所示,相邻两点间的距离分别为10.0 mm、12.0 mm、14.0 mm、16.0 mm、18.0 mm,则打E点时小车的速度为_m/s,打A、F两点的过程中小车的平均速度为_m/s,小车的加速度为_m/s2(2)该同学要探究小车的加速度a和质量M的关系,应该保持拉力不变,得到多组数据后他应描绘的图像是_(选填“aM”或“a”)图像(3)该同学通过对数据的处理作出了aF图像如图所示,则图中的直线不过原点的原因是_此图中直线发生弯曲的原因
6、是_解析(1)E点瞬时速度vE0.85 m/s;A、F两点的过程中小车的平均速度 AF0.7 m/s;由xaT2可得a5 m/s2(2)在拉力一定时,a与M成反比,故得到多组数据后他应描绘的图像是a;(3)由图像可知,当拉力为0时小车的加速度大于0,故直线不过原点的原因是平衡摩擦力时角度过大;要使绳子所挂沙和沙桶的重力的大小作为细绳对小车拉力的大小,必须使mM,否则将会出现较大误差答案(1)0.850.75(2)a(3)平衡摩擦力过度不满足小车的质量远远大于沙和沙桶的质量5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,需要在木板的右端垫上一个小木块,其目的
7、是_(2)实验中,已经测出小车的质量为M,砝码(包括砝码盘)的总质量为m,若要将砝码(包括砝码盘)的总重力大小作为小车所受拉力F的大小,这样做的前提条件是_(3)在实验操作中,下列说法正确的是()A求小车运动的加速度时,可用天平测出砝码盘和砝码的总质量m,以及小车质量M,直接利用公式ag求出B实验时,应先接通打点计时器的电源,再放开小车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、质量的关系解析(1)本实验木板表面不可能光滑,摩擦力会影响实验结果,所以要平衡摩擦力(2)根据牛顿第
8、二定律得,mg(Mm)a,解得a,则绳子的拉力FMa,可知当砝码(包括砝码盘)的总质量m远小于小车质量M时,小车所受的拉力等于砝码(包括砝码盘)的总重力,所以应满足的条件是砝码(包括砝码盘)的总质量远小于小车的质量(3)本实验的目的是:探究加速度和力、质量的关系,所以不能把牛顿第二定律当成已知的公式来使用,故A错误;使用打点计时器时,应该先接通电源,后释放纸带,故B正确;平衡摩擦力后tan 与重物的质量无关,所以不用再次平衡摩擦力,故C错误;本实验采用控制变量法,故D正确答案(1)平衡摩擦力(2)mM(3)BD6某同学利用图(a)所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对
9、应关系图,如图(b)所示实验中小车(含发射器)的质量为200 g,实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮,小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到回答下列问题:(a)(b)(1)根据该同学的结果,小车的加速度与钩码的质量成_(选填“线性”或“非线性”)关系(2)由图(b)可知,am图线不经过原点,可能的原因是_(3)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下,小车的加速度与作用力成正比”的结论,并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力,则实验中应采取的改进措施是_,钩码的质量应满足的条件是_解析这是探究小车加速度与钩码质量的关系,所以该实验必须平衡摩擦力,并且要保证钩码的质量远
10、小于小车的质量(1)由图像可知小车的加速度与钩码的质量成非线性关系(2)am图线不经过原点,在m轴上有截距,即挂上小钩码后小车加速度仍为零,可能的原因是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足(3)本实验直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力,则应采取的措施是调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力,钩码的质量应满足的条件是远小于小车的质量答案(1)非线性(2)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足(3)调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力远小于小车的质量7某物理课外小组利用图(a)中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系图中,置于实验台上的长木板水平放置,其右端固定一轻滑轮;轻绳跨过滑轮,一端与放在木板上的小滑车相连,另一
11、端可悬挂钩码本实验中可用的钩码共有N5个,每个质量均为0.010 kg实验步骤如下:(a)(1)将5个钩码全部放入小车中,在长木板左下方垫上适当厚度的小物块,使小车(和钩码)可以在木板上匀速下滑(2)将n(依次取n1,2,3,4,5)个钩码挂在轻绳右端,其余(Nn)个钩码仍留在小车内;用手按住小车并使轻绳与木板平行释放小车,同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s,绘制s t图像,经数据处理后可得到相应的加速度a(3)对应于不同的n的a值见下表n2时的s t图像如图(b)所示;由图(b)求出此时小车的加速度(保留2位有效数字),将结果填入下表n12345a/(ms2)0.200.5
12、80.781.00(b)(4)利用表中的数据在图(c)中补齐数据点,并作出an图线从图线可以看出:当物体质量一定时,物体的加速度与其所受的合外力成正比(c)(5)若以“保持木板水平”来代替步骤(1),下列说法正确的是_(填入正确选项前的标号)Aan图线不再是直线Ban图线仍是直线,但该直线不过原点Can图线仍是直线,但该直线的斜率变大解析(3)根据题图(b)可知,当t2.00 s时,位移s0.78 m,由sat2,得加速度a0.39 m/s2(4)图线如图所示(5)若保持木板水平,则小车运动中受到摩擦力的作用,n的数值相同的情况下,加速度a变小,直线的斜率变小绳的拉力等于摩擦力时,小车才开始运动,图像不过原点,选项B正确答案(3)0.39(4)见解析图(5)B- 9 - 版权所有高考资源网