(浙江選考)2021版新高考物理一輪復(fù)習(xí) 4 實(shí)驗(yàn)微講座1 3 實(shí)驗(yàn)三 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系教學(xué)案
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1、實(shí)驗(yàn)三 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1.學(xué)會(huì)用控制變量法研究物理規(guī)律. 2.探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系. 3.靈活掌握運(yùn)用圖象處理問題的方法. 二、實(shí)驗(yàn)原理 控制變量法:在所研究的問題中,有兩個(gè)以上的參量在發(fā)生牽連變化時(shí),可以控制某個(gè)或某些量不變,只研究其中兩個(gè)量之間的變化關(guān)系的方法,這也是物理學(xué)中研究問題時(shí)經(jīng)常采用的方法.本實(shí)驗(yàn)中,研究的參量為F、m和a,可以控制參量m一定,研究a與F的關(guān)系,也可控制參量F一定,研究a與m的關(guān)系. 三、實(shí)驗(yàn)器材 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、復(fù)寫紙片和紙帶、一端有定滑輪的長(zhǎng)木板、小車、小盤、低壓交流電源、天平、砝碼、刻度尺、導(dǎo)線. 四、
2、實(shí)驗(yàn)步驟 1.用天平測(cè)量小盤的質(zhì)量m0和小車的質(zhì)量M0. 2.把一端附有滑輪的長(zhǎng)木板放在實(shí)驗(yàn)桌上,并使滑輪伸出桌面,把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上遠(yuǎn)離滑輪的一端,連接好電路. 3.平衡摩擦力:小車的尾部掛上紙帶,紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔,將木板無滑輪的一端稍微墊高一些,使小車在不掛小盤和砝碼的情況下,能沿木板做勻速直線運(yùn)動(dòng).這樣小車所受重力沿木板的分力與小車所受摩擦力平衡.在保證小盤和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的條件下,可以近似認(rèn)為小盤和砝碼的總重力大小等于小車所受的合外力的大?。? 4.把小車停在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處,掛上小盤和砝碼,先接通電源,再讓小車拖著紙帶在木板上勻加速下滑,打出一條紙帶
3、. 5.改變小盤內(nèi)砝碼的個(gè)數(shù),重復(fù)步驟4,并多做幾次. 6.保持小盤內(nèi)的砝碼個(gè)數(shù)不變,在小車上放上砝碼改變小車的質(zhì)量,讓小車在木板上滑動(dòng)打出紙帶. 7.改變小車上砝碼的個(gè)數(shù),重復(fù)步驟6. 五、數(shù)據(jù)處理 1.保持小車質(zhì)量不變時(shí),計(jì)算各次小盤和砝碼的重力(作為小車的合力)及對(duì)應(yīng)紙帶的加速度填入表(一)中. 表(一) 實(shí)驗(yàn)次數(shù) 加速度a/(m·s-2) 小車受力F/N 1 2 3 4 2.保持小盤內(nèi)的砝碼個(gè)數(shù)不變時(shí),計(jì)算各次小車和砝碼的總質(zhì)量及對(duì)應(yīng)紙帶的加速度,填入表(二)中. 表(二) 實(shí)驗(yàn)次數(shù) 加速度a/(m·s-2) 小車和砝
4、碼的總質(zhì)量M/kg 1 2 3 4 3.需要記錄各組對(duì)應(yīng)的加速度a與小車所受牽引力F,然后建立直角坐標(biāo)系,用縱坐標(biāo)表示加速度a,橫坐標(biāo)表示作用力F,描點(diǎn)畫a-F圖象,如果圖象是一條過原點(diǎn)的直線,便證明加速度與作用力成正比.再記錄各組對(duì)應(yīng)的加速度a與小車和砝碼總質(zhì)量M,然后建立直角坐標(biāo)系,用縱坐標(biāo)表示加速度a,橫坐標(biāo)表示總質(zhì)量的倒數(shù),描點(diǎn)畫a-圖象,如果圖象是一條過原點(diǎn)的直線,就證明了加速度與質(zhì)量成反比. 六、注意事項(xiàng) 1.平衡摩擦力時(shí),調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板形成一個(gè)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(shí),不要把懸掛小
5、盤的細(xì)線系在小車上,即不要給小車加任何牽引力,并要讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng). 2.每條紙帶必須在滿足小車與車上所加砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤及盤內(nèi)砝碼總質(zhì)量的條件下打出.只有如此,小盤及盤內(nèi)砝碼重力才可視為小車受到的拉力. 3.改變拉力和小車質(zhì)量后,每次開始時(shí)小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,并應(yīng)先接通電源,再放開小車,且應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前按住小車. 4.作圖象時(shí),要使盡可能多的點(diǎn)在所作直線上,不在直線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能對(duì)稱分布在所作直線兩側(cè). 5.作圖時(shí)兩軸標(biāo)度比例要選擇適當(dāng).各量須采用國(guó)際單位.這樣作圖線時(shí),坐標(biāo)點(diǎn)間距不至于過密,誤差會(huì)小些. 七、誤差分析 1.系統(tǒng)誤差:以小車、小盤和砝碼整體為研究
6、對(duì)象得mg=(M+m)a;以小車為研究對(duì)象得F=Ma;求得F=·mg=·mg 7、力、質(zhì)量的關(guān)系”和用橡皮筋“探究做功與物體速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中
(1)都是通過分析紙帶上的點(diǎn)來測(cè)量物理量,下列說法正確的是________(多選).
