《探究加速度与力和质量的关系》练习题.docx

“探究加速度和力、质量的关系”试验及练习1 .试验方法：限制变量法。2 .平衡摩擦力：在平衡摩擦力时，不要悬挂小盘，但小车应连着纸带且接通电源。用手给小车一个初速度，假如在纸带上打出的点的间隔是匀称的，表明小车受到的阻力跟它的重力沿斜面对下的分力平衡。3 .试验条件：只有满意M>>n,小盘和硅码的总重力才可视为小车受到的拉力。4 .一先一后一按住：变更拉力和小车质量后，每次起先时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，后放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车。5 .作图：作图时两轴标度比例要适当，各量须采纳国际单位，这样作图线时，坐标点间距不至于过密，误差会小些。误差分析1 .因试验原理不完善引起的误差：本试验用小盘和祛码的总重力mg代替小车的拉力，而事实上小车所受的拉力要小于小盘和祛码的总重力。2 .摩擦力平衡不精确、质量测量不精确、计数点间距测量不精确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差。热点一试验原理与基本操作【例1】在“探究加速度和力、质量的关系”试验中，采纳如图1所示的装置图进行试验：图1(1)试验中，须要在木板的右端垫上一个小木块，其目的是(2)试验中，已经测出小车的质量为M,祛码(包括祛码盘)的总质量为相，若要将祛码（包括硅码盘）的总重力大小作为小车所受拉力厂的大小，这样做的前提条件是O（3）在试验操作中，下列说法正确的是（填序号）。A.求小车运动的加速度时，可用天平测出小盘和硅码的质量”和"，以及小车M,+m,质量干脆用公式=f-g求出B.试验时，应先接通打点计时器的电源，再放开小车C.每变更一次小车的质量，都须要变更垫入的小木块的厚度D.先保持小车质量不变，探讨加速度与力的关系；再保持小车受力不变，探讨加速度与质量的关系，最终归纳出加速度与力、质量的关系解析（1）本试验木板表面不行能光滑，摩擦力会影响试验结果，所以要平衡摩擦力。（2）依据牛顿其次定律得，吆=（M+M0,解得Q=瑞：则绳子的拉力F=MQ=留可知当祛码（包括碳码盘）的总质量远小于小车质量时，小车所IVlIl.I*1+M受的拉力等于碳码（包括跌码盘）的总重力，所以应满意的条件是祛码（包括跌码盘）的总质量远小于小车的质量。（3）本试验的目的是：探究加速度和力、质量的关系，所以不能把牛顿其次定律当成已知的公式来运用，故A错误；运用打点计时器时，都应当先接通电源，后释放纸带，故B正确；平衡摩擦力后=tan仇与重物的质量无关，所以不用再次平衡摩擦力，故C错误；本试验采纳限制变量法，故D正确。答案（1）平衡摩擦力（2）m<<M（3）BD【变式训练】1.在“探究加速度与力、质量的关系”时采纳如图2所示的试验装置，小车及车中祛码质量为砂桶及砂的质量为根。电源插头电火花计时器图2若已平衡摩擦力，在小车做匀加速直线运动过程中，绳的张力大小FT=,当M与相的大小满意时，才可认为绳子对小车的拉力大小等于砂和砂桶的重力。（2）某同学在保持砂和砂桶质量用肯定的条件下，探究小车加速度。与质量M的关系，其详细操作步骤如下，则做法合理的有（）A.平衡摩擦力时，砂桶应用细线通过定滑轮系在小车上且小车后面的纸带也必需连好B.每次变更小车质量M时，都须要重新平衡摩擦力C.试验时，先接通计时器的电源，再放开小车D.用天平测出m及M,干脆用公式=翳求出小车运动的加速度解析（1）由牛顿其次定律知：对小车有尸T=Mm对砂和砂桶有机g-F=mm所以FT=胃;g=可见当M»m时,Fi:mg0平衡摩擦力时，应在不挂砂桶的状况下让小车带着纸带匀速下滑来平衡摩擦力，A错误；每次变更小车质量M时，不须要重新平衡摩擦力，B错误；试验时，先接通计时器的电源，再放开小车，C正确；小车运动的加速度必需由纸带上的测量数据计算得到，D错误。答案（1）谭/My>m（2）C热点二数据处理及误差分析【例2一小组的同学用如图3所示装置做“探究物体质量肯定时，加速度与力的关系”的试验。小车及里( 面的钩玛点计时器图3(1)下列说法正确的有OA.平衡摩擦力时,用细线一端挂空硅码盘，另一端与小车相连,将木板适当倾斜,使小车在木板上近似做匀速直线运动B.每次变更祛码及祛码盘总质量之后，应重新平衡摩擦力C.应让祛码及祛码盘总质量远大于小车及里面钩码的总质量D.硅码及祛码盘总质量远小于小车及里面钩码总质量时，可以近似认为小车受到的拉力等于祛码及祛码盘的重力(2)图4甲为试验中按规范操作打出的一条纸带的一部分。从比较清楚的点迹起，在纸带上标出了连续的5个计数点A、B、C、。、E,相邻两计数点之间都有4个计时点没有标出，用刻度尺分别测量出A点到3、C、D、E的距离如图4所示，己知打点计时器接在频率为50HZ的沟通电源上，则此次试验中小车运动加速度的测量值=ms2o(结果保留两位有效数字)图4(3)某同学平衡摩擦力后，变更跌码盘中祛码的质量，分别测量出小车的加速度电以祛码盘及祛码的重力厂为横坐标，以小车的加速度为纵坐标，得到如图乙所示的。一尸图线，则图线不通过坐标原点的主要缘由是解析(1)平衡摩擦力时，应将细线从小车上取下，轻轻推动小车，使小车沿木板运动，通过打点计时器打出来的纸带推断小车是否匀速运动，A错误；每次变更磋码及磋码盘总质量之后，不须要重新平衡摩擦力，B错误；应让磋码及祛码盘总质量远小于小车及里面钩码的总质量，C错误；硬码及跌码盘总质量远小于小车及里面钩码的总质量时，可以近似认为小车受到的拉力等于硬码及硬码盘的重力，D正确。