1、1实验三 加速度与物体质量、物体受力的关系1.(2019江阴一中月考)某实验小组用图甲所示装置探究加速度与力的关系。甲(1)(多选)关于该实验,下列说法正确的是 。 A.拉小车的细线要与木板平行B.打点计时器要与 6 V直流电源连接C.砂桶和砂的质量要远小于小车和力传感器的质量D.平衡摩擦力时,纸带要穿过打点计时器后连在小车上(2)图乙中的两种穿纸带方法,你认为 (选填“左”或“右”)边的打点效果好。 乙(3)实验中得到一条如图丙所示的纸带,图中相邻两计数点间还有 4个点未画出,打点计时器所用电源的频率为 50 Hz。由图中实验数据可知,打点计时器打下 B点时小车的速度 vB= m/s,小车的
2、加速度 a= m/s 2。(结果保留两位有效数字) 丙(4)某同学根据测量数据作出的 a-F图像如图丁所示。该直线不过坐标原点的原因可能是 。 丁答案 (1)AD (2)右 (3)0.16 0.502(4)平衡摩擦力时,木板倾角过大解析 (1)拉小车的细线要与木板平行,选项 A正确;打点计时器要与 6 V交流电源连接,选项 B错误;因为有力传感器,所以砂桶和砂的质量不需要远小于小车和传感器的质量,选项 C错误;平衡摩擦力时,纸带要穿过打点计时器后连在小车上,选项 D正确。(2)纸带穿过限位孔,压在复写纸的下面效果要好,所以右边效果好。(3)相邻两计数点间有 4个点未画出,所以 T=0.1 s,
3、vB= 0.16 m/s,a= 0.50 m/s 2。xAC2T xCE-xAC4T2(4)F=0时已经产生加速度,是因为平衡摩擦力时,木板倾角过大。2.(2017镇江月考)在探究加速度与物体质量、物体受力的关系活动中,某小组设计了如图甲所示的实验装置。图中上下两层水平轨道表面光滑,两小车前端系上细线,细线跨过滑轮并挂上砝码盘,两小车尾部细线连到控制装置上,实验时通过控制装置使两小车同时开始运动,然后同时停止。甲(1)在安装实验装置时,应调整滑轮的高度,使 ;在实验时,为减小系统误差,应使砝码盘和砝码的总质量 小车的质量(选填“远大于”“远小于”或“等于”)。 (2)本实验通过比较两小车的位移
4、来比较小车加速度的大小,能这样比较,是因为 。 (3)实验中获得的数据如表所示,小车、的质量均为 200 g。实验次数 小车 拉力 F/N 位移 x/cm 0.11 0.2 46.51 0.2 29.042 0.3 43.63 0.3 41.163 0.4 44.80 0.4 36.434 0.5 45.563在第 1次实验中小车从 A点运动到 B点的位移如图乙所示,请将测量结果填到表中空格处。通过分析,可知表中第 次实验数据存在明显错误,应舍弃。 乙答案 (1)细线与轨道平行(或水平) 远小于(2)两小车从静止开始做匀加速直线运动,且两小车的运动时间相等(3)23.36(23.3423.38
5、均对) 3解析 (1)拉小车的细线要与水平轨道平行。只有在砝码盘和砝码的总质量远小于小车质量时,才能认为砝码盘和砝码的总重力等于细线拉小车的力。(2)对初速度为零的匀加速直线运动,时间相同时,根据运动学公式 x= at2,得 = 。12 a1a2x1x2(3)刻度尺的分度值是 1 mm,要估读到分度值的下一位,读数为 23.86 cm-0.50 cm=23.36 cm。由F=ma可得 = ,对比表中数据可知第 3次实验数据存在明显错误,应舍弃。F1F2x1x23.(2018南通、徐州、扬州、泰州、淮安、宿迁二调)实验小组采用如图甲所示实验装置测量木块与木板间动摩擦因数 ,提供的器材有:带定滑轮
6、的长木板、有凹槽的木块、质量为 20 g的钩码若干、打点计时器、电源、纸带、细线等。实验中将部分钩码悬挂在细线下,剩余的钩码放在木块的凹槽中,保持长木板水平,利用打出的纸带测量木块的加速度。(1)正确进行实验操作,得到一条纸带,从某个清晰的打点开始,依次标注 0、1、2、3、4、5、6,分别测出位置 0到位置 3、位置 6间的距离,如图乙所示。已知打点周期 T=0.02 s,则木块的加速度 a= m/s2。 (2)将木块凹槽中的钩码逐个添加到细线下端,改变悬挂钩码的总质量 m,测得相应的加速度 a,作出a-m图像如图丙所示。已知当地重力加速度 g=9.8 m/s2,则木块与木板间动摩擦因数 =
