2019-2020學(xué)年新教材高中物理 第四章 運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系 2 實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系練習(xí)（含解析）新人教版必修第一冊(cè)

2.實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 1．會(huì)做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)。 2．學(xué)會(huì)用“控制變量法”探究加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系。 3．會(huì)用圖像表示加速度與力、加速度與質(zhì)量之間的關(guān)系，能根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。 4．會(huì)分析實(shí)驗(yàn)中的誤差，能采取合理方法減小實(shí)驗(yàn)誤差，了解實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的方法及原理。 1.實(shí)驗(yàn)原理 速度是描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量，加速度是描述速度變化快慢的物理量。因此也可以說(shuō)，加速度是描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化快慢的物理量。力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，質(zhì)量大的物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不容易改變。這說(shuō)明，加速度與力、質(zhì)量存在一定的關(guān)系。 2．實(shí)驗(yàn)思路 (1)探究方法——控制變量法。裝置如圖所示。 ①保持小車質(zhì)量不變，通過(guò)改變槽碼的個(gè)數(shù)改變小車所受的拉力，探究加速度與拉力的定量關(guān)系。 ②保持小車所受的拉力不變，通過(guò)在小車上增加重物改變小車的質(zhì)量，探究加速度與質(zhì)量的定量關(guān)系。 (2)要測(cè)量的物理量 ①小車和放在小車上的砝碼的總質(zhì)量M。 ②小車受的拉力F(槽碼的重力)。 ③小車的加速度a。 3．實(shí)驗(yàn)器材 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、復(fù)寫紙、小車、一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板、槽碼若干個(gè)、夾子、細(xì)繩、低壓交流電源、導(dǎo)線、天平(帶有一套砝碼)、刻度尺。 課堂任務(wù)　探究過(guò)程·獲取數(shù)據(jù) 仔細(xì)觀察下列圖片，認(rèn)真參與“師生互動(dòng)”。 活動(dòng)1：參考圖甲，本實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量的物理量有哪些？ 提示：小車的質(zhì)量、小車所受的作用力和小車運(yùn)動(dòng)的加速度。 活動(dòng)2：小車的質(zhì)量用天平測(cè)量即可?；仡欉\(yùn)動(dòng)學(xué)的知識(shí)，你知道哪幾種測(cè)量或比較小車加速度的方法？ 提示：如果小車做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則用刻度尺測(cè)量位移并用秒表測(cè)量時(shí)間，然后由a＝算出。也可以在小車上安裝一條打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，根據(jù)紙帶上打出的點(diǎn)來(lái)測(cè)量加速度。也可以不測(cè)加速度的具體數(shù)值，測(cè)量不同情況下(即受力不同或質(zhì)量不同時(shí))小車加速度的比值，由于a＝，如果測(cè)出兩個(gè)做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的小車在相同時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移x1、x2，則＝。 活動(dòng)3：為了測(cè)量小車受到的力，本實(shí)驗(yàn)中為小車提供一個(gè)恒定的合力很關(guān)鍵。如圖甲所示，什么情況下繩子對(duì)小車的牽引力近似等于槽碼的重力？ 提示：當(dāng)槽碼的質(zhì)量比小車的質(zhì)量小很多時(shí)。 活動(dòng)4：實(shí)際做實(shí)驗(yàn)時(shí)為什么采用乙圖，而不采用甲圖？ 提示：甲圖中，小車在運(yùn)動(dòng)方向受到細(xì)線的拉力和木板對(duì)小車的摩擦力，如果后面拖著紙帶，還受到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)小車的阻力，后兩個(gè)力是未知的。如圖乙所示，將木板未安裝定滑輪的一端墊高，使小車的重力沿木板向下的分力等于小車受到的阻力，則繩子的拉力就是小車受到的合力。阻力恰好被平衡的判別方法是小車不受牽引時(shí)能拖動(dòng)紙帶沿木板勻速運(yùn)動(dòng)。 活動(dòng)5：按圖乙所示，調(diào)整好實(shí)驗(yàn)裝置后，如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并記錄數(shù)據(jù)？ 提示：(1)探究加速度與力的關(guān)系 保持小車的質(zhì)量一定，通過(guò)增減槽碼的個(gè)數(shù)來(lái)改變小車所受的拉力，根據(jù)紙帶上打出的點(diǎn)來(lái)測(cè)出相應(yīng)的加速度，將數(shù)據(jù)填在表1中。 表1　小車質(zhì)量一定 (2)探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系 保持小車所受拉力不變(即槽碼的個(gè)數(shù)一定)，通過(guò)增減在小車中的重物(即增減在小車中的砝碼)來(lái)改變小車的質(zhì)量，根據(jù)紙帶上打出的點(diǎn)測(cè)出相應(yīng)的加速度，將數(shù)據(jù)填在表2中。 