（名師導學）2020版高考物理總復(fù)習 第三章 第4節(jié) 實驗：驗證牛頓運動定律教學案 新人教版

第4節(jié)實驗：驗證牛頓運動定律夯實基礎(chǔ)【p52】一、實驗?zāi)康?學會用控制變量法研究物理規(guī)律2驗證牛頓第二定律3掌握利用圖象處理數(shù)據(jù)的方法二、實驗原理探究加速度a與力F及質(zhì)量m的關(guān)系時，應(yīng)用的基本方法是_控制變量法_，即先控制一個參量小車的質(zhì)量M不變，討論加速度a與力F的關(guān)系，再控制小盤和砝碼的質(zhì)量不變，即力F不變，改變小車質(zhì)量M，討論加速度a與M的關(guān)系三、實驗器材電磁打點計時器、紙帶、復(fù)寫紙、小車、一端附有定滑輪的長木板、小盤、夾子、細繩、低壓交流電源、導線、天平、刻度尺、砝碼四、實驗步驟(一)測質(zhì)量1用天平測出小車和砝碼的總質(zhì)量M，小盤和砝碼的總質(zhì)量m，把測量結(jié)果記錄下來(二)儀器安裝及平衡摩擦力2按右圖把實驗器材安裝好，只是不把懸掛小盤的細繩系在車上，即不給小車施加牽引力3平衡摩擦力：在長木板不帶定滑輪的一端下面墊一塊木板反復(fù)移動木板的位置，直至小車在斜面上運動時可以保持勻速直線運動狀態(tài)這時，小車拖著紙帶運動時受到的摩擦阻力恰好與小車所受的重力在斜面方向上的分力平衡(三)保持小車的質(zhì)量不變4把細繩系在小車上并繞過滑輪懸掛小盤，先接通電源再放開小車，打點計時器在紙帶上打下一系列的點，打完點后切斷電源，取下紙帶，在紙帶上標上紙帶號碼5保持小車和砝碼的質(zhì)量不變，在小盤里放入適量的砝碼，把小盤和砝碼的總質(zhì)量m記錄下來，重復(fù)步驟4.6步驟5中用6個不同的m的值，分別得到六條紙帶7在每條紙帶上都選取一段比較理想的部分，標明計數(shù)點，測量各個計數(shù)點到0計數(shù)點間的距離，算出與每條紙帶對應(yīng)的小車加速度的值8用縱坐標表示加速度a，橫坐標表示作用力F，作用力的大小F等于小盤和砝碼的總重力，根據(jù)實驗結(jié)果在坐標平面上畫出相應(yīng)的點，如果這些點是在一條過原點的直線上，便證明了加速度與作用力成正比(四)保持小盤和砝碼的質(zhì)量不變9保持小盤和砝碼的質(zhì)量不變，在小車上加砝碼，重復(fù)上面的實驗，用縱坐標表示加速度a，橫坐標表示小車和砝碼總質(zhì)量的倒數(shù)，根據(jù)實驗結(jié)果在坐標平面上畫出相應(yīng)的點如果這些點是在一條過原點的直線上，就證明了加速度與質(zhì)量成反比五、注意事項1平衡摩擦力：就是調(diào)出一個合適的斜面，使小車的重力沿著斜面方向的分力正好平衡小車受的摩擦阻力在平衡摩擦力時，不要把懸掛小盤的細線系在小車上，即不要給小車施加任何牽引力，并要讓小車拖著打點的紙帶運動整個實驗平衡了摩擦力后，不管以后是改變小盤和砝碼的總質(zhì)量還是改變小車和砝碼的總質(zhì)量，都不需要重新平衡摩擦力2實驗條件：每條紙帶必須在滿足小車與車上所加砝碼的總質(zhì)量遠大于小盤和砝碼的總質(zhì)量的條件下打出只有如此，小盤和砝碼的總重力才可視為小車受到的拉力3操作順序：改變拉力和小車質(zhì)量后，每次開始時小車應(yīng)盡量靠近打點計時器，并應(yīng)先接通電源，再放開小車，且應(yīng)在小車到達滑輪前按住小車六、誤差分析1質(zhì)量的測量誤差，紙帶上打點計時器打點間隔距離的測量誤差，拉線或紙帶不與木板平行等都會造成誤差2因?qū)嶒炘聿煌晟圃斐烧`差：本實驗中用小盤和砝碼的總重力代替小車受到的拉力(實際上小車受到的拉力要小于小盤和砝碼的總重力)，存在系統(tǒng)誤差小盤和砝碼的總質(zhì)量越接近小車的質(zhì)量，誤差就越大；反之，小盤和砝碼的總質(zhì)量越小于小車的質(zhì)量，誤差就越小3平衡摩擦力不準造成誤差：在平衡摩擦力時，除了不掛小盤外，其他的都跟正式實驗一樣(比如要掛好紙帶、接通打點計時器)，勻速運動的標志是