鲁科版高中物理必修第1册课后习题第5章 第2节 科学探究 加速度与力、质量的关系.docVIP

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第5章牛顿运动定律

第2节科学探究:加速度与力、质量的关系

课后篇巩固提升

合格考达标练

1.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,采用如图所示的装置。

(1)本实验应用的实验方法是。?

A.控制变量法B.假设法C.理想实验法

(2)下列说法正确的是。?

A.在探究加速度与质量的关系时,应改变拉力的大小

B.在探究加速度与外力的关系时,应该改变小车的质量

C.在探究加速度a与质量m的关系时,为了直观判断二者间的关系,应作出a-1m

D.当小车的质量远大于托盘和砝码的总质量时,才能近似认为细线对小车的拉力大小等于托盘和砝码受到的总重力大小

(3)某同学测得小车的加速度a和拉力F的数据见下表。(小车质量保持不变)

F/N

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

a/(m·s-2)

0.10

0.20

0.28

0.40

0.50

①根据表中的数据在坐标图上作出a-F图像。

②图线不过原点的原因可能是。?

(4)图线(或延长线)与F轴截距的物理意义是?

。?

解析(1)实验采用了控制变量法,即先保证物体质量不变,研究加速度与合力的关系;再保证物体受力不变,研究加速度与质量的关系。

(2)探究a与m关系时,保持F不变,改变m大小;探究a与F关系时,保持m不变,改变F大小,故A、B错。a-1m

(3)①作出的a-F图像如图所示。

②由a-F图像可知,当力F0.1N时,小车没有动,说明此时小车所受的摩擦力没有完全平衡掉。

(4)由a-F图像可知,当力F=0.1N时,小车开始运动,说明此时小车受到的阻力为0.1N。

答案(1)A(2)CD(3)①图见解析②未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够(4)小车受到的阻力为0.1N

2.如图所示是某同学探究小车加速度与力的关系的实验装置,他将光电门固定在水平轨道上的B点,用不同重物通过细线拉同一小车,每次小车都从同一位置A由静止释放。

(1)若遮光条的宽度d=4.7mm,实验时将小车从图示位置由静止释放,由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间Δt,则小车经过光电门时的速度为v=(用字母表示)。?

(2)测出多组重物的质量m和对应遮光条通过光电门的时间Δt,通过描点作出线性图像,研究小车加速度与力的关系,处理数据时应作出图像。?

A.Δt-m B.Δt2-m

C.1Δt-m D.1

(3)有一位同学通过实验测量作出的图线如图所示,试分析:

①图线不通过坐标原点的原因是;?

;?

②图线上部弯曲的原因是?

。?

解析(1)小车经过光电门时的速度v=dΔt

(2)由mg=Ma,v2=2aL,v=dΔt,可得:1

(3)①图线不通过坐标原点而与F轴相交,说明没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够。

②图线上部弯曲是因为随着m的增大,不能满足重物质量远小于小车的质量的关系。

答案(1)dΔt(2)D(3)①没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够②

等级考提升练

3.如图甲所示是“研究小车加速度与力关系”的实验装置。木板置于水平桌面上,一端系有沙桶的细绳通过滑轮与拉力传感器相连,拉力传感器可显示所受的拉力大小F,改变桶中沙的质量多次实验。完成下列问题:

甲

(1)实验中需要。?

A.测量沙和沙桶的总质量

B.保持细线与长木板平行

C.保持小车的质量不变

D.满足沙和沙桶的总质量远小于小车的质量

(2)实验中得到一条纸带,相邻计数点间有四个点未标出,各计数点到A点的距离如图乙所示。电源的频率为50Hz,则打B点时小车速度大小为m/s,小车的加速度大小为m/s2。?

(3)实验中描绘出a-F图像如图丙所示,图像不过坐标原点的原因是。?

解析(1)绳子的拉力可以通过拉力传感器测出,不需要用天平测出沙和沙桶的质量,故A错误;为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力,需要平衡摩擦力,平衡摩擦力时应当将穿过打点计时器的纸带连在小车上,调整长木板的倾斜度,让小车拖着纸带做匀速直线运动,同时要调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行,所以B选项是正确的;本实验采用的是控制变量法,要研究小车加速度与力的关系,必须保持小车的质量不变,所以C选项是正确的;实验中拉力通过拉力传感器测出,不需要满足沙和沙桶的质量远小于小车的质量,故D错误。

(2)已知打点计时器电源频率为50Hz,则纸带上相邻计数点间的时间间隔为T=5×0.02s=0.1s。

B点对应的速度为:

vB=sAC

由图乙知s1=3.40cm,s2=(8.32-3.40)cm=4.92cm,s3=(14.73-8.32)cm=6.41cm,

s4=(22.56-14.73)cm=7.83cm。