高一物理每课一练( 探究加速度与力、质量的关系)

☆课堂训练5.2探究加速度与力、质量的关系1．某同学设计了一个“探究加速度与物体所受合力F及质量m的关系”的实验．如图1所示为实验装置简图，A为小车，B为电火花计时器，C为装有砝码的小桶，D为一端带有定滑轮的长方形木板，在实验中认为细绳对小车拉力F等于砝码和小桶的总重量。小车运动加速度n可用纸带上的点求得．（1）关于该实验，下列说法中正确的是()A．打点计时器应用低压直流电源供电电源插头B．为减小小车、纸带受到摩擦力对实验的影响，可以把木板D的右端适当垫高C．若通过作v—t图像求a，则可以更好地减小误差D．本实验采用了控制变量的方法进行探究（2）在“探究加速度与质量的关系”时，保持砝码和小桶质量不变，改变小车质量m，分别测得小车的加速度n与对应的质量m数据如下表：根据上表数据，为进一步直观反映F不变时a与m的关系，可在坐标纸中选择物理量和为坐标轴建立坐标系并作出图线(选填表格中的物理量名称)。该小车受到的拉力F为N．2.“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图2所示.（1）在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸袋如图3所示。计时器打点的时间间隔为0.02s.从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离。该小车的加速度a=______m/s2.（结果保留两位有效数字）图1图2图3（2）平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上.挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度。小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表：砝码盘中砝码总重力F(N)0.1960.3920.5880.7840.980加速度a（m·s-2）0.691.181.662.182.70请根据实验数据作出a-F的关系图像.（3）根据提供的试验数据作出的a-F图线不通过原点，请说明主要原因。3．如图为“用DIS（位移传感器、数据采集器、计算机）研究加速度和力的关系”的实验装置。（1）在该实验中必须采用控制变量法，应保持___________不变，用钩码所受的重力作为___________，用DIS测小车的加速度。（2）改变所挂钩码的数量，多次重复测量。在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线（如图所示）。①分析此图线的OA段可得出的实验结论是_________________________________。②（单选题）此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是（）A.小车与轨道之间存在摩擦B.导轨保持了水平状态[来源:Z*xx*k.Com]C.所挂钩码的总质量太大D.所用小车的质量太大位移传感器（发射器）位移传感器（接收器）小车轨道钩码a/ms－2BAOF/N4.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关系的实验，图（a）为实验装置简图。（交流电的频率为50Hz）（1）图（b）为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为m/s2。（保留二位有效数字）（2）保持砂和砂桶质量不变，改变小车质量m，分别得到小车加速度a与质量m及对应的m1，数据如下表：请在方格坐标纸中画出ma1图线，并从图线求出小车加速度a与质量倒数m1之间的关系式是。实验次数12345678小车加速度a/m·s—21.901.721.491.251.000.750.500.30小车质量m/kg0.250.290.330.400.500.711.001.671/1kgm4.003.453.032.502.001.411.000.60（3）保持小车质量不变，改变砂和砂桶质量，该同学根据实验数据作出了加速度a随合力F的变化图线如图（c）所示。该图线不通过原点，其主要原因是。参考答案[来源:学,科,网]1．(1)BCD(2)小车加速度()a；小车质量的倒数1()m；0．52.(1)0.16(0.15也算对)（2）（见图）（3）未计入砝码盘的重力提示：（1）处理匀变速直线运动中所打出的纸带，求解加速度用公式2atx，关键弄清公式中各个量的物理意义，x为连续相等时间内的位移差，t为连需相等的时间间隔，如果每5个点取一个点，则连续两点的时间间隔为t=0.1s，x（3.68-3.52）210m，代入数据可得加速度a=0.16m/s2。也可以使用最后一段和第二段的位移差求解，得加速度a=0.15m/s2.[来源:学|科|网Z|X|X|K]（2）根据图中的数据，合理的设计横纵坐标的刻度值，使图线倾斜程度太小也不能太大，以与水平方向夹角45°左右为宜。由此确定F的范围从0设置到1N较合适，而a则从0到3m/s2较合适。设好刻度，根据数据确定个点的位置，将个点用一条直线连起来，延长交与坐标轴某一点。如图所示。（3）处理图象问题要注意图线的斜率、交点、拐点、面积等意义，能正确理解这些量的意义则很多问题将会迎刃而解。与纵坐标相交而不过原点，该交点说明当不挂砝码时，小车仍由加速度，即绳对小车仍有拉力，从此拉力的来源考虑很容易得到答案，是因为砝码盘的重力，而在（2）问的图表中只给出了砝码的总重力，而没有考虑砝码盘的重力。3.（1）小车的总质量；小车所受外力（2）①在质量不变的条件下，加速度与外力成正比；②C提示：（1）因为要探索“加速度和力的关系”所以应保持小车的总质量不变，钩码所受的重力作为小车所受外力；（2）由于OA段a-F关系为一倾斜的直线，所以在质量不变的条件下，加速度与外力成正比；由实验原理：mgMa得mgFaMM，而实际上()mgaMm，可见，AB段明显偏离直线是由于没有满足Mm造成的。4.（1）a=3.2m/s2（2）如图所示，)/(212smma（3）实验前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分。解析：（1）在连续相等的时间间隔内，从纸带上可得到四段位移大小，可以选用逐差法计算加速度。由纸带上的数据可知：cms19.61，cms70.62，cms21.73，cms72.74，电火花打点计时器的打点周期为：T=0.02s，用逐差法计算加速度为221234/2.34smTssssa。（2）根据题目提供的小车的加速度a与质量m对应的倒数m1的有关数据，可在坐标纸中描出8个对应点，用一条平滑曲线“连接”各点，使尽量多的点落在直线上，不在直线上的点大致均匀分布在直线的两侧，得到的ma1图线如图所示，由图可得：ma21。（3）由图可知，当加速度a为零时，拉力F不为零，说明实验前没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够。[来源:学*科*网Z*X*X*K]