打點計時器打出的紙帶上各點的距離相等【p52】考點突破甲例1根據(jù)圖甲所示裝置“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”，完成下面的題目(1)有關(guān)實驗以及數(shù)據(jù)處理，下列說法正確的是_A應(yīng)使砂和小桶的總質(zhì)量遠小于小車和砝碼的總質(zhì)量，以減小實驗誤差B可以用天平測出小桶和砂的總質(zhì)量m1及小車和砝碼的總質(zhì)量m2；根據(jù)公式a，求出小車的加速度C處理實驗數(shù)據(jù)時采用描點法畫圖象，是為了減小誤差D處理實驗數(shù)據(jù)時采用a圖象，是為了便于根據(jù)圖線直觀地作出判斷(2)某學生在平衡摩擦力時，把長木板的一端墊得過高，使得傾角偏大他所得到的aF關(guān)系可用圖乙中的哪個表示？_(圖中a是小車的加速度，F(xiàn)是細線作用于小車的拉力)(3)某學生將實驗裝置按如圖丙所示安裝好，準備接通電源后開始做實驗他的裝置圖中，明顯的錯誤是_(寫出兩個)(4)圖丁是實驗中得到的一條紙帶，A、B、C、D、E、F、G為7個相鄰的計數(shù)點，相鄰的兩個計數(shù)點之間還有四個點未畫出量出相鄰的計數(shù)點之間的距離分別為：xAB4.22 cm、xBC4.65 cm、xCD5.08 cm、xDE5.49 cm，xEF5.91 cm，xFG6.34 cm.已知打點計時器的工作頻率為50 Hz，則小車的加速度a_ m/s2.(結(jié)果保留二位有效數(shù)字)【解析】(1)應(yīng)使砂和小桶的總質(zhì)量遠小于小車和砝碼的總質(zhì)量，以減小實驗誤差，故A正確；小車的加速度應(yīng)通過打點計時器打出的紙帶求出，不能用天平測出小桶和砂的總質(zhì)量m1及小車和砝碼總質(zhì)量m2；根據(jù)公式a求出小車的加速度，故B錯誤；處理實驗數(shù)據(jù)時應(yīng)采用描點法畫圖象，可以減小誤差，故C正確；為了將圖象畫成我們熟悉的直線，更直觀反映兩個變量的關(guān)系a與M成反比，故數(shù)據(jù)處理應(yīng)作a圖象，故D正確(2)在平衡摩擦力時，把長木板的一側(cè)墊得過高，使得傾角偏大，小車重力沿木板向下的分力大于小車受到摩擦力，小車受到的合力大于砂桶的拉力，在砂桶對小桶施加拉力前，小車已經(jīng)有加速度；在探究物體的加速度與力的關(guān)系時，作出的aF圖象在a軸上有截距，故C正確(3)由實驗原理圖可知，打點計時器用的必須是交流電，圖中用的是直流電，所以采用的電源不對小車釋放的位置應(yīng)該靠近計時器，以便測量更多的數(shù)據(jù)來減小誤差同時木板水平，沒有平衡摩擦力故錯誤為：打點計時器接的是直流電源小車釋放的位置遠離計時器木板水平，沒有平衡摩擦力(4)利用勻變速直線運動的推論有：xat2，sDEsAB3a1T2；sEFsBC3a2T2；sFGsCD3a3T2.為了更加準確地求解加速度，我們對三個加速度取平均值，得：a(a1a2a3)0.42 m/s2.【答案】(1)ACD(2)C(3)打點計時器使用直流電源；小車與打點計時器間的距離太長；木板水平，沒有平衡摩擦力(4)0.42【小結(jié)】aF圖線只有在F是小車實際合外力的情況下才是過原點的直線，本實驗中平衡摩擦力后，小車受到的合外力是繩子的拉力，對小車和吊盤分別列牛頓定律方程：FTMa，mgFTma，可解得：a，F(xiàn)T·mg.只有在Mm時FTmg，aF圖線才接近直線，一旦不滿足Mm，描出的點的橫坐標就會向右偏離較多，造成圖線向右彎曲針對訓練1某實驗小組采用圖1所示的裝置做“探究加速度與力的關(guān)系”實驗：小車放置在水平放置的長木板上，紙帶連接車尾并穿過打點計時器，用來測定小車的加速度a，鉤碼通過細線對小車的拉力為F.