A.都需要分析打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)
B.都不需要分析打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)
C.一條紙帶都只能獲得一組數(shù)據(jù)
D.一條紙帶都能獲得多組數(shù)據(jù)
(2)如圖是兩條紙帶的一部分,A、B、C、…、G是紙帶上標(biāo)出的計(jì)數(shù)點(diǎn),每?jī)蓚€(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)打出的點(diǎn)未畫出.其中圖________(填“甲”或“乙”)所示的是用橡皮筋“探究做功與物體速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)紙帶.“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中,小車的加速度大小a=________ 8、m/s2(保留2位有效數(shù)字).
(3)在用橡皮筋“探究做功與物體速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中,平衡阻力后,小車與橡皮筋組成的系統(tǒng)在橡皮筋恢復(fù)形變前機(jī)械能________(填“守恒”或“不守恒”).
答案:(1)BC (2)甲 0.40 (3)不守恒
(2020·浙江9+1聯(lián)盟考試)(1)我們已經(jīng)知道,物體的加速度a同時(shí)跟合外力F和質(zhì)量M兩個(gè)因素有關(guān).研究這三個(gè)物理量之間的定量關(guān)系的思想方法是________.
(2)某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案如圖所示,她想用砂桶的重力表示小車受到的合外力F,為了減小這種做法帶來的實(shí)驗(yàn)誤差,她先做了兩方面的調(diào)整措施:
①用小木塊將長(zhǎng)木板無滑輪的一端墊高, 9、目的是__________________________.
②使砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量,目的是使拉小車的力近似等于________.
(3)該同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)中打出的紙帶求加速度時(shí),處理方案有兩種:
A.利用公式a=計(jì)算;
B.根據(jù)a=利用逐差法計(jì)算.
兩種方案中,你認(rèn)為選擇方案________比較合理.
解析:(1)研究這三個(gè)物理量之間的定量關(guān)系的思想方法是控制變量法.
(2)想用砂桶的重力表示小車受到的合外力F,為了減小這種做法帶來的實(shí)驗(yàn)誤差,應(yīng)使砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量,目的是使拉小車的力近似等于砂桶的重力;還要用小木塊將長(zhǎng)木板無滑輪的一端墊高,目的是平衡摩擦力.
( 10、3)利用實(shí)驗(yàn)中打出的紙帶求加速度時(shí),需要根據(jù)a=利用逐差法計(jì)算,選項(xiàng)B正確.
答案:(1)控制變量法
(2)①平衡摩擦力?、谏巴暗闹亓Α?3)B
對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與誤差分析的考查
【典題例析】
在“用DIS研究小車加速度與所受合外力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,甲、乙兩組同學(xué)分別用如圖甲、乙所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),重物通過跨過滑輪的細(xì)線拉相同質(zhì)量的小車,位移傳感器B隨小車一起沿軌道運(yùn)動(dòng),位移傳感器A固定在軌道一端.甲組同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中把重物的重力作為拉力F,乙組同學(xué)直接用力傳感器(質(zhì)量不計(jì))測(cè)得拉力F.改變重物的重力重復(fù)實(shí)驗(yàn)多次,記錄多組數(shù)據(jù),并畫出a-F圖象.