表2　小車所受的拉力一定 活動(dòng)6：本實(shí)驗(yàn)有哪些注意事項(xiàng)？ 提示：(1)打點(diǎn)前小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，且應(yīng)先接通電源，后釋放小車。 (2)在補(bǔ)償阻力時(shí)，連接小車細(xì)繩的一端不要懸掛槽碼，小車的另一端應(yīng)連著紙帶且接通電源。用手輕輕地推一下小車，給小車一個(gè)初速度，如果在紙帶上打出的點(diǎn)的間隔均勻，表明小車受到的阻力跟它受到的重力沿斜面向下的分力平衡。整個(gè)實(shí)驗(yàn)補(bǔ)償了阻力后，不管以后改變槽碼的重力或改變小車的質(zhì)量，都不需要重新補(bǔ)償阻力。 (3)改變槽碼重力的過(guò)程中，要始終保證槽碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。測(cè)出槽碼的重力，它近似地等于小車受到的拉力。 課堂任務(wù)　分析數(shù)據(jù)·得出結(jié)論 活動(dòng)1：本實(shí)驗(yàn)用什么方法分析記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較好？如何對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析？ 提示：因?yàn)閳D像比較直觀，所以最好用圖像法來(lái)分析數(shù)據(jù)。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析如下： (1)分析a與F的關(guān)系：通過(guò)觀察記錄的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)越大，a越大，首先猜想a與F成正比。以加速度a為縱坐標(biāo)，力F為橫坐標(biāo)，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)描點(diǎn)，然后作出圖像。如圖所示，若圖像是一條通過(guò)原點(diǎn)的直線，就能說(shuō)明a與F成正比。如果不是這樣，則需進(jìn)一步分析。 (2)分析a與m的關(guān)系：通過(guò)觀察記錄的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，m越大，a越小，這可能是a與m成反比，也可能是a與m2成反比，甚至是更復(fù)雜的關(guān)系，需要通過(guò)作圖來(lái)判定。先作出a­m圖像，如圖甲所示，因?yàn)閍­m圖像是曲線，由 圖像可定性地判斷出a隨m的增大而減小，而不能判斷二者的具體關(guān)系。我們采取“化曲為直”的方法，以a為縱坐標(biāo)，以為橫坐標(biāo)，作出a­圖像，如圖乙所示，若a­圖像是一條過(guò)原點(diǎn)的直線，說(shuō)明a與成正比，即a與m成反比。如果不是這樣，則需進(jìn)一步分析。 活動(dòng)2：通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，你能得到什么結(jié)論？ 提示：在質(zhì)量一定時(shí)，物體的加速度與它所受到的合力成正比；在合力一定時(shí)，物體的加速度與它的質(zhì)量成反比。 課堂任務(wù)　誤差分析·實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新 1．誤差分析 實(shí)驗(yàn)中存在誤差，實(shí)驗(yàn)誤差的產(chǎn)生原因與減小方法如下表： 2．實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新 上面的實(shí)驗(yàn)方案是根據(jù)紙帶上打出的點(diǎn)測(cè)量加速度，我們稱為方案一。從加速度的測(cè)量、力的測(cè)量方面都可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，下面以加速度的測(cè)量為例介紹兩種方案。 方案二 根據(jù)初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)滿足關(guān)系式a＝，故只要用刻度尺測(cè)出物體的位移，并用秒表測(cè)出物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，也可以算出加速度。但是由于人的反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，時(shí)間的測(cè)量誤差較大，該方案實(shí)際不可行(如果有自動(dòng)計(jì)時(shí)的精密儀器，本方案也可以)。 方案三 本實(shí)驗(yàn)只是探究加速度與其他量的比例關(guān)系，因此也可以不測(cè)量加速度的具體數(shù)值。由初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)滿足關(guān)系式a＝，可知運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同時(shí)，加速度與位移成正比，即＝，由位移之比即可算出加速度之比。如圖所示，通過(guò)抬起和按下黑板擦，使兩小車運(yùn)動(dòng)相同的時(shí)間，這樣也避免了秒表計(jì)時(shí)的誤差，通過(guò)測(cè)量?jī)尚≤嚨奈灰撇⒂?jì)算其位移之比就可以得出加速度之比。 課堂任務(wù)　典例探究·提升能力 例　某同學(xué)用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)“探究a與F、m之間的定量關(guān)系”： (1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須先補(bǔ)償小車受到的阻力，關(guān)于補(bǔ)償阻力的操作方法，下列說(shuō)法正確的是________。 A．要保持砂桶和小車始終相連 B．逐漸墊高木板右側(cè)，直到小車恰好開(kāi)始滑動(dòng) C．逐漸墊高木板右側(cè)，直到輕推小車能讓小車恰好勻速滑動(dòng) D．