在保持小車質(zhì)量不變的情況下，改變對小車拉力F的大小，測得小車所受拉力F和加速度a的數(shù)據(jù)如下表：F/N0.400.600.801.001.20a/(m·s2)0.100.200.290.410.49(1)在圖2中，建立出aF坐標系，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)，在圖中作出aF關(guān)系圖線(2)若要讓細線對小車的拉力F為小車受到的合外力，則實驗中的改進措施是_C_A更換一塊長木板B適當增加小車的質(zhì)量C適當墊高長木板的右端D適當增加鉤碼質(zhì)量(3)圖3是實驗中得到的一條已打點的紙帶，紙帶上的A、B、C、D、E、F、G均為相鄰計數(shù)點，已知打點計時器的打點周期為0.02 s，相鄰兩個計數(shù)點之間還有4個計時點未標出，由于E、F點打點模糊，只測量標記了AB、BC、CD、DG的距離，根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，測得小車運動的加速度大小a_0.40_ m/s2，打D點時的速度大小vD_0.35_ m/s.(以上結(jié)果都保留2位有效數(shù)字)【解析】(1)在aF圖象中根據(jù)所給的數(shù)據(jù)描點用一條直線連接這些點(連接時要讓盡可能多得點落在直線上，讓其他的點盡可能分布在直線的兩側(cè))作出圖象如圖所示：(2)若要使作出的aF圖線過坐標原點即繩子的拉力就等于小車所受的合外力，故需要平衡摩擦力，其方法是適當墊高長木板的右端故C正確(3)根據(jù)逐差法可知加速度為a m/s20.40 m/s2，D點的瞬時速度為vD m/s0.35 m/s.【p53】考點突破例2實驗小組利用圖1裝置“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_電源A交流46 VB交流220 V(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_(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和直線，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_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實驗前乙同學可能沒有平衡摩擦力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)電磁打點計時器使用交流46 V電壓；而電火花計時器的電源應(yīng)使用交流電壓為220 V；故B正確(2)由勻變速直線運動的推論式xaT2，結(jié)合逐差法求三個加速度，x4x13a1T2，x5x23a2T2，x6x33a3T2，求平均加速度得a.(3)設(shè)重物的質(zhì)量m，小車的質(zhì)量M，設(shè)加速度為a，對小車FMa；對重物mgFma，聯(lián)立得：F，只有當mM時，才可得Fmg，即用小吊盤的總重力代替小車所受的拉力(4)甲圖象表明在小車的拉力為0時，小車的加速度大于0，說明合外力大于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，說明合外力為0，即繩子的拉力被摩擦力平衡了，即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.【答案】(1)B(2)(3)mM(4)BC針對訓練2如圖1所示，為“探究滑塊加速度與力質(zhì)量的關(guān)系”實驗裝置圖，滑塊置于一端帶有定滑輪的長木板上，左端連接紙帶，紙帶穿過電火花打點計時器，滑塊的質(zhì)量為m1，托盤(及砝碼)的質(zhì)量為m2.