(1)位移傳感器B屬于_ 11、_______(選填“發(fā)射器”或“接收器”).
(2)甲組同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中把重物的重力作為拉力F,應(yīng)滿足的條件是_________________.
(3)圖丙中符合甲組同學(xué)作出的實(shí)驗(yàn)圖象的是________,符合乙組同學(xué)作出的實(shí)驗(yàn)圖象的是________.
[解析] (1)位移傳感器B屬于發(fā)射器.
(2)在該實(shí)驗(yàn)中,若設(shè)小車與位移傳感器B的總質(zhì)量為M,重物的質(zhì)量為m,對(duì)小車、位移傳感器B和重物整體由牛頓第二定律有mg=(M+m)a,對(duì)小車與位移傳感器B有F=Ma,聯(lián)立解得F=mg,可見,只有當(dāng)m?M,即重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車與位移傳感器B的總質(zhì)量時(shí),才有F≈mg.
(3)在質(zhì)量不變的條件 12、下,加速度與合外力成正比,乙組中力傳感器所測(cè)得的拉力為小車所受的合外力,故此時(shí)的a-F圖象為過原點(diǎn)的一條傾斜直線,符合的有①和④.由第(2)問所得的結(jié)果F=mg可知,小車所受的實(shí)際拉力大小F 13、帶有定滑輪的長(zhǎng)方形木板.實(shí)驗(yàn)時(shí),保證砝碼和小桶的總質(zhì)量m不變,改變小車質(zhì)量M,分別測(cè)得小車的加速度a與對(duì)應(yīng)的質(zhì)量M的數(shù)據(jù)如下表:
次數(shù)
1
2
3
4
5
6
小車加速度a(m·s-2)
1.35
0.90
0.725
0.60
0.50
0.30
小車質(zhì)量M(kg)
0.400
0.625
0.800
1.000
1.250
2.500
小車質(zhì)量的倒數(shù)(kg-1)
2.50
1.60
1.25
1.00
0.80
0.40
(1)根據(jù)上表數(shù)據(jù),為進(jìn)一步直觀地反映F不變時(shí),a與M的關(guān)系,在下圖中選擇適當(dāng)?shù)奈锢砹繛樽鴺?biāo)軸建立坐標(biāo)系,作 14、出圖線.
(2)根據(jù)所繪的圖線,計(jì)算砝碼和小桶的總重力為______ N,且表明該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)操作中最可能存在的問題:___________________________________.
解析:(1)為畫線性關(guān)系,縱軸表示加速度a,橫軸表示質(zhì)量的倒數(shù);
(2)圖象的斜率表示小車所受的合外力,即砝碼和小桶的總重力,求出G=0.5 N;作出的圖線與縱軸有截距,說明平衡摩擦力過度.
答案:(1)圖線如圖所示 (2)0.5 平衡摩擦力過度
[隨堂檢測(cè)]
1.(2017·11月浙江選考)在做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中,
(1)下列儀器需要用到的是________( 15、多選);
(2)下列說法正確的是________(多選);
A.先釋放紙帶再接通電源
B.拉小車的細(xì)線應(yīng)盡可能與長(zhǎng)木板平行
C.紙帶與小車相連端的點(diǎn)跡較疏
D.輕推小車,拖著紙帶的小車能夠勻速下滑說明摩擦力已被平衡
(3)如圖所示是實(shí)驗(yàn)時(shí)打出的一條紙帶,A、B、C、D…為每隔4個(gè)點(diǎn)取的計(jì)數(shù)點(diǎn),據(jù)此紙帶可知小車在D點(diǎn)的速度大小為________m/s(小數(shù)點(diǎn)后保留兩位).
答案:(1)AD (2)BD (3)0.21±0.01
2.(2018·11月浙江選考)在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,兩個(gè)相同的小車放在光滑水平板上,前端各系一條細(xì)繩,繩的另一端跨過定滑輪各 16、掛一個(gè)小盤,盤中可放重物.小車的停和動(dòng)通過用黑板擦按住小車后的細(xì)線和抬起來控制,如圖甲所示.實(shí)驗(yàn)要求小盤和重物所受的重力近似等于使小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的力.
