2018年秋高中物理 第4章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 2 實(shí)驗(yàn) 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系課時(shí)作業(yè) 新人教版必修1.doc

第四章2 實(shí)驗(yàn) 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 基礎(chǔ)夯實(shí) 1在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，滲透了研究問題的多種科學(xué)方法：(1)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的等效法：_平衡摩擦力法_；(2)實(shí)驗(yàn)條件設(shè)計(jì)的科學(xué)方法：_控制變量法_；(3)實(shí)驗(yàn)原理的簡(jiǎn)化：_近似法_，即當(dāng)小車質(zhì)量M車m沙時(shí)，細(xì)繩對(duì)小車的拉力大小近似等于沙及桶的總重力m沙g；(4)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的科學(xué)方法：_圖象法_；(5)由aM車圖象轉(zhuǎn)化為a圖象，所用的科學(xué)方法：_化曲為直法_。(以上各題均選填“理想實(shí)驗(yàn)法”、“圖象法”、“平衡摩擦力法”、“化曲為直法”、“控制變量法”或“近似法”)解析：(1)由于小車運(yùn)動(dòng)受到摩擦阻力，所以要進(jìn)行平衡摩擦力，以減小實(shí)驗(yàn)誤差，稱為平衡摩擦力法；(2)在探究加速度、力與質(zhì)量三者關(guān)系時(shí)，先保持其中一個(gè)量不變，來探究其他兩個(gè)量之間的關(guān)系，稱為控制變量法；(3)當(dāng)小車質(zhì)量M車m沙時(shí)，細(xì)繩對(duì)小車的拉力大小近似等于沙及桶的總重力m沙g，稱為近似法；(4)通過圖象研究實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，稱為圖象法；(5)在作圖時(shí)，由aM車圖象轉(zhuǎn)化為a圖象，使圖線由曲線轉(zhuǎn)化為直線，稱為化曲為直法。2某實(shí)驗(yàn)小組利用圖1所示的裝置進(jìn)行“探究加速度與合外力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。(1)在實(shí)驗(yàn)中必須將長(zhǎng)木板右端墊高，目的是_平衡摩擦力_，當(dāng)不掛鉤碼時(shí)小車能勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，表明已調(diào)好。(2)為了減小誤差，每次實(shí)驗(yàn)必須通過改變鉤碼的個(gè)數(shù)來改變小車所受合外力，獲取多組數(shù)據(jù)。若小車質(zhì)量為400g，實(shí)驗(yàn)中每次所用的鉤碼總質(zhì)量范圍應(yīng)選_A_組會(huì)比較合理。(填選項(xiàng)前的字母)A10g40g B200g400g C1000g2000g(3)圖2中給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的紙帶的一部分：1、2、3、4、5是計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打點(diǎn)未標(biāo)出，由該紙帶可求得小車的加速度a_1.11m/s2_。(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)(4)改變鉤碼的個(gè)數(shù)重復(fù)實(shí)驗(yàn)，得到加速度a與合外力F的關(guān)系如圖3所示，分析線段OA，可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論是_在質(zhì)量不變的條件下，加速度與合外力成正比_。解析：(1)實(shí)驗(yàn)中將長(zhǎng)木板右端墊高，是為了平衡摩擦力。(2)為減少實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)滿足Mm，所以應(yīng)選A組鉤碼。(3)a1.11m/s2(4)由圖3可知，加速度與合外力成正比。3(福建省福州市八縣一中20162017學(xué)年高一上學(xué)期期末)某研究性學(xué)習(xí)小組用如圖1所示的裝置探究牛頓第二定律，該小組在實(shí)驗(yàn)中確定的研究對(duì)象是小車，而且認(rèn)為細(xì)線對(duì)小車的拉力等于沙桶和沙的總重力，也是小車所受的合外力。(1)對(duì)該實(shí)驗(yàn)，以下說法中正確的是_CD_。