(1)實驗中，得到一條打點的紙帶，如圖2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已量出，則計算滑塊加速度的表達式為a_(用x1、x2、x3、x4及T表示)(2)某同學在平衡摩擦力后，保持滑塊質(zhì)量不變的情況下，通過多次改變砝碼重力，作出滑塊加速度a與砝碼重力F(未包括托盤)的圖象如圖3所示，若牛頓第二定律成立，重力加速度g10 m/s2，則滑塊的質(zhì)量為_2.8_kg，托盤的質(zhì)量為_0.056_kg(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)【解析】(1)由逐差法得：a.(2)對aF圖來說，圖象的斜率表示物體質(zhì)量的倒數(shù)，故滑塊質(zhì)量為：m1 kg2.8 kg，F(xiàn)0時，產(chǎn)生的加速度是由于托盤作用產(chǎn)生的，故有：mgm1a0，解得：m kg0.056 kg(對圖中的數(shù)據(jù)讀取不一樣，可有一定范圍)【p54】考點突破例3甲、乙兩同學均設(shè)計了測動摩擦因數(shù)的實驗已知重力加速度為g.(1)甲同學所設(shè)計的實驗裝置如圖甲所示其中A為一質(zhì)量為M的長直木板，B為木板上放置的質(zhì)量為m的物塊，C為物塊右端連接的一輕質(zhì)彈簧測力計(水平放置)實驗時用力將A從B的下方抽出，通過C的讀數(shù)F1即可測出動摩擦因數(shù)則該設(shè)計能測出_(填“A與B”或“A與地面”)之間的動摩擦因數(shù)，其表達式為_(2)乙同學的設(shè)計如圖乙所示他在一端帶有光滑輕質(zhì)定滑輪的長木板上固定有A、B兩個光電門，與光電門相連的計時器可以顯示帶有遮光片的物塊在其間的運動時間，與跨過定滑輪的輕質(zhì)細繩相連的輕質(zhì)測力計能顯示掛鉤處所受的拉力實驗時，多次改變砂桶中砂的質(zhì)量，每次都讓物塊上的遮光片從光電門A處由靜止開始運動，讀出多組測力計示數(shù)F及對應(yīng)的物塊在兩光電門之間的運動時間t.在坐標系中作出F的圖線如圖丙所示圖線的斜率為k與縱軸的截距為b，與橫軸的截距為c.因乙同學不能測出小車質(zhì)量，故該同學還應(yīng)該測出的物理量為_根據(jù)該測量物理量及圖線信息可知物塊和長木板之間的動摩擦因數(shù)表達式為_【解析】(1)當B處于靜止狀態(tài)，彈簧測力計的讀數(shù)跟B所受的滑動摩擦力Ff大小相等，B對木板A的壓力大小等于B的重力mg，由FfFN得，.(2)物塊由靜止開始做勻加速運動，位移xat2.可得：a根據(jù)牛頓第二定律得對于物塊，F(xiàn)mgma則：Fmg則圖線的斜率為：k2mx，縱軸的截距為：bmg；k與摩擦力是否存在無關(guān)，物塊與長木板間的動摩擦因數(shù)為：.【答案】(1)A與B(2)光電門A、B之間的距離x針對訓練3某班級同學用如圖(a)所示的裝置驗證加速度a和力F，質(zhì)量m的關(guān)系甲、乙兩輛小車放在傾斜軌道上，小車乙上固定一個加速度傳感器，小車甲上固定一個力傳感器，力傳感器和小車乙之間用一根不可伸長的細線連接，在彈簧拉力的作用下兩輛小車一起開始向下運動，利用兩個傳感器可以采集記錄同一時刻小車乙受到的拉力和加速度的大小(1)下列關(guān)于實驗操作的說法中正確的是_B_(填“A”或“B”)A軌道傾斜是為了平衡小車甲受到的摩擦力B軌道傾斜是為了平衡小車乙受到的摩擦力(2)四個實驗小組選用的小車乙(含加速度傳感器)的質(zhì)量分別為m11.0 kg，m22.0 kg，m33.0 kg和m44.0 kg，其中有三個小組已經(jīng)完成了aF圖象，如圖(b)所示最后一個小組的實驗數(shù)據(jù)如表所示，請在圖(b)中完成該組的aF圖線.