42实验探究加速度与力、质量的关系

2 实验:探究加速度与力、质量的关系

随堂演练巩固

夯基达标

1.在研究物体的”加速度、作用力和质量”三个物理量的关系时,我们用实验研究了小车”在质量一

定的情况下,加速度和作用力的关系”;又研究了”在作用力一定的情况下,加速度和质量之间的关系”。这种研究物理问题的科学方法是( )

A.建立理想模型的方法

B.控制变量法

C.等效替代法

D.类比法

答案:B

2.在利用”探究加速度与力、质量的关系”的实验时,下列说法中正确的是( )

A.平衡摩擦力时,应将砝码盘及盘内砝码通过定滑轮拴在小车上

B.连接砝码盘和小车的细绳应跟长木板保持平行

C.平衡摩擦力后,长木板的位置不能移动

D.小车释放前应靠近打点计时器,且应先接电源再释放小车

解析:本题考查实验过程中应注意的事项,选项A中平衡摩擦力时,不能将砝码盘及盘内砝码(或小桶)拴在小车上,A错;选项B、C、D符合正确的操作方法。

答案:BCD

3.用如图所示装置,探究”加速度与力、质量的关系”的实验中:

(1)某同学在接通电源进行实验之前,将实验器材组装如图所示。请你指出该装置中错误或不妥

之处: 。

(2)改正实验装置后,该同学顺利地完成了实验。在实验中保持拉力不变,得到了小车加速度随

质量变化的一组数据,如下表所示。

请你在如下图的方格纸中建立合适坐标并画出能直观反映出加速度与质量关系的图线。

答案:(1)打点计时器不能使用干电池,应使用交流电源;实验中没有平衡小车的摩擦力;小车初始位置离打点计时器太远(2)加速度与质量关系的图线如下图。

4.一同学用实验探究”加速度与力、质量”的关系的过程如图所示,其中F、2F分别是小车所

受的合外力,m、2m分别是小车的总质量,根据实验数据得到如图所示的vt图线。

(1)要分析加速度与质量的关系,应选用的两个过程是;要分析加速度与合外力的关系,应选用的

两个过程是。

(2)从下图中相应的vt 图线可知:甲车的加速度a 和丙车的加速度a 的大小关系为,结合两车的质量和受力情况,可以得到结论:。 答案:(1)甲、丙(或乙、丁) 甲、乙(或丙、丁)

(2)2a a = 当物体所受合外力相同时,物体的加速度与质量成反比

能力提升

5.如下图所示为某些同学根据实验数据画出的图象,下列说法中正确的是( ) A.形成图甲的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大

B.形成图乙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小

C.形成图丙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大

D.形成图丁的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小

解析:甲图是平衡摩擦力时长木板倾角过大,牵引力为零时,小车已有加速度,所以A 对,C 错。丁图是平衡摩擦力时长木板倾角过小,导致图线不过原点,有一定拉力后才有加速度,所以B 错,D 对。

答案:AD

6.如图所示,在探究牛顿第二定律的演示实验中,若1、2两个相同的小车所受拉力分别为1F 、2F ,车中所放砝码的质量分别为1m 、2m ,打开夹子后经过相同的时间两车的位移分别为1x 、2x ,则在实验误差允许的范围内,有( )

A.当12m m =、122F F =时122x x ,=

B.当12m m =、122F F =时212x x ,=

C.当122m m =时122x x ,=

D.当122m m =、12F F =时212x x ,=

解析:题中1m 和2m 是车中砝码的质量,决不能认为是小车的质量。本题中只说明了两小车是相同的,并没有告诉小车的质量是多少。当12m m =时,两车加砝码质量仍相等,若

122F F =,则122a a =,由212x at =得122x x =,rmA 对。若122m m =时,无法确定两车加砝码

后的质量关系,两小车的加速度关系也就不明确,自然无法判定两车的位移关系。 答案:A

7.某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系。弹簧测力计固定在一合适的木板上,桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮,细绳的两端分别与弹簧测力计的挂钩和矿泉水瓶连接。在桌面上画出两条平行线MN 、PQ,并测出间距d 。开始时将木板置于MN 处,现缓慢向瓶中加水,直到木板刚刚开始运动为止,记下弹簧测力计的示数0F ,以此表示滑动摩擦力的大小。再将木板放回原处并按住,继续向瓶中加水后,记下弹簧测力计的示数1F ,然后释放木板,并用秒表记下木板运动到PQ 处的时间t 。

(1)木板的加速度可以用d 、t 表示为a= ;为了减小测量加速度的偶然误差可以采用

的方法是(一种即可) 。

(2)改变瓶中水的质量重复实验,确定加速度a 与弹簧秤示数1F 的关系。下列图象能表示该同学实验结果的是 。

(3)用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比,它的优点是 。

A.可以改变滑动摩擦力的大小

B.可以更方便地获取多组实验数据

C.可以比较精确地测出摩擦力的大小

D.可以获得更大的加速度以提高实验精度

解析:(1)由于木板做匀加速直线运动,且初速度为零,故有21

2d at =,则22d

t a =。为了减小测量

加速度的偶然误差,可以采用多次测量取平均值的方法。

(2)以矿泉水瓶为研究对象,设其质量为m,则有mg-1F ma =,即1F m a g =-,

可知aF 图象不过原点,图a 、b 错误;由于m 逐渐增大,故aF 图象的斜率1m 应逐渐减小,图c 正确、d 错误。

(3)不论用什么方法改变拉力的大小,都不能改变滑动摩擦力的大小,选项A 错误;由于用加水的方法每次增加的拉力可大可小,故选项B 、C 正确;用两种方法都可以获得较大加速度,故选