(1)請(qǐng)指出圖乙中錯(cuò)誤之處:______________________________________.
(2)調(diào)整好實(shí)驗(yàn)裝置后,在某次實(shí)驗(yàn)中測(cè)得兩小車的位移分別是x1和x2,則兩車的加速度之比為________.
解析:(1)細(xì)繩拉力方向應(yīng)與桌面平行,以保證小車受到恒力的作用,從而加速度恒定,如果不平行,則隨著小車的運(yùn)動(dòng),小車水平方向的拉力會(huì)發(fā)生變化,同時(shí)根據(jù)題意“小盤和重物所受的重力近似等于使小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的力”可知 17、,只有當(dāng)托盤和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量時(shí),才可以把小車受到的拉力認(rèn)為近似等于托盤和砝碼的重力;
(2)根據(jù)x=at2可知,兩車同時(shí)釋放,同時(shí)靜止,加速度之比等于位移之比.
答案:(1)拉小車的細(xì)繩與木板沒有平行,托盤和砝碼的總質(zhì)量沒有遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量 (2)x1∶x2
3.(2020·東陽(yáng)中學(xué)月考)在探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中,采用如圖甲所示的裝置.
(1)實(shí)驗(yàn)過程中,電火花計(jì)時(shí)器應(yīng)接在__________(選填“直流”或“交流”)電源上.
(2)某小組在探究“質(zhì)量一定時(shí),加速度與合力成正比”的實(shí)驗(yàn)中,測(cè)出多組數(shù)據(jù),作出了如圖乙所示的圖象,已知實(shí)驗(yàn)過程中細(xì)線與木板始終保 18、持平行,則圖線沒有過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因可能是__________,圖線上部彎曲的原因可能是_________________________.
(3)如圖丙為實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶的一部分,0、1、2、3、4、5、6為依次選取的7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打點(diǎn)未畫出,已知電源頻率為50 Hz.從紙帶上測(cè)出x1=3.20 cm,x2=4.52 cm,x5=8.42 cm,x6=9.70 cm.則木塊加速度的大小a=________m/s2,計(jì)數(shù)點(diǎn)2的瞬時(shí)速度大小為v=________m/s.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)
解析:(1)電火花計(jì)時(shí)器是利用接正極的放電針和墨粉紙盤到接負(fù)極的紙盤軸 19、,產(chǎn)生火花放電,于是在紙帶上打出一系列的點(diǎn),而且在交流電的每個(gè)周期放電一次,因此電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出點(diǎn)間的時(shí)間間隔等于交流電的周期.
(2)圖線與橫軸的交點(diǎn)不為零,意味著當(dāng)繩子的拉力不為0時(shí),物體的加速度仍然為零,合外力仍然為0,即物體仍然受到木板的摩擦力,所以實(shí)驗(yàn)者可能是忘記平衡摩擦力,也可能是已平衡了摩擦力,但平衡摩擦力不足;以整體為研究對(duì)象有mg=(m+M)a,則有a==,而在實(shí)驗(yàn)的過程中,我們認(rèn)為繩子的拉力F等于砝碼盤和砝碼的重力mg,而實(shí)際上繩子的拉力F=Ma=,故要讓繩子的拉力F約等于砝碼盤和砝碼的重力mg,那么M≈M+m,故應(yīng)該是m?M,而當(dāng)m不再遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于M時(shí)a==,隨m的增大 20、物體的加速度逐漸減小且無限趨近于g,故圖線上部彎曲的原因可能是未滿足砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于木塊的質(zhì)量.
(3)由于相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)打點(diǎn)未畫出,故相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T=5×0.02 s=0.1 s,應(yīng)該利用逐差法求物體的加速度:(x5+x6)-(x1+x2)=8aT2,解得物體的加速度a=1.3 m/s2,根據(jù)v1=≈0.39 m/s,由v2=v1+aT=0.52 m/s.