實驗次數(shù)123456拉力F/N49.040.035.024.016.29.6加速度a/m·s216.313.311.78.05.43.2(3)在驗證了a和F的關(guān)系后，為了進一步驗證a和m的關(guān)系，可直接利用圖(b)的四條圖線收集數(shù)據(jù)，然后作圖請寫出該如何收集數(shù)據(jù)_在aF圖象上作一條垂直于橫軸的直線，與四條圖線分別有四個交點，記錄下四個交點的縱坐標a，分別與各圖線對應(yīng)的m組成四組數(shù)據(jù)_【解析】(1)本實驗是研究小車乙的加速度a和力F、質(zhì)量m的關(guān)系，所以軌道傾斜是為了平衡小車乙受到的摩擦力，故A錯誤，B正確；(2)最后一組實驗的aF圖線如圖所示：(3)在aF圖象上作一條垂直于橫軸的直線，與四條圖線分別有個交點，記錄下四個交點的縱坐標a，分別與各圖線對應(yīng)的m組成四組數(shù)據(jù)考 點 集 訓【p279】1在“探究小車加速度a與其質(zhì)量M的關(guān)系”的實驗中：(1)備有器材：A.長木板；B.電磁打點計時器、低壓交流電源、紙帶；C.細繩、小車、砝碼；D.裝有細砂的小桶；E.薄木板；F.毫米刻度尺；還缺少的一件器材是_天平_(2)實驗得到如圖甲所示的一條紙帶，相鄰兩個計數(shù)點的時間間隔為T；B、C兩點的間距x2和D、E兩點的間距x4已量出，利用這兩段間距計算小車加速度的表達式為_(3)某同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的a圖線如圖乙所示，從圖線可得砂和砂桶的總質(zhì)量為_0.02(0.0180.02_均可)_kg.(g取10 m/s2)(4)另一位同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的a圖象如圖丙所示，則造成這一結(jié)果的原因是_未平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠_【解析】(1)還缺少的一件器材是測量物體質(zhì)量的天平；(2)根據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律可知：x4x22aT2，解得a；(3)從圖線可得砂和砂桶的總重量為mg N0.2 N，則m0.02 kg；(4)造成這一結(jié)果的原因是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠2如圖所示為某同學探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實驗裝置，兩個相同質(zhì)量的小車放在光滑水平板上，前端各系一根輕質(zhì)細繩，繩的一端跨過光滑輕質(zhì)定滑輪各掛一個小盤，盤中可放砝碼兩小車后端各系一條細繩，一起被夾子夾著使小車靜止打開夾子，兩小車同時開始運動；關(guān)上夾子，兩小車同時停下來，用刻度尺測出兩小車的位移，下表是該同學在幾次實驗中記錄的數(shù)據(jù)實驗次數(shù)車號小車質(zhì)量(g)小盤質(zhì)量(g)車中砝碼質(zhì)量(g)盤中砝碼質(zhì)量(g)小車位移(cm)1甲50100015乙5010010302甲501001027.5乙50105010143甲50100018乙50101010請回答下述問題：(1)在每一次實驗中，甲、乙兩車的位移之比等于_加速度_之比，請簡要說明實驗原理_由于兩車運動時間相同，由xat2，知甲、乙兩車的位移之比等于加速度之比，即x甲x乙a甲a乙_(2)第一次實驗控制了_小車質(zhì)量_不變，在實驗誤差允許范圍內(nèi)可得出的結(jié)論是_小車加速度與拉力成正比_(3)第二次實驗控制了_小車所受拉力_不變，在實驗誤差范圍內(nèi)可得出的結(jié)論是_小車加速度與小車總質(zhì)量成反比_(4)第三次實驗時，該同學先測量了甲車的位移，再根據(jù)前兩次實驗結(jié)論，計算出乙車應(yīng)該發(fā)生的位移，然后再測量了乙車的位移，結(jié)果他高興地發(fā)現(xiàn)，理論的預(yù)言與實際符合得相當好請問，他計算出的乙車的位移應(yīng)該是_30_cm_.