《2018年秋高中物理 第4章 牛頓運動定律 2 實驗 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系課時作業(yè) 新人教版必修1.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018年秋高中物理 第4章 牛頓運動定律 2 實驗 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系課時作業(yè) 新人教版必修1.doc（6頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

第四章　2 實驗 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 基礎(chǔ)夯實 1．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中，滲透了研究問題的多種科學方法： (1)實驗環(huán)境的等效法：__平衡摩擦力法____； (2)實驗條件設(shè)計的科學方法：__控制變量法____； (3)實驗原理的簡化：__近似法____，即當小車質(zhì)量M車?m沙時，細繩對小車的拉力大小近似等于沙及桶的總重力m沙g； (4)實驗數(shù)據(jù)處理的科學方法：__圖象法____； (5)由a－M車圖象轉(zhuǎn)化為a－圖象，所用的科學方法：__化曲為直法____。 (以上各題均選填“理想實驗法”、“圖象法”、“平衡摩擦力法”、“化曲為直法”、“控制變量法”或“近似法”) 解析：(1)由于小車運動受到摩擦阻力，所以要進行平衡摩擦力，以減小實驗誤差，稱為平衡摩擦力法； (2)在探究加速度、力與質(zhì)量三者關(guān)系時，先保持其中一個量不變，來探究其他兩個量之間的關(guān)系，稱為控制變量法； (3)當小車質(zhì)量M車?m沙時，細繩對小車的拉力大小近似等于沙及桶的總重力m沙g，稱為近似法； (4)通過圖象研究實驗的結(jié)果，稱為圖象法； (5)在作圖時，由a－M車圖象轉(zhuǎn)化為a－圖象，使圖線由曲線轉(zhuǎn)化為直線，稱為化曲為直法。 2．某實驗小組利用圖1所示的裝置進行“探究加速度與合外力的關(guān)系”的實驗。 (1)在實驗中必須將長木板右端墊高，目的是__平衡摩擦力____，當不掛鉤碼時小車能勻速運動時，表明已調(diào)好。 (2)為了減小誤差，每次實驗必須通過改變鉤碼的個數(shù)來改變小車所受合外力，獲取多組數(shù)據(jù)。若小車質(zhì)量為400g，實驗中每次所用的鉤碼總質(zhì)量范圍應(yīng)選__A____組會比較合理。(填選項前的字母) A．10g～40g　 B．200g～400g 　 C．1000g～2000g (3)圖2中給出的是實驗中獲取的紙帶的一部分：1、2、3、4、5是計數(shù)點，每相鄰兩計數(shù)點間還有4個打點未標出，由該紙帶可求得小車的加速度a＝__1.11m/s2____。(計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字) (4)改變鉤碼的個數(shù)重復實驗，得到加速度a與合外力F的關(guān)系如圖3所示，分析線段OA，可得出實驗結(jié)論是__在質(zhì)量不變的條件下，加速度與合外力成正比____。 解析：(1)實驗中將長木板右端墊高，是為了平衡摩擦力。 (2)為減少實驗誤差，應(yīng)滿足M?m，所以應(yīng)選A組鉤碼。 (3)a＝＝1.11m/s2 (4)由圖3可知，加速度與合外力成正比。 3．(福建省福州市八縣一中2016～2017學年高一上學期期末)某研究性學習小組用如圖1所示的裝置探究牛頓第二定律，該小組在實驗中確定的研究對象是小車，而且認為細線對小車的拉力等于沙桶和沙的總重力，也是小車所受的合外力。 (1)對該實驗，以下說法中正確的是__CD____。 A．將電磁打點計時器接在6V電壓的干電池組上，先接通電源，再放開小車 B．在長木板不帶定滑輪的一端下面墊一木塊，反復移動木塊的位置，直到小車在沙桶和沙的拉動下帶動紙帶做勻速直線運動，以平衡小車運動中受到的摩擦力 C．實驗中必須使沙桶和沙的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量 D．細線對小車的真實拉力一定略小于沙桶和沙的總重力 (2)某同學在做實驗時，不慎將已平衡好摩擦力的長木板下面墊的小木片向遠離定滑輪端移動一段距離而沒有發(fā)現(xiàn)，那么描繪出來的a－F圖象應(yīng)是圖2中的哪一個？__B____ (3)如圖3所示是某同學在實驗中打出的一條紙帶，O、A、B、C、D為在紙帶上所選的計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間還有四個點，所用交變電源的頻率為50Hz，量出相鄰計數(shù)點之間的距離分別為：OA＝2.40cm，AB＝2.81cm，BC＝3.24cm，CD＝3.64cm。則打點計時器打下C點的瞬時速度vC＝__0.344____m/s，該物體運動的加速度a＝__0.418____m/s2(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字) 解析：(1)電磁打點計時器應(yīng)接在電壓為6V以下的交流電源上，故A錯誤；平衡摩擦力時，沙桶和沙不能掛在小車上，故B錯誤；當小車的質(zhì)量遠大于沙和沙桶的總質(zhì)量時，才能近似認為細線對小車的拉力大小等于沙和沙桶的總重力大小，故C正確；細線對小車的真實拉力一定略小于沙桶和沙的總重力，故D正確，故選C、D。 (2)長木板下面墊的小木片向遠離定滑輪端移動一段距離，導致木板傾角減小，平衡摩擦力不夠，因此當存在一微小拉力F時，物體的加速度為零，故A、C、D錯誤，B正確。 (3)相鄰兩個計數(shù)點之間還有4個點沒有畫出，則相鄰計數(shù)點時間間隔為0.1s；所以有：vC＝＝m/s＝0.344m/s 根據(jù)Δx＝aT2有： a＝＝m/s2＝0.418m/s2。 