高中物理第四章牛顿运动定律2实验：探究加速度与力质量的关系分层训练新人教版必修1

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1、2实验：探究加速度与力、质量的关系课时巩固迎战两考：1.如图所示为某同学所安装的“验证牛顿第二定律”的实验装置，在图示状态下开始做实验，该同学的装置和操作屮的主要错误是（至少写出三个错误）:⑴_____________________________________________________⑵_____________________________________________________⑶_____________________________________________________解：由图可知，本实验存在以下错误：长木板右端未垫高以平衡摩擦力（或没有平衡摩擦力

2、）；错用了直流电源（或应该用交流电）；牵引小车的细线与板不平行；开始实验时，小车离滑轮太近（或小车离打点计时器太远、牵引小车的细线太短）；钩码不能满足远小于小车质量的条件，应换用沙桶.（只说换用桶不给分，必须说明原因才行）答案：（1）长木板右端未垫高以平衡摩擦力（2）错用了直流电源（3）牵引小车的细线与板不平行2•“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图甲所示.小车打点计时器祛码XT2祛码盘

3、图甲占…*•…3»ITI・・・）'3.5213.683.84（单位:cm）「图乙（1）在平衡小车与桌面ZI'可摩擦力的过程屮，打出了一条纸帯如图乙所示.计时器打点的时间间隔为0.02S,从比较清

4、晰的点起，每5个点取一个计数点，量出并标出相邻计数点之间的距离.该小车的加速度$=__________________m/s2.1实验中，需要在木板的右端垫上一个小木块，其目的____________________（2）平衡摩擦力后，将5个相同的舷码都放在小车上.挂上麻码盘，然后每次从小车上取一个祛码添加到祛码盘中，测量小车的加速度.小车的加速度仪与祛码盘中祛码总重力F的实验数据如下表:祛码盘中祛码0.1960.3920.5880.7840.980总重力刃N加速度0.691.181.662.182.70a/m•s_2请根据实验数据在如图所示坐标系中作出白一尸的关系图象.(3)根据提供的

5、实验数据作出的a~F图线不通过原点.请说明主要原因.解析：(1)由题意可知计数间隔7=575=0.1s.由题图乙可知A%=0.16cm=1.6X10-3m,由Ax=at可得«3=0.16m/s12.⑵臼一F图线如图所示.(3)平衡小车与桌面之间的摩擦力后，a~F图象仍不通过原点，可能是在计算F时忘记加入磁码盘的重力，使作出的图象向左平移造成的.答案：(1)0.16(2)见解析图(3)汁算F时忘记加入祛码盘的重力3.在“探究加速度和力、质量的关系”实验中，釆用如图所示的装置图进行实验：打点计时器2在实验操作中，下列说法正确的是_____________(填序号)A.实验中，若要将祛码(包括

6、祛码盘)的重力大小作为小车所受拉力F的大小应让小车质量远人于祛码(包括耘码盘)的重力B.实验时，应先放开小车，再接通打点计时器的电源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(3)_________________________如图为研究“在外力一定的条件下，小车的加速度与其质虽的关系”时所得的实验图象，横坐标刃为小车上祛码的质量.设图中直线的斜率为在纵轴上的截距为b,若牛顿定律成立，则小车的质量为.解析：(1)实验时，我们认为绳子的拉力是小车受到的合外

7、力，为达到这个目的，我们先要将带有滑轮的木板另一端垫起，目的是平衡摩擦力.(2)把臥/〃看成一个整体，根据牛顿第二定律：nlg={M+ni)a,对肘分析可得绳子的拉力为：宀畑联立解得：7备'知当祛码总质量远小于滑块质量时，滑块所1+万受的拉力等于袪码的总重力，所以应满足的条件是舷码的总质量远小于滑块的质量，故A正确；使用打点计•时器时，都应该先打开电源，后释放纸带，故B错误；由于平衡摩擦力之后有Mgsin0=nJ/gcos0,故"=tan0,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，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

8、质量的关系，最后归纳出加速度与力、质量的关系，故D正确.⑶对小车，根据牛顿第二定律得：FUa,变形得：*=%+%在+—加图彖中，IiIfh图线的斜率表祚则屯-〃图象中图象的截距为：甘b,可得・・4.为了探究质量一定时加速度与力的关系,-同学设计了如图所示的实验装置•其中答案：(1)平衡摩擦力(2)AD(3)方£肘为带滑轮的小车的质量，刃为砂和砂桶的质量.(滑轮质量不计)()纟弹簧测力计时器mJ(1)实验时，一定要进行的操作是A.用