答案:(1)交流 (2)沒有平衡摩擦或平衡摩擦力不夠 砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量沒有滿足遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量 (3)1.3 0.52
4.(2020·湖州質(zhì)檢)在用DIS研究小車加速度與外力的關(guān)系時(shí),某實(shí)驗(yàn)小組 21、采用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置.重物通過滑輪用細(xì)線拉小車,位移傳感器(發(fā)射器)隨小車一起沿傾斜軌道運(yùn)動(dòng),位移傳感器(接收器)固定在軌道一端.實(shí)驗(yàn)中把重物的重力作為拉力F,改變重物重力重復(fù)實(shí)驗(yàn)四次,列表記錄四組數(shù)據(jù).
a/m·s-2
2.01
2.98
4.02
6.00
F/N
1.00
2.00
3.00
5.00
(1)實(shí)驗(yàn)中使用位移傳感器和計(jì)算機(jī),可以便捷地獲取信息和處理信息,所獲取的信息是______________________________________________________________.
(2)在如圖坐標(biāo)紙上作出小車加速度a和拉力F的 22、關(guān)系圖線.
(3)從所得圖線分析該實(shí)驗(yàn)小組在操作過程中的不當(dāng)之處是____________________.
(4)如果實(shí)驗(yàn)時(shí),在小車和重物之間接一個(gè)不計(jì)質(zhì)量的微型力傳感器,如圖乙所示.并以力傳感器示數(shù)表示拉力F,從理論上分析,該實(shí)驗(yàn)圖線的斜率將________.(填“變大”“變小”或“不變”)
解析:作出圖線是一條直線,但沒有通過坐標(biāo)原點(diǎn),有縱截距,說明不掛重物時(shí)就有加速度,這說明軌道傾角過大,小車的重力沿軌道的分力大于小車受到的摩擦力,平衡摩擦力時(shí),木板的傾角過大,如果接上力傳感器,其示數(shù)將小于重物的重力,同樣的加速度,對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)變小,從而圖線斜率要變大.
答案:(1)在 23、連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的小車位移
(2)如解析圖所示
(3)截距過大,平衡摩擦力時(shí),木板的傾角過大
(4)變大
5.(2020·南通中學(xué)高三模擬)某同學(xué)利用如圖裝置探究加速度與合外力的關(guān)系.利用力傳感器測(cè)量細(xì)線上的拉力.按照如下步驟操作:
①安裝好打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶,調(diào)整導(dǎo)軌的傾斜程度,平衡小車摩擦力;②細(xì)線通過導(dǎo)軌一端光滑的定滑輪和動(dòng)滑輪,與力傳感器相連,動(dòng)滑輪上掛上一定質(zhì)量的鉤碼,將小車?yán)娇拷螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端;③打開力傳感器并接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源(頻率為50 Hz的交流電源);④釋放小車,使小車在軌道上做勻加速直線運(yùn)動(dòng);⑤關(guān)閉傳感器,記錄下力傳感器的示數(shù)F;通過分析紙帶得到小車加速度 24、a;⑥改變鉤碼的質(zhì)量,重復(fù)步驟①②③④⑤;⑦作出a-F圖象,得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論.
(1)某學(xué)校使用的是電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,在釋放小車前,老師拍下了幾個(gè)同學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的部分細(xì)節(jié)圖,下列圖中操作不正確的是__________.
(2)本實(shí)驗(yàn)在操作中是否要滿足鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量?________(填寫“需要”或“不需要”);某次釋放小車后,力傳感器示數(shù)為F,通過天平測(cè)得小車的質(zhì)量為M,動(dòng)滑輪和鉤碼的總質(zhì)量為m,不計(jì)滑輪的摩擦,則小車的加速度理論上應(yīng)等于________.
A.a(chǎn)= B.a(chǎn)=
C.a(chǎn)= D.a(chǎn)=
(3)下圖是某次實(shí)驗(yàn)測(cè)得的紙帶的一段,可以判斷紙帶的___ 25、_____(填“左”或“右”)端與小車連接,在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下計(jì)數(shù)點(diǎn)6時(shí),小車的瞬時(shí)速度大小為________m/s(保留兩位有效數(shù)字).
解析:(1)在釋放小車前,紙帶應(yīng)該放在復(fù)寫紙下方并保持紙帶處于拉直狀態(tài),否則紙帶與限位孔的摩擦力較大,誤差更大,故A、B錯(cuò)誤;在釋放小車前,應(yīng)使細(xì)線與長(zhǎng)木板平行,故C錯(cuò)誤;電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)使用4~6 V交流電源,故D正確.
