2024_2025学年新教材高中物理第四章运动和力的关系2实验：探究加速度与力质量的关系实验检测含解.docVIP

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试验：探究加速度与力、质量的关系

试验典例突破

试验操作

【典例1】在探讨作用力F肯定时,小车的加速度a与小车(含砝码)质量M的关系的试验中,某同学安装的试验装置和设计的试验步骤如下:

A.用天平称出小车和槽码的质量

B.按图安装好试验器材

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6V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,重复上述试验

F.分析每条纸带,测量并计算出加速度的值

G.作a-M关系图像,并由图像确定a与M的关系

(1)请改正试验装置图中的错误。

①电磁打点计时器位置____________________________________________。?

②小车位置______________________________________________________。?

③滑轮位置______________________________________________________。?

(2)该同学漏掉的重要试验步骤是__________,该步骤应排在步骤__________之后。?

(3)在上述步骤中,有错误的是步骤__________,应把__________改为__________。?

(4)在上述步骤中,处理不恰当的是步骤__________,应把__________改为__________。?

【解析】(1)①电磁打点计时器应固定在长木板无滑轮的一端,且应靠右端;②释放小车时,小车应靠近打点计时器;③连接小车的细绳应平行于木板,故应调整滑轮位置使细绳平行于木板。

(2)试验时应平衡摩擦力,使小车所受重力沿木板方向的分力与小车所受摩擦力平衡,故应垫高长木板右端以平衡摩擦力。试验中把槽码的重力看成与小车所受拉力大小相等,没有考虑摩擦力,故必需平衡摩擦力且应排在步骤B之后。

(3)步骤D中电磁打点计时器接在6V电压的蓄电池上将无法工作,必需接在沟通电源上。

(4)步骤G中作a-M关系图像,得到的是曲线,很难进行正确的推断,必需“化曲为直”,改作a-关系图像。

答案:(1)①应靠右端②应靠近打点计时器③应使细绳平行于木板(2)平衡摩擦力B(3)D6V电压的蓄电池4～6V沟通电源

(4)G作a-M关系图像作a-关系图像

数据处理

【典例2】某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系的试验,图甲为试验装置简图。(沟通电的频率为50Hz)

试验次数

1

2

3

4

5

6

7

8

小车加速度

a/(m·s-2)

1.90

1.72

1.49

1.25

1.00

0.75

0.50

0.30

小车

质量

m/kg

0.25

0.29

0.33

0.40

0.50

0.71

1.00

1.67

/kg-1

4.00

3.45

3.03

2.50

2.00

1.41

1.00

0.60

(1)图乙为某次试验得到的纸带,依据纸带可求出小车的加速度大小为________m/s2。(保留两位有效数字)?

(2)保持砂和砂桶质量不变,变更小车质量m,见表格:

请在图丙给出的方格坐标纸中画出a-图线,并依据图线判定小车加速度a与质量的倒数之间的关系是________。?

(3)保持小车质量m不变,变更砂和砂桶质量M,该同学依据试验数据作出了加速度a随合力F变更的图线如图丁所示。该图线不通过原点,其主要缘由是__。?

【解析】(1)依据纸带数据可知Δx=0.51×10-2m,T=2×0.02s=0.04s,所以a=≈3.2m/s2。

(2)a-图线如图所示。

a-图线为过原点的直线,说明小车加速度a与质量的倒数之间是正比关系。

(3)依据图线可知,当拉力F增加到某一值时,小车才具有加速度,所以小车还受到较大的摩擦力影响。

答案:(1)3.2(2)图见解析正比关系(3)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分