【解析】(1)由于兩車運動時間相同，由xat2，知甲、乙兩車的位移之比等于加速度之比，即x甲x乙a甲a乙(2)第一次實驗中控制小車質(zhì)量不變，在實驗誤差允許范圍內(nèi)，小車加速度與拉力成正比(3)第二次實驗中控制小車所受拉力不變，在實驗誤差允許范圍內(nèi)，小車加速度與小車總質(zhì)量成反比(4)，得x乙30 cm.3在用DIS研究小車加速度與外力的關(guān)系時，某實驗小組先用如圖(a)所示的實驗裝置，重物通過滑輪用細線拉小車，在小車和重物之間接一個不計質(zhì)量的微型力傳感器，位移傳感器(發(fā)射器)隨小車一起沿水平軌道運動，位移傳感器(接收器)固定在軌道一端，實驗中力傳感器的拉力為F，保持小車包括位移傳感器(發(fā)射器)的質(zhì)量不變，改變重物質(zhì)量重復(fù)實驗若干次，得到加速度與外力的關(guān)系如圖(b)所示(1)小車與軌道的滑動摩擦力F1_0.67_N.(2)從圖象中分析，小車包括位移傳感器(發(fā)射器)的質(zhì)量為_0.67_kg.(3)該實驗小組為得到a與F成正比的關(guān)系，應(yīng)將斜面的傾角調(diào)整到tan _0.1_【解析】(1)當a0時，F(xiàn)Ff，在圖象中，取點(2.0，2.0)和(4.0，5.0)利用三角形相似，有，F(xiàn)f N0.67 N(2)又依FFfma.4.0m×5，m kg0.67 kg.(3)只有平衡摩擦力，才使得aF圖象過原點，軌道水平時，F(xiàn)fmg，0.67×0.67×10，0.1，墊高軌道左端，使傾角為，mgsin mgcos ，tan 0.1.4某同學用如圖甲所示的實驗裝置做“探究加速度與質(zhì)量關(guān)系”的實驗實驗中，小車碰到制動裝置時，遮光板已過光電門且鉤碼尚未到達地面方法如下：在長木板近左端定滑輪處固定一光電門，測得固定在小車上的遮光板的寬度d，測得小車釋放時遮光板離光電門的距離為L，設(shè)小車運動中受到的阻力f一定(1)用游標卡尺測量遮光板的寬度如圖乙所示，由圖可知其寬度d_6.75_ mm.(2)靜止釋放小車，測得遮光板通過光電門的時間為t，則小車的加速度a_(用題目中的符號表示)(3)保持懸掛的鉤碼質(zhì)量m恒定且已知，通過增加小車上砝碼改變小車的質(zhì)量，多次實驗測得多組小車加速度a和小車質(zhì)量M的數(shù)值，通過描點可得到加速度a與M、m的各種關(guān)系圖象，下列四個圖象中正確的是_AC_【解析】(1)由圖示游標卡尺可知，其示數(shù)為：6 mm15×0.05 mm6.75 mm；(2)小車經(jīng)過光電門時的速度：v，小車做初速度為零的勻加速直線運動，由速度位移公式得：v22aL，解得加速度：a；(3)由圖甲所示可知，實驗前沒有平衡摩擦力，由牛頓第二定律得：mgf(Mm)a，整理得：a(mgf)，阻力f與鉤碼質(zhì)量m一定，a與是一次函數(shù)關(guān)系，由數(shù)學知識可知，A、C圖象正確5某同學利用如圖(甲)所示的裝置探究加速度與合外力的關(guān)系小車質(zhì)量為M，桶和砂子的總質(zhì)量為m，通過改變m來改變小車所受的合外力大小，小車的加速度a可由打點計時器和紙帶測出現(xiàn)保持小車質(zhì)量M不變，逐漸增大砂桶和砂的總質(zhì)量m進行多次實驗，得到多組a、F值(F為彈簧秤的示數(shù))(1)下圖為上述實驗中打下的一條紙帶，A點為小車剛釋放時打下的起始點，每兩點間還有四個計時點未畫出，打點計時器的頻率為50 Hz，則C點的速度為 _0.8_m/s，小車的加速度為_4_m/s2.(以上兩空保留一位有效數(shù)字)(2)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出了如圖(乙)所示的一條過坐標原點的傾斜直線，其中縱軸為小車的加速度大小，橫軸應(yīng)為_D_(選填字母代號)A. B. Cmg DF(3)當砂桶和砂的總質(zhì)量較大導致a較大時，關(guān)于(乙)圖的說法，正確的是_C_(選填字母代號)A圖線逐漸偏向縱軸 B圖線逐漸偏向橫軸 C圖線仍保持原方向不變【解析】(1)做勻變速直線運動過程中一段過程中的中間時刻速度等于該段過程中的平均速度，故vCf0.8 m/s，根據(jù)逐差法可得xDExBC2a1T2，xCDxAB2a2T2，聯(lián)立可得4 m/s2(2)從圖中可得加速度與橫坐標表示的物理量成正比，根據(jù)牛頓第二定律可得Fma，當質(zhì)量一定時，加速度與外力成正比，故D正確(3)由于圖象的斜率為k，所以增大砂和砂桶質(zhì)量，k不變，仍保持原方向不變，所以C正確6某同學設(shè)計了如圖所示的裝置，利用米尺、秒表、輕繩、輕滑輪、軌道、滑塊、托盤和砝碼等器材來測定滑塊和軌道間的動摩擦因數(shù).