(2)本實(shí)驗(yàn)利用力傳感器測(cè)量細(xì)線上的拉力,不需要用鉤碼的重力代替,所以不需要滿足鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量,根據(jù)牛頓第二定律得:a=,故B正確.
(3)紙帶右側(cè)兩點(diǎn)間的距離越來越大,故左端與小車相連,計(jì)數(shù)點(diǎn)6的瞬時(shí)速度為計(jì)數(shù)點(diǎn) 26、5到計(jì)數(shù)點(diǎn)7的平均速度,故v= m/s=0.75 m/s.
答案:(1)ABC (2)不需要 B (3)左 0.75
[課后達(dá)標(biāo)]
1.某同學(xué)用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”:
(1)實(shí)驗(yàn)時(shí),使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,先__________再________.(選填“接通電源”或“放開小車”)
(2)若所接電源的頻率是50 Hz,則每隔________s打一個(gè)點(diǎn).
(3)圖乙是繪出的小車速度—時(shí)間關(guān)系圖線,根據(jù)圖線求出小車的加速度為a=________m/s2.(保留三位有效數(shù)字)
解析:(1)實(shí)驗(yàn)時(shí),使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,先接通電源再放開小車.
27、
(2)若所接電源的頻率是50 Hz,則每隔0.02 s打一個(gè)點(diǎn).
(3)在v-t圖象中圖線的斜率表示加速度,即a=≈0.682 m/s2.
答案:(1)接通電源 放開小車 (2)0.02 (3)0.682
2.在“探究求合力的方法”實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)用圖釘把白紙固定在水平放置的木板上,將橡皮條的一端固定在板上一點(diǎn),兩個(gè)細(xì)繩套系在橡皮條的另一端.用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)分別拉住兩個(gè)細(xì)繩套,互成角度地施加拉力,使橡皮條伸長(zhǎng),結(jié)點(diǎn)到達(dá)紙面上某一位置,如圖所示.
請(qǐng)將以下的實(shí)驗(yàn)操作和處理補(bǔ)充完整:
(1)用鉛筆描下結(jié)點(diǎn)位置,記為O;
(2)記錄兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F1和F2,沿每條細(xì)繩(套)的方向用 28、鉛筆分別描出幾個(gè)點(diǎn),用刻度尺把相應(yīng)的點(diǎn)連成線;
(3)只用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì),通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)仍拉到位置O,記錄測(cè)力計(jì)的示數(shù)F3,________________________________________________________________________
________________________________________________________________________;
(4)按照力的圖示要求,作出拉力F1、F2、F3;
(5)根據(jù)力的平行四邊形定則作出F1和F2的合力F;
(6)比較____________的一致程度,若有較大差 29、異,對(duì)其原因進(jìn)行分析,并做出相應(yīng)的改進(jìn)后再次進(jìn)行實(shí)驗(yàn).
解析:(3)此步驟中應(yīng)記錄此時(shí)拉力的大小和方向,結(jié)合(2)的操作,(3)中橫線應(yīng)填寫:沿此時(shí)細(xì)繩(套)的方向用鉛筆描出幾個(gè)點(diǎn),用刻度尺把這些點(diǎn)連成直線.
(6)要探究求合力的方法,需要比較F與F3的大小,方向是否一致,故(6)中橫線應(yīng)填寫F和F3.
答案:(3)沿此時(shí)細(xì)繩(套)的方向用鉛筆描出幾個(gè)點(diǎn),用刻度尺把這些點(diǎn)連成直線 (6)F和F3
3.(1)在“探究求合力的方法”實(shí)驗(yàn)中,我們需要對(duì)使用的兩只彈簧測(cè)力計(jì)進(jìn)行校對(duì),看兩只彈簧測(cè)力計(jì)是否完全相同,校對(duì)的方法是________(填正確答案標(biāo)號(hào)).
A.看兩只彈簧測(cè)力計(jì)的外形是否 30、一樣,是否由同一廠家生產(chǎn)
B.把兩只彈簧測(cè)力計(jì)的鉤子互鉤著水平地拉動(dòng),看兩者示數(shù)是否完全相同
C.把兩只彈簧測(cè)力計(jì)的鉤子互鉤著一上一下豎直地拉動(dòng),看兩者示數(shù)是否完全相同
D.把兩只彈簧測(cè)力計(jì)的鉤子互鉤著,任意地拉動(dòng),看兩者示數(shù)是否完全相同
(2)在“探究求合力的方法”實(shí)驗(yàn)中,下列做法有利于減小誤差的是________(填正確答案標(biāo)號(hào)).