能力提升 1．在“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”實驗中，某小組設(shè)計了如圖所示的實驗裝置．圖中上下兩層水平軌道表面光滑，兩小車前端系上細線，細線跨過定滑輪并掛上砝碼盤，兩小車尾部細線連到控制裝置上，實驗時通過控制裝置使小車同時開始運動，然后同時停止。 (1)在安裝實驗裝置時，應(yīng)調(diào)整滑輪的高度，使__小車與滑輪之間的細線水平(或與軌道平行)____；在實驗時，為減小系統(tǒng)誤差，應(yīng)使砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量__遠小于____小車的質(zhì)量(選填“遠大于”、“遠小于”、“等于”)。 (2)本實驗通過比較兩小車的位移來比較小車加速度的大小，能這樣比較，是因為__兩車從靜止開始作勻加速直線運動，且兩車的運動時間相等，據(jù)x＝at2知，x與a成正比____。 解析：(1)操作中為了使繩子上的拉力等于小車所受外力大小，應(yīng)該使小車與滑輪之間的細線水平(或與軌道平行)。 (2)在該實驗中實際是：mg＝(M＋m)a，要滿足mg＝Ma，應(yīng)該使砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量。 (3)在初速度為零的勻變速直線運動中有x＝at2，若運動時間相等，則位移與加速度成正比。 2．(甘肅省蘭州一中2016～2017學年高一上學期期末)實驗小組利用圖1來探究：“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”。 (1)實驗中使用的電火花計時器，應(yīng)接__B____電源。 A．交流4～6V　　　 B．交流220V (2)在實驗中，得到一條打點的紙帶，如圖3所示，已知相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T，且間距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出，則：小車加速度的表達式為a＝______。 (3)消除小車與水平木板之間摩擦力的影響后，可用小吊盤的總重力代替小車所受的拉力，則：小吊盤的m與小車總質(zhì)量M之間應(yīng)滿足的關(guān)系為__M?m____。 (4)在實驗中，甲、乙兩位同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出如圖2所示的小車的加速度a和小車所受拉力F的圖象分別為圖中的直線Ⅰ和直線Ⅱ，下面給出了關(guān)于形成這種情況原因的四種解釋，其中可能正確的是__BC____。 A．實驗前甲同學沒有平衡摩擦力 B．甲同學在平衡摩擦力時把長木板的末端抬得過高了 C．實驗前乙同學沒有平衡摩擦力 D．乙同學在平衡摩擦力時，把長木板的末端抬得過高了 解析：(1)電火花計時器的電源應(yīng)使用交流電源，通常的工作電壓為220V，故B正確； (2)由勻變速運動的規(guī)律得：a＝ (3)根據(jù)實驗要求，只有當M?m時，才近似認為F＝mg。 (4)甲圖象表明在小車的拉力為0時，小車的加速度大于0，說明平衡摩擦力過度，即把長木板的末端抬得過高了，故A錯誤，B正確。乙圖象說明在拉力大于0時，物體的加速度為0，說明沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，也就是沒有將長木板的末端抬高或抬高不夠，故C正確，D錯誤，故選B、C。 3．(山西大學附中2015～2016學年高一上學期期末)某實驗小組在“探究加速度與物體受力的關(guān)系”實驗中，設(shè)計出如下的實驗方案，其實驗裝置如圖1所示。已知小車質(zhì)量M＝214.6g，砝碼盤質(zhì)量m0＝7.8g，所使用的打點計時器交流電頻率f＝50Hz。其實驗步驟是： A．按圖中所示安裝好實驗裝置； B．調(diào)節(jié)長木板的傾角，輕推小車后，使小車能沿長木板向下做勻速運動； C．取下細繩和砝碼盤，記下砝碼盤中砝碼的質(zhì)量m； D．將小車置于打點計時器旁，先接通電源，再放開小車，打出一條紙帶，由紙帶求得小車的加速度a； E．重新掛上細繩和砝碼盤，改變砝碼盤中砝碼的質(zhì)量，重復B－D步驟，求得小車在不同合外力F作用下的加速度。 回答下列問題： (1)按上述方案做實驗，是否要求砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量？__否____(填“是”或“否”) (2)實驗中打出的其中一條紙帶如圖2所示，由該紙帶可求得小車的加速度a＝__0.88____m/s2 (3)某同學將有關(guān)測量數(shù)據(jù)填入他所設(shè)計的表格中，如下表， 次數(shù) 1 2 3 4 5 砝碼盤中砝碼的重力F/N 0.10 0.20 0.29 0.39 0.49 小車的加速度a/(ms－2) 0.88 1.44 1.84 2.38 2.89 他根據(jù)表中的數(shù)據(jù)畫出a－F圖象(如圖3)，造成圖線不過坐標原點的一條最主要原因是__在計算小車所受的合外力時未計入砝碼盤的重力____，從該圖線延長線與橫軸的交點可求出的物理量是__砝碼盤的重力____，其大小為__0.08_N____。 解析：(1)當小車勻速下滑時有：Mgsinθ＝f＋(m＋m0)g 當取下細繩和砝碼盤后，由于重力沿斜面向下的分力Mgsinθ和摩擦力f不變，因此其合外力為(m＋m0)g，由此可知該實驗中不需要砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量。 (2)根據(jù)Δx＝aT2，運用逐差法得，a＝m/s2＝0.88m/s2。 (3)由圖象可知，當外力為零時，物體有加速度，這說明在計算小車所受的合外力時未計入砝碼盤的重力，根據(jù)數(shù)學函數(shù)關(guān)系可知該圖線延長線與橫軸的交點可求出的物理量是砝碼盤的重力大小，橫坐標一格表示0.02N，所以交點的大小為0.08N。