滑塊和托盤上分別放有若干砝碼，滑塊質(zhì)量為M，滑塊上砝碼總質(zhì)量為m，托盤和盤中砝碼的總質(zhì)量為m.實驗中，滑塊在水平軌道上從A到B做初速為零的勻加速直線運動，重力加速度g取10 m/s2.(1)為測量滑塊的加速度a，需測出它在A、B間運動的_位移s_與_時間t_，計算a的運動學公式是_a_；(2)根據(jù)牛頓運動定律得到a與m的關(guān)系為：amg，他想通過多次改變m，測出相應(yīng)的a值，并利用上式來計算.若要求a是m的一次函數(shù)，必須使上式中的_mm_保持不變，實驗中應(yīng)將從托盤中取出的砝碼置于_滑塊上_；(3)實驗得到a與m的關(guān)系如圖所示，由此可知_0.23(0.210.25)_(取兩位有效數(shù)字)【解析】(1)滑塊在水平軌道上從A到B做初速為零的勻加速直線運動，根據(jù)sat2得a，所以需要測量的是位移和時間(2)amg，若要求a是m的一次函數(shù)必須使不變，即使mm不變，在減小m時等量增大m，所以實驗中應(yīng)將從托盤中取出的砝碼置于滑塊上(3)將取為k，有k，在圖象上取兩點將坐標代入解得0.23(在0.21到0.25之間是正確的)圖(a)7某物理課外小組利用圖(a)中的裝置探究物體加速度與其所受合外力之間的關(guān)系圖中，置于實驗臺上的長木板水平放置，其右端固定一輕滑輪；輕繩跨過滑輪，一端與放在木板上的小滑車相連，另一端可懸掛鉤碼本實驗中可用的鉤碼共有N5個，每個質(zhì)量均為0.010 kg.實驗步驟如下：(1)將5個鉤碼全部放入小車中，在長木板左下方墊上適當厚度的小物塊，使小車(和鉤碼)可以在木板上勻速下滑(2)將n(依次取n1，2，3，4，5)個鉤碼掛在輕繩右端，其余Nn個鉤碼仍留在小車內(nèi)；用手按住小車并使輕繩與木板平行釋放小車，同時用傳感器記錄小車在時刻t相對于其起始位置的位移s，繪制st圖象，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后可得到相應(yīng)的加速度a.(3)對應(yīng)于不同的n的a值見下表n2時的st圖象如圖(b)所示；由圖(b)求出此時小車的加速度(保留2位有效數(shù)字)，將結(jié)果填入下表n12345a/(m·s2)0.200.390.580.781.00(4)利用表中的數(shù)據(jù)在圖(c)中補齊數(shù)據(jù)點，并作出an圖象從圖象可以看出：當物體質(zhì)量一定時，物體的加速度與其所受的合外力成正比圖(b)圖(c)_見解析圖_(5)利用an圖象求得小車(空載)的質(zhì)量為_0.44_kg(保留2位有效數(shù)字，重力加速度取g9.8 m·s2)(6)若以“保持木板水平”來代替步驟(1)，下列說法正確的是_B_.(填入正確選項前的標號)Aan圖線不再是直線Ban圖線仍是直線，但該直線不過原點Can圖線仍是直線，但該直線的斜率變大【解析】(3)根據(jù)題圖(b)可知，當t2.00 s時，位移s0.78 m，由sat2，得加速度a0.39 m/s2.(4)圖象如圖所示(5)小車空載時，n5，加速度為a1.00 m/s2.由牛頓第二定律得nm0g(mNm0)a，代入數(shù)據(jù)得m0.44 kg.(6)若保持木板水平，則小車運動中受到摩擦力的作用，n的數(shù)值相同的情況下，加速度a變小，直線的斜率變小繩的拉力等于摩擦力時，小車才開始運動，圖象不過原點，選項B正確- 16 -