A.F1、F2兩個(gè)力的夾角盡可能大一些
B.F1、F2兩個(gè)力越大越好
C.在拉橡皮條時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)的外殼不要與紙面接觸,產(chǎn)生摩擦
D.拉力F1、F2的方向應(yīng)與紙面平行,彈簧及鉤子不與彈簧測(cè)力計(jì)的外殼及紙面接觸,產(chǎn)生摩擦
解析:(1)考慮到重力 31、的影響,兩只彈簧測(cè)力計(jì)校對(duì)的方法是,把兩只彈簧測(cè)力計(jì)的鉤子互鉤著水平地拉動(dòng),看兩者示數(shù)是否完全相同,故B正確,A、C、D錯(cuò)誤.
(2)畫平行四邊形時(shí),夾角稍大畫出的平行四邊形就會(huì)準(zhǔn)些,但不是夾角越大越好,如果夾角很大可能使合力很小,作圖法求得的合力誤差會(huì)較大,A錯(cuò)誤;數(shù)據(jù)處理時(shí)我們需要畫出力的大小和方向,所以力要適當(dāng)大些可減小測(cè)量誤差對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響,但是并非越大越好,如果太大可能導(dǎo)致合力太大,只用一只彈簧測(cè)力計(jì)拉時(shí),量程不夠,B錯(cuò)誤;彈簧測(cè)力計(jì)的外殼與紙面接觸沒有影響,只要彈簧不與外殼摩擦即可,C錯(cuò)誤;在白紙中作圖時(shí),作出的是水平力的圖示,若拉力傾斜,則作出圖的方向與實(shí)際力的方向有較大差別,再 32、者由于摩擦測(cè)得的力的大小也不準(zhǔn),故為了減小因摩擦造成的誤差,應(yīng)使各力盡量與木板面平行,D正確.
答案:(1)B (2)D
4.在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中,必須采用________法;為了探究加速度與力的關(guān)系,應(yīng)保持________不變;為了直觀地判斷加速度a與力F的數(shù)量關(guān)系,應(yīng)該作出________圖象(選填“a-F”或“a-”).為了探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系,應(yīng)保持________不變;為了直觀地判斷加速度a與質(zhì)量m的數(shù)量關(guān)系,應(yīng)作________圖象(選填“a-m”或“a-”).
解析:為了探究加速度與力的關(guān)系,應(yīng)保持m不變,為了直觀地判斷加速度a與力F的數(shù)量關(guān)系,應(yīng)作出a 33、-F圖象.為了探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系,應(yīng)保持F不變,為了直觀地判斷加速度a與質(zhì)量m的數(shù)量關(guān)系,應(yīng)作a-圖象.
答案:控制變量 m a-F F a-
5.如圖所示,為某同學(xué)安裝的“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)裝置,在小車的前端固定一個(gè)傳感器,和砂桶連接的細(xì)線接在傳感器上,通過傳感器可顯示出細(xì)線的拉力.在圖示狀態(tài)下開始做實(shí)驗(yàn).
(1)從圖中可以看出,該同學(xué)在裝置和操作中的錯(cuò)誤是________________.
(2)若砂和砂桶的質(zhì)量為m,小車和傳感器的總重量為M,做好此實(shí)驗(yàn)________(選填“需要”或“不需要”)M?m的條件.
解析:(2)不加傳感器時(shí)將砂和砂桶的重力作為細(xì)線的拉力 34、,而接了傳感器后細(xì)線的拉力可以直接讀出.
答案:(1)未平衡摩擦力;細(xì)線與木板不平行;開始實(shí)驗(yàn)時(shí),小車離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太遠(yuǎn)(答出一個(gè)即可) (2)不需要
6.某同學(xué)在家中嘗試驗(yàn)證平行四邊形定則,他找到三條相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物,以及刻度尺、三角板、鉛筆、細(xì)繩、白紙、釘子,設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn):將兩條橡皮筋的一端分別掛在墻上的兩個(gè)釘子A、B上,另一端與第三條橡皮筋連接,結(jié)點(diǎn)為O,將第三條橡皮筋的另一端通過細(xì)繩掛一重物.
