第21讲 实验：探究加速度与力质量的关系 试卷及答案.docx

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1、第21讲实验：探究加速度与力、质量的关系新知挑假(高中一、实验目的1学会用控制变量法探究物理规律。2 .探究加速度与力、质量的关系。3 .掌握利用图像处理数据的方法。二、实验原理1 .实验方法控制变后法保持物体的质量不变.测量物体在不同的力作用卜的加速度.分析加速度与力的关系保持物体的受Jj不变,测:不同质状时物体的加速度分析加速度与质量的关系2 .实验思路本实验有三个需要测量的量：物体的质量加、物体所受的作用力尸和物体的加速度测出它们的值，分析数据，得出结论。(1)质量M：用天平测量。(2)测量物体的加速度a方案一：利用打点计时器打出的纸带测量小车的加速度或槽码细绳纸带垫木$一端有定匚匕滑轮

2、的长铝板小车打点计时器实验台“逐差法”求解加速度：x=r,xn-t1=(m-n)a72(mn)当题目中给出的数据有偶数个时，把全部数据分为两大组计算，例如=(x5X4)(x3+x2x1)9T2纸带中每个数据都得到利用，实验误差较小。运动方向方案二：让两个小车做初速度为O的匀加速直线运动，在相等的时间内，由尸界知费=黑，把测量加速度转换成测量位移。（3）测物体受到的拉力F方案一用阻力补偿法补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力，小车所受的拉力近似等于槽码的总重力。阻力补偿后，绳的拉力尸为小车所受合外力，绳的拉力尸=Mg须满足的条件，其中机为槽码质量,M为小车质量。三、实验罂材电磁打点计时器、纸带、

3、复写纸片、小车、一端附有定滑轮的长木板、槽码、祛码、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平（带有一套祛码）、刻度尺。四、实验步骤1 .用天平测出小车和重物的质量分别为M）、/0,并把数值记录下来。2 .按图将实验器材安装好（小车上不系绳）。3 .阻力补偿，把木板无滑轮的一端下面垫一薄木板，反复移动其位置，直到打点计时器正常工作后不挂槽码的小车拖动纸带在斜面上做匀速直线运动为止（纸带上相邻点间距相等）。4 .将槽码通过细绳系在小车上，接通电源放开小车，用纸带记录小车的运动情况；取下纸带并在纸带上标上号码及此时所挂槽码的重力，如g。5 .保持小车的质量不变，改变所挂槽码的重力，重复步骤4,多做几次实

4、验，每次小车从同一位置释放，并记录好槽码的重力如g、?2g、以及计算出相应纸带的加速度填入表格1。表格1（物体的质量一定，加速度与受力的关系）实验次数加速度(ms2)小车受力尸ZN1236 .保持槽码的质量不变，在小车上加放硅码，并测出小车与所放帙码的总质量接通电源，放开小车，用纸带记录小车的运动情况，取下纸带并在纸带上标上号码。7 .继续在小车上加放硅码，重复步躲6,多做几次实验，在每次得到的纸带上标上号码。8 .计算出每次实验所得纸带的加速度值及小车与祛码的总质量填入表格2。表格2（物体受到的外力一定，加速度与质量的关系）实验次数加速度0(ms-2)小车与跌码总质量MZkg小车与祛码总质量

5、的倒123五、数据处理1 .分析加速度和力的关系依据表格1,以加速度。为纵坐标，以外力厂为横坐标，作出。一尸关系图像，如图所示，由此得出结论。2 .分析加速度和质量的关系依据表格2,以加速度。为纵坐标，以小车及祛码的总质量M或方为横坐标作出-M或。一，关系图像,3 如图所示，据图像可以得出结论。4 .实验结论(1)保持物体质量不变时，物体的加速度与所受合外力F成正比。(2)在力尸不变时，物体的加速度与质量M成反比。六、误差分析1 .在实验中，我们认为槽码的重力就等于小车所受的合力。但这是有误差的，只有在小车质量比较大，槽码质量比较小且长木板合理倾斜的情况下，实验结果才比较理想。2 .质量测量、

6、长度测量中也存在偶然误差，可通过多次测量取平均值的方法来减小误差。3 .阻力补偿不准而造成误差。4 .描点作图时存在误差。【例】小明同学在探究小车加速度与质量的关系时，采用了如图甲所示方案。（1）保持祛码盘中成码质量不变，通过增减小车中的祛码个数改变小车中祛码和小车的总质量M,与此相对应，利用纸带上打出的点来测量小车的加速度。对此实验方案，下列做法中合理的是；A.在平衡阻力时，需要把木板的一侧垫高，并将祛码盘及盘中祛码用细线通过定滑轮系在小车上B.实验前，先接通打点计时器电源，待打点计时器工作稳定后再释放小车C.调节滑轮，使细线与木板平行（2）实验中打出的一条纸带的部分实验数据如图乙所示，相邻

7、两个计数点间还有四个点未画出。所用交变电源的频率为50Hz,由该纸带可求出小车的加速度。=ms2（结果保留两位有效数字）：亚带运动方向工，6JR46A6工7.132T61手位：rmZ.（3）小明记录的6组实验数据如下表所示，其中5组数据的对应点已经标在图丙的坐标纸上，请用“x标出余下的一组数据的对应点，并作出图像O由图像可得出的实验结论为MMF/NM/kga/(ms2)0.291.160.250.290.860.340.290.610.480.290.410.710.290.360.811.在研究作用力尸一定时，小车的加速度。与小车（含硅码）质量M的关系时，某同学设计的实验步骤如下：A.用天平