A將電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在6V電壓的干電池組上，先接通電源，再放開小車B在長(zhǎng)木板不帶定滑輪的一端下面墊一木塊，反復(fù)移動(dòng)木塊的位置，直到小車在沙桶和沙的拉動(dòng)下帶動(dòng)紙帶做勻速直線運(yùn)動(dòng)，以平衡小車運(yùn)動(dòng)中受到的摩擦力C實(shí)驗(yàn)中必須使沙桶和沙的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量D細(xì)線對(duì)小車的真實(shí)拉力一定略小于沙桶和沙的總重力(2)某同學(xué)在做實(shí)驗(yàn)時(shí)，不慎將已平衡好摩擦力的長(zhǎng)木板下面墊的小木片向遠(yuǎn)離定滑輪端移動(dòng)一段距離而沒有發(fā)現(xiàn)，那么描繪出來的aF圖象應(yīng)是圖2中的哪一個(gè)？_B_(3)如圖3所示是某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶，O、A、B、C、D為在紙帶上所選的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)，所用交變電源的頻率為50Hz，量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為：OA2.40cm，AB2.81cm，BC3.24cm，CD3.64cm。則打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下C點(diǎn)的瞬時(shí)速度vC_0.344_m/s，該物體運(yùn)動(dòng)的加速度a_0.418_m/s2(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)解析：(1)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接在電壓為6V以下的交流電源上，故A錯(cuò)誤；平衡摩擦力時(shí)，沙桶和沙不能掛在小車上，故B錯(cuò)誤；當(dāng)小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于沙和沙桶的總質(zhì)量時(shí)，才能近似認(rèn)為細(xì)線對(duì)小車的拉力大小等于沙和沙桶的總重力大小，故C正確；細(xì)線對(duì)小車的真實(shí)拉力一定略小于沙桶和沙的總重力，故D正確，故選C、D。(2)長(zhǎng)木板下面墊的小木片向遠(yuǎn)離定滑輪端移動(dòng)一段距離，導(dǎo)致木板傾角減小，平衡摩擦力不夠，因此當(dāng)存在一微小拉力F時(shí)，物體的加速度為零，故A、C、D錯(cuò)誤，B正確。(3)相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)沒有畫出，則相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為0.1s；所以有：vCm/s0.344m/s根據(jù)xaT2有：am/s20.418m/s2。 能力提升 1在“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，某小組設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置圖中上下兩層水平軌道表面光滑，兩小車前端系上細(xì)線，細(xì)線跨過定滑輪并掛上砝碼盤，兩小車尾部細(xì)線連到控制裝置上，實(shí)驗(yàn)時(shí)通過控制裝置使小車同時(shí)開始運(yùn)動(dòng)，然后同時(shí)停止。(1)在安裝實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)，應(yīng)調(diào)整滑輪的高度，使_小車與滑輪之間的細(xì)線水平(或與軌道平行)_；在實(shí)驗(yàn)時(shí)，為減小系統(tǒng)誤差，應(yīng)使砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量_遠(yuǎn)小于_小車的質(zhì)量(選填“遠(yuǎn)大于”、“遠(yuǎn)小于”、“等于”)。(2)本實(shí)驗(yàn)通過比較兩小車的位移來比較小車加速度的大小，能這樣比較，是因?yàn)開兩車從靜止開始作勻加速直線運(yùn)動(dòng)，且兩車的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，據(jù)xat2知，x與a成正比_。解析：(1)操作中為了使繩子上的拉力等于小車所受外力大小，應(yīng)該使小車與滑輪之間的細(xì)線水平(或與軌道平行)。(2)在該實(shí)驗(yàn)中實(shí)際是：mg(Mm)a，要滿足mgMa，應(yīng)該使砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。(3)在初速度為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)中有xat2，若運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，則位移與加速度成正比。2(甘肅省蘭州一中20162017學(xué)年高一上學(xué)期期末)實(shí)驗(yàn)小組利用圖1來探究：“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”。(1)實(shí)驗(yàn)中使用的電火花計(jì)時(shí)器，應(yīng)接_B_電源。