(1)完成該實(shí)驗(yàn),下述操作中必需的是__________.
a.測(cè)量細(xì)繩的長(zhǎng)度
b.測(cè)量橡皮筋的原長(zhǎng)
c.測(cè)量懸掛重物后橡皮筋的長(zhǎng)度
d.記錄懸掛重物 35、后結(jié)點(diǎn)O的位置
(2)釘子位置固定,欲利用現(xiàn)有器材,改變條件再次驗(yàn)證,可采用的方法是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
解析:(1)三條相同的橡皮筋,具有相同的勁度系數(shù),故三條橡皮筋的形變量的大小關(guān)系代表了三條橡皮筋承受的力的大小關(guān)系,故必需b、c項(xiàng).A、B兩點(diǎn)固定,O點(diǎn)的位置則決定了三個(gè)力的方向(因繩中的力恒沿繩的方向),故必需d項(xiàng) 36、.
(2)最簡(jiǎn)便的方法是:更換不同的小重物.若沒有“釘子位置固定”的話,改變A、B釘?shù)奈恢靡嗫桑?
答案:(1)bcd (2)更換不同的小重物
7.(2020·嘉興質(zhì)檢)有一同學(xué)探究“物體加速度與物體質(zhì)量、物體所受合外力的關(guān)系”的過程如圖所示,其中F、2F分別是小車所受的合外力,M、2M分別是小車的總質(zhì)量,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到如圖所示的v-t 圖象.
(1)要分析加速度與質(zhì)量的關(guān)系,應(yīng)選用的兩個(gè)過程是________;要分析加速度與合外力的關(guān)系,應(yīng)選用的兩個(gè)過程是________.
(2)從圖中相應(yīng)的v-t圖線可知:甲車的加速度a甲和丙車的加速度a丙的數(shù)量關(guān)系為________ 37、,結(jié)合兩車的質(zhì)量和受力情況,可以得到結(jié)論:____________________________
________________________________________________________________________.
答案:(1)甲、丙(或乙、丁) 甲、乙(或丙、丁)
(2)a甲=2a丙 當(dāng)物體所受合外力相同時(shí),物體的加速度與質(zhì)量成反比
8.(2020·寧波效實(shí)中學(xué)高一期中)某同學(xué)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究小車的勻變速直線運(yùn)動(dòng).他將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源頻率為50 Hz的交流電源上,實(shí)驗(yàn)時(shí)得到如圖所示的一條實(shí)驗(yàn)紙帶,紙帶上O、A、B、C、D、E、F、G為計(jì)數(shù)點(diǎn),每相鄰兩 38、個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒有畫出.
(1)兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=________s.
(2)由紙帶可知,小車的加速度為a=________m/s2,在打D點(diǎn)時(shí)小車的速度vD=________m/s,F(xiàn)到G的距離為________cm.
(3)若實(shí)驗(yàn)時(shí),電源頻率略低于50 Hz,但該同學(xué)仍按50 Hz計(jì)算小車的速度,則測(cè)量得到的小車速度與真實(shí)速度相比將________(選填“偏大”“偏小”或“不變”).
解析:(1)當(dāng)電源頻率是50 Hz時(shí),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 s打一次點(diǎn).根據(jù)題意可知,每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒有畫出,因此兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為T=0.1 s.
( 39、2)由題意Δx=0.75 cm,根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)推論Δx=aT2,可得a== m/s2=0.75 m/s2.
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度,因此有vD==m/s=0.40 m/s.
根據(jù)題意可知,
xEF=19.65 cm-14.50 cm=5.15 cm,
由xFG-xEF=Δx,可知xFG=xEF+Δx=5.15 cm+0.75 cm=5.90 cm.
(3)如果在某次實(shí)驗(yàn)中,交流電的頻率低于50 Hz,那么實(shí)際打點(diǎn)周期變大,x就變大,時(shí)間T仍用原來的值計(jì)算,則真實(shí)的速度值就會(huì)偏大,所以測(cè)量的速度與真實(shí)的速度相比偏大.
答案:見解析
16
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