8、称出小车和所挂槽码的质量B,按图装好实验器材C.把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂槽码D.将电磁打点计时器接在6V电压的蓄电池上，接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点,并在纸带上标明小车质量E.保持所挂槽码的质量不变，增加小车上的硅码个数，并记录每次增加后的M值，重复上述实验F.分析每条纸带，测量并计算出加速度的值G.作-M关系图像，并由图像确定。与M的关系（1）该同学漏掉的重要实验步骤是，该步骤应排在步骤之后。（2）在上述步骤中，有错误的是步骤,应把改为。（3）在上述步骤中，处理不恰当的是步骤,应把改为o（4）仔细观察该同学安装的实验装置图，请改正以下三个实验器材的位置错误。电磁

9、打点计时器的位置小车位置;滑轮位置O2.“探究加速度与力、质量的关系的实验装置如图所示。（1）下列说法正确的是.A.每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力B.实验时应先释放小车后接通电源C.本实验槽码B的质量应远大于小车A的质量D.在用图像探究加速度与质量关系时，应作。一十图像（2）某同学在实验中，打出的一条纸带如图所示，他选择了几个计时点作为计数点，相邻两计数点间还有4个计时点没有标出，其中Si=7.06cm、Sz=7.68cmS3=8.30cmS4=8.92cm,已知交流电的频率为50Hz,则纸带运动加速度的大小是ms2（保留两位有效数字）（3）某同学将长木板右端适当垫高，其目的是o但他把长

10、木板的右端垫得过高，使得倾角过大。用。表示小车的加速度，尸表示细线作用于小车的拉力。他绘出的小-尸关系图像是o3 .“用D/S（位移传感器、数据采集器、计算机）研究加速度和力的关系”的实验装置如图甲所示。位移传感器（接收器）(m.s2)轨道。钩码（1）在该实验中必须采用控制变量法，应保持不变，用钩码所受的重力大小作为,用D/S测小车的加速度。（2）改变所挂钩码的数量，多次重发测量。在某次实验中根据测得的多组数据可画出。-尸关系图像（如图乙所示）。分析此图线OA段可得出的实验结论是。（3）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C.所

11、挂钩码的总质量太大D.所用小车的质量太大4 .用图甲所示装置探究物体的加速度与力、质量的关系。实验前已经调节滑轮高度，使滑轮和小车间的细线与木板平行，已经平衡了摩擦力。=9.8rns2o（1）实验时保持小车（含车中硅码）的质量M不变，用打点计时器测出小车运动的加速度必图乙为悬挂一个钩码后实验中打出纸带的一部分,从比较清晰的点迹起,在纸带上标出连续的5个计数点A、B、C、D、E,相邻两个计数点之间都有4个点迹未标出，测得各计数点到A点间的距离如图乙所示。已知所用电源的频率为50Hz,则小车的加速度大小。=ms2若悬挂钩码的质量为50g,把悬挂的钩码和小车（含车中祛码）看成一个整体，则小车（含车中

12、祛码）的质量M=kg。（结果均保留2位有效数字）（2）实验时保持悬挂钩码的质量?不变，在小车上增加祛码，改变小车的质量，得到对应的加速度，若用加速度作为纵轴，小车（含车中硅码）的质量用M表示，为得到线性图像，则横轴代表的物理量为oA.小车（含车中祛码）的质量MB.小车（含车中袪码）的质量与悬挂钩码的质量之和m+MC.小车（含车中祛码）的质量与悬挂钩码的质量之和的倒数77n+MD.悬挂钩码质量的倒数1m.某小组利用如图（。）所示的装置完成“探究加速度与物体受力、质量的关系实验。（1）要完成此实验，还必须要有的实验器材包括（填序号）。A.低压直流电源B.天平C.亳米刻度尺D.秒表（2）本实验要用钩

13、码重力表示小车的合力，除钩码质量远小于小车质量外，还需平衡摩擦力，具体操作是先（选填“需要”或不需要取下钩码，将图（。）中长木板的右端慢慢垫高，然后轻推小车，直至纸带上打出的点为止。若在长木板右侧某位置用垫块垫高后，纸带上打出的点越来越密集，可采取的措施是O（3）实验中获得某条被污损的纸带如图S所示,纸带上服b、c、d、e、f点为计数点，其中C点由于被污损而显示不清相邻两计数点之间还有四个点未画出。已知打点计时器所用交流电频率为人由此得到的加速度值=（填写表达式，用题及图中物理量表示）。5 .在“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验中，做如下探究：（1）为猜想加速度与质量的关系，可利用图

14、1所示装置进行对比实验。两小车放在水平板上，前端通过钩码牵引，后端各系一条细线，用板擦把两条细线按在桌上，使小车静止。抬起板擦，小车同时运动，一段时间后按下板擦，小车同时停下。对比两小车的位移，可知加速度与质量大致成反比。关于实验条件，下列正确的是.（选填选项前的字母）;A.小车质量相同,钩码质量不同小车质量不同,钩码质量相同B.俯视图板擦（2）某同学为了定量验证（1）中得到的初步关系，设计实验并得到小车加速度。与质量的7组实验数据，如下表所示。在图2所示的坐标纸上已经描好了6组数据点，请将余下的一组数据描在坐标纸上，并作出图像；M次数1234567a1(ns20.620.560.480.400.320.240.15M/kg0.250.290.330.400.500.711.00（3）在探究加速度与力的关系实验之前,需要思考如何测力”。请在图3中画出小车受力的示意图（）o为了简化“力”的测量，下列说法正确的是：（选填选项前的字母）。A.使小车沿倾角合适的斜面运动，小车受力可等效为只受绳的拉力B.若斜面倾角过大，小车所受合力将小于绳的拉力C.无论小车运动的加速度多大，砂和桶的重力都等于绳的拉力D.让小车的运动趋近于匀速运动，砂和桶的重