ms2= 1.2 ms2oCE-AC0.2290-0.0902-0.0902“=(27)2=(2×0.1)2(3)当/=0时，a0f也就是说当细线上没有拉力时，小车就有加速度，这是平衡摩擦力时木板倾角。偏大，即平衡摩擦力过度引起的。答案(I)D(2)1.2(3)平衡摩擦力过度【变式训练】2.如图5所示为某同学探究加速度与力和质量关系的试验装置，两个相同质量的小车放在光滑水平板上，前端各系一条细绳,绳的一端跨过定滑轮各挂一个小盘,盘中可放祛码。两小车后端各系一条细绳，一起被夹子夹着使小车静止。打开夹子，两小车同时起先运动；关上夹子，两小车同时停下来，用刻度尺测出两小车的位移，下表是该同学在几次试验中记录的数据。图5试验车号小车质小盘质车中祛码盘中祛码小车位次数量(g)量(g)质量(g)质量(g)移(Cm)1甲50100015乙5010010302甲501001027.5乙50105010143甲50100018乙50101010请回答下述问题:在每一次试验中，甲、乙两车的位移之比等于之比，请简要说明试验原理：第一次试验限制了不变，在试验误差允许范围内可得出的结论是其次次试验限制了不变，在试验误差允许范围内可得出的结论是g(4)第三次试验时，该同学先测量了甲车的位移，再依据前两次试验结论，计算出乙车应当发生的位移，然后再测量了乙车的位移，结果他兴奋地发觉，理论的预言与实际符合得相当好。请问，他计算出的乙车的位移应当是。解析(1)由于两车运动时间相同，由=%r2,知甲、乙两车的位移之比等于加速度之比，即X甲.X乙=甲乙。（2）第一次试验中限制小车质量不变，在试验误差允许范围内，小车加速度与拉力成比。（3）其次次试验中限制小车所受拉力不变，在试验误差允许范围内，小车加速度与质量成反比。得 X 乙=30 cm。甲尸甲/!甲3(4)=c,.=,。乙FrJIn乙3答案（1）加速度；见解析（2）小车质量；小车加速度与拉力成正比（3）小车所受拉力；小车加速度与质量成反比（4）30Cm热点三试验的改进与创新以本试验为背景，通过变更试验条件、试验仪器设置题目，不脱离教材而又不拘泥教材，体现开放性、探究性、设计性等特点。视角1试验器材的改进气垫导轨（不用平衡摩擦力）置及长木板接交流电源砂桶打点 小车、破码计时器光电门2光电门1酒光条视角2数据测量的改进测定通过的时间由ci=（）益7乙1通过打求出加速度替代点纸带求加速小车的加速度由位移传感器及与之相连的由FtF计算机得到视角3试验的拓展延长以“验证牛顿运动定律”为背景测量物块与木板间的动摩擦因数。例3（2014新课标全国卷I）某同学利用图6甲所示试验装置及数字化信息系统获得了小车加速度。与钩码的质量机的对应关系图，如图乙所示。试验中小车（含放射器）的质量为200g,试验时选择了不行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：位移传感器（发射器）位移传感器（接收器）J钩码轨道甲q（111S-2）6,5-432-0501150200250mg乙图6依据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成（填“线性”或“非线性”）关系。由图乙可知，。一根图线不经过原点，可能的缘由是O若利用本试验装置来验证”在小车质量不变的状况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，并干脆以钩码所受重力机g作为小车受到的合外力，则试验中应实行的改进措施是,钩码的质量应满意的条件是O解析（1）把图乙中的点用平滑线连接后，可以看出,。一，图线是曲线即非线性。（2）由图象可知，小车受到钩码的拉力作用，但加速度仍为零，可能的缘由是小车还受到摩擦力的作用。改进措施：第一图线不过原点，要平衡摩擦力，所以调整轨道的倾斜度；其次，要使小车受到合外力等于钩码的重力，要求钩码质量不能太大，即远小于小车的质量。答案（1）非线性（2）存在摩擦力（3）调整轨道倾斜度以平衡摩擦力远小于小车质量【变式训练】3.图7为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的试验装置示意图。试验步骤如下：用天平测量物块和遮光片的总质量M,重物的质量7,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长调整轻滑轮，使细线水平；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所用的时间以和Zb,求出加速度a；多次重复步骤，求。的平均值依据上述试验数据求出动摩擦因数。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Imm）的示数如图8所示。其读数为Cmo12305101520图8(2)物块的加速度。可用d、小加八和表示为=O(3)动摩擦因数可用M、阳、。和重力加速度g表示为M=o(4)假如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”)。解析(l)d=0.9cm+12X0.05mm=0.960cm(2)因为0a=悬，08=品，又由20r=一优，得。=力帚-(切(3)设细线上的拉力为尸r,则阳gF=n,F-Mg=Ma访小联为舛mg(M+m)a两式联立侍"=痴(4)细线没有调整到水平，属于试验方法粗略，这样会引起系统误差。答案(1)0.960(2(2-(2l涔-(巴系统误差