A交流46VB交流220V(2)在實(shí)驗(yàn)中，得到一條打點(diǎn)的紙帶，如圖3所示，已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)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(dá)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_Mm_。(4)在實(shí)驗(yàn)中，甲、乙兩位同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)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_BC_。A實(shí)驗(yàn)前甲同學(xué)沒有平衡摩擦力B甲同學(xué)在平衡摩擦力時(shí)把長(zhǎng)木板的末端抬得過高了C實(shí)驗(yàn)前乙同學(xué)沒有平衡摩擦力D乙同學(xué)在平衡摩擦力時(shí)，把長(zhǎng)木板的末端抬得過高了解析：(1)電火花計(jì)時(shí)器的電源應(yīng)使用交流電源，通常的工作電壓為220V，故B正確；(2)由勻變速運(yùn)動(dòng)的規(guī)律得：a(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，只有當(dāng)Mm時(shí)，才近似認(rèn)為Fmg。(4)甲圖象表明在小車的拉力為0時(shí)，小車的加速度大于0，說明平衡摩擦力過度，即把長(zhǎng)木板的末端抬得過高了，故A錯(cuò)誤，B正確。乙圖象說明在拉力大于0時(shí)，物體的加速度為0，說明沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，也就是沒有將長(zhǎng)木板的末端抬高或抬高不夠，故C正確，D錯(cuò)誤，故選B、C。3(山西大學(xué)附中20152016學(xué)年高一上學(xué)期期末)某實(shí)驗(yàn)小組在“探究加速度與物體受力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)出如下的實(shí)驗(yàn)方案，其實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。已知小車質(zhì)量M214.6g，砝碼盤質(zhì)量m07.8g，所使用的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器交流電頻率f50Hz。其實(shí)驗(yàn)步驟是：A按圖中所示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置；B調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板的傾角，輕推小車后，使小車能沿長(zhǎng)木板向下做勻速運(yùn)動(dòng)；C取下細(xì)繩和砝碼盤，記下砝碼盤中砝碼的質(zhì)量m；D將小車置于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器旁，先接通電源，再放開小車，打出一條紙帶，由紙帶求得小車的加速度a；E重新掛上細(xì)繩和砝碼盤，改變砝碼盤中砝碼的質(zhì)量，重復(fù)BD步驟，求得小車在不同合外力F作用下的加速度?；卮鹣铝袉栴}：(1)按上述方案做實(shí)驗(yàn)，是否要求砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量？_否_(填“是”或“否”)(2)實(shí)驗(yàn)中打出的其中一條紙帶如圖2所示，由該紙帶可求得小車的加速度a_0.88_m/s2(3)某同學(xué)將有關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)填入他所設(shè)計(jì)的表格中，如下表，次數(shù)12345砝碼盤中砝碼的重力F/N0.100.200.290.390.49小車的加速度a/(ms2)0.881.441.842.382.89他根據(jù)表中的數(shù)據(jù)畫出aF圖象(如圖3)，造成圖線不過坐標(biāo)原點(diǎn)的一條最主要原因是_在計(jì)算小車所受的合外力時(shí)未計(jì)入砝碼盤的重力_，從該圖線延長(zhǎng)線與橫軸的交點(diǎn)可求出的物理量是_砝碼盤的重力_，其大小為_0.08_N_。解析：(1)當(dāng)小車勻速下滑時(shí)有：Mgsinf(mm0)g當(dāng)取下細(xì)繩和砝碼盤后，由于重力沿斜面向下的分力Mgsin和摩擦力f不變，因此其合外力為(mm0)g，由此可知該實(shí)驗(yàn)中不需要砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。(2)根據(jù)xaT2，運(yùn)用逐差法得，am/s20.88m/s2。(3)由圖象可知，當(dāng)外力為零時(shí)，物體有加速度，這說明在計(jì)算小車所受的合外力時(shí)未計(jì)入砝碼盤的重力，根據(jù)數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系可知該圖線延長(zhǎng)線與橫軸的交點(diǎn)可求出的物理量是砝碼盤的重力大小，橫坐標(biāo)一格表示0.02N，所以交點(diǎn)的大小為0.08N。