7、 (保留两位有效数字); 的测量值 (选填“大于”“小于”或“等于”)真实值,原因是 (写出一个即可)。 4(3)实验中 (选填“需要”或“不需要”)满足悬挂钩码总质量远小于木块和槽中钩码总质量。 答案 (1)3.33(2)0.34(0.320.36均可) 大于 滑轮与轴承、细线间有摩擦,纸带与打点计时器间有摩擦等(3)不需要解析 (1)已知打点周期 T=0.02 s,根据逐差法可得木块的加速度为a= = m/s2=3.33 m/s2x36-x039T2 (8.20-3.50-3.50)10-290.022(2)设木块的质量为 M,根据牛顿第二定律有,mg-f=(M+0.02 kg)a,f=(
8、M+0.02 kg-m)g,联立可解得加速度为 a= m-g,由丙图可知,当 m=0时,a=g=3.3 m/s 2,则木块与木板间动摩擦因数 =0.34,因(1+ )gM+0.02kg滑轮与轴承、细线间有摩擦,纸带与打点计时器间有摩擦,所以测量值大于真实值。(3)实验中没有采用细线拉力等于重力,所以不需要满足悬挂钩码总质量远小于木块和槽中钩码总质量。4.(2017无锡期末)如图甲所示,装有两个光电门的木板固定在水平桌面上,带有窄遮光片(宽度为 d)的滑块被一端固定的弹簧经压缩后弹开,依次经过两光电门。光电门有两种计时功能,既可以记录遮光片到达两光电门的时间差 t,又可以分别记录在两光电门处的遮
9、光时间 t A和 t B。(在本题各次实验中,滑块运动到 A前已脱离弹簧)(1)遮光片经过 A时的速度大小为 (选用 d、t、t A或 t B表示)。 (2)利用实验中测出的 d、t A、t B和 AB间距 s,写出滑块与木板间的动摩擦因数表达式 = (重力加速度为 g)。 (3)将光电门 A固定,调节 B的位置,每次都使滑块将弹簧压到同一位置 O后由静止释放,记录各次t值并测量 A、B 间距 s,作出 -t关系图线如图乙,该图线纵轴截距的物理意义是 ,利st5用该图线可以求得滑块与木板间的动摩擦因数为 = (取重力加速度 g=9.8 m/s2,结果保留两位有效数字)。 答案 (1)d tA(
10、2)(d tA)2-(d tB)22gs(3)遮光片经过光电门 A时的速度 0.24(0.230.25 均可)解析 (1)利用平均速度替代瞬时速度,遮光片经过 A时的速度大小为 。d tA(2)根据牛顿第二定律有 2as= - = - =2gs,解得 = 。v2Bv2A(d tB)2(d tA)2 (d tB)2-(d tA)22gs(3)由运动学规律 s=vAt+ at2变形得到 =vA+ at,所以图像中图线纵轴截距表示 vA,斜率大小表示12 st 12a= g, 解得 =0.24。12 125.(2018江苏单科)某同学利用如图所示的实验装置来测量重力加速度 g。细绳跨过固定在铁架台上
11、的轻质滑轮,两端各悬挂一只质量为 M的重锤。实验操作如下:用米尺量出重锤 1底端距地面的高度 H;在重锤 1上加上质量为 m的小钩码;左手将重锤 2压在地面上,保持系统静止。释放重锤 2,同时右手开启秒表,在重锤 1落地时停止计时,记录下落时间;重复测量 3次下落时间,取其平均值作为测量值 t。6请回答下列问题:(1)步骤可以减小对下落时间 t测量的 (选填“偶然”或“系统”)误差。 (2)实验要求小钩码的质量 m要比重锤的质量 M小很多,主要是为了 。 A.使 H测得更准确B.使重锤 1下落的时间长一些C.使系统的总质量近似等于 2MD.使细绳的拉力与小钩码的重力近似相等(3)滑轮的摩擦阻力
12、会引起实验误差。现提供一些橡皮泥用于减小该误差,可以怎么做?(4)使用橡皮泥改进实验后,重新进行实验测量,并测出所用橡皮泥的质量为 m0。用实验中的测量量和已知量表示 g,得 g= 。 答案 (1)偶然 (2)B(3)在重锤 1上粘上橡皮泥,调整橡皮泥质量直至轻拉重锤 1能观察到其匀速下落。(4)2(2M+m+m0)Hmt2解析 (1)时间测量是人为操作快慢和读数问题带来的误差,所以属于偶然误差。(2)由于自由落体的加速度较大,下落 H高度的时间较短,为了减小测量时间的实验误差,就要使重锤下落的时间长一些,因此系统下降的加速度要小,所以小钩码的质量要比重锤的质量小很多。(3)为了消除滑轮的摩擦阻力,可将橡皮泥粘在重锤 1上,轻拉重锤放手后若系统做匀速运动,则表示平衡了阻力。(4)根据牛顿第二定律有 mg=(2M+m+m0)a,又 H= at2,解得 g= 。12 2(2M+m+m0)Hmt27