每次改變小車內(nèi)砝碼的數(shù)量，都要重新進(jìn)行阻力補(bǔ)償 (2)如果該同學(xué)補(bǔ)償了阻力，保持小車的質(zhì)量M不變，多次改變砂桶與砂的總重力F，分別測(cè)量小車的加速度a，根據(jù)得到的數(shù)據(jù)，在a­F坐標(biāo)系中描點(diǎn)得到的圖像應(yīng)如圖乙中的________，簡(jiǎn)述你的判斷依據(jù)：_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (3)該同學(xué)又設(shè)計(jì)了如圖丙所示的裝置來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在自制的雙層架子上固定帶有刻度標(biāo)記的木板，架子放在水平桌面上，兩輛相同的小車質(zhì)量均為M(足夠大)，兩個(gè)相同的托盤質(zhì)量均為m0，每個(gè)砝碼的質(zhì)量均為m。實(shí)驗(yàn)主要操作步驟如下： ①補(bǔ)償小車受到的阻力； ②讓兩輛小車緊靠右邊的擋板，記下小車前端刻度尺讀數(shù)s0，在與小車B連接的托盤中放入1個(gè)砝碼，在與小車A連接的托盤中放入2個(gè)砝碼； ③同時(shí)釋放兩小車，當(dāng)小車運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后(未到滑輪處)，用手機(jī)對(duì)整個(gè)裝置進(jìn)行拍照，讀出照片中A、B小車前端刻度尺讀數(shù)，分別為s1、s2。 根據(jù)本實(shí)驗(yàn)方案的原理，在本次實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證表達(dá)式________________(用題中所給物理量表示)成立，多次實(shí)驗(yàn)后即可驗(yàn)證“物體質(zhì)量一定時(shí)，加速度與所受合外力成正比”。 (1)補(bǔ)償阻力的操作是什么？ 提示：不掛重物，墊高木板上固定有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一側(cè)，調(diào)節(jié)木板的傾斜度直至輕推小車，小車后面連接的紙帶打出的點(diǎn)跡均勻，即小車做勻速運(yùn)動(dòng)。 (2)實(shí)驗(yàn)中對(duì)所掛砂桶(含砂)的質(zhì)量有什么要求？ 提示：砂和砂桶的總質(zhì)量要遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。 [規(guī)范解答]　(1)補(bǔ)償阻力的方法是，不掛砂和砂桶，讓小車與紙帶相連，墊高木板右側(cè)直到輕推小車，小車在斜面上恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)，A、B錯(cuò)誤，C正確；每次改變小車內(nèi)砝碼的數(shù)量，都不需要重新補(bǔ)償小車受到的阻力，D錯(cuò)誤。 (2)如果已經(jīng)補(bǔ)償了阻力，則F較小時(shí)a­F的圖像是一條過(guò)原點(diǎn)的直線，砂桶與砂的質(zhì)量太大時(shí)，不能滿足砂和砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，此時(shí)圖線發(fā)生彎曲，C正確，A、B、D錯(cuò)誤。 (3)已知兩小車運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相同，根據(jù)s＝at2，可得：a1＝、a2＝，又知托盤和砝碼的重力等于小車受到的拉力，若＝，則＝，即表明小車的質(zhì)量一定時(shí)，小車的加速度與其受到的合力成正比。 [完美答案]　(1)C (2)C　補(bǔ)償了阻力，當(dāng)F較小時(shí)，a與F成正比，圖線為過(guò)原點(diǎn)的直線；當(dāng)F太大時(shí)，砂和砂桶的質(zhì)量不再遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，圖線不再為直線 (3)＝ 小車受到的阻力包括木板對(duì)小車的阻力和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)小車的阻力，故補(bǔ)償阻力時(shí)，需調(diào)節(jié)木板的傾斜度，使小車在不受牽引時(shí)能拖動(dòng)紙帶沿木板勻速運(yùn)動(dòng)。 　“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。 (1)在補(bǔ)償小車受到的阻力的過(guò)程中，打出了一條紙帶如圖乙所示。計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02 s，從比較清晰的點(diǎn)起，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離。該小車的加速度a＝________ m/s2。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (2)補(bǔ)償阻力后，將5個(gè)相同的砝碼都放在小車上，掛上砝碼盤，然后每次從小車上取一個(gè)砝碼添加到砝碼盤中，測(cè)量小車的加速度。小車的加速度a與砝碼盤中砝碼總重力F的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表： 砝碼盤中砝碼 總重力F/N 0.196 0.392 0.588 0.784 0.980 加速度a/(m·s－2) 0.69 1.18 1.66 2.18 2.70 請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖丙中作出a­F的關(guān)系圖像。 (3)根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的a­F圖線不經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，請(qǐng)說(shuō)明主要原因：____________________。 答案　(1)0.16(0.15也正確)　(2)圖見(jiàn)解析 (3)未計(jì)入砝碼盤的重力 解析　(1)每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，則相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為t＝0.1 s，a＝＝ m/s2≈0.16 m/s2。 (2)根據(jù)數(shù)據(jù)確定每個(gè)點(diǎn)的位置，將各點(diǎn)用一條直線連接起來(lái)，使盡可能多的點(diǎn)落在直線上，不能落在直線上的點(diǎn)均勻分布在直線兩側(cè)，如下圖所示。 (3)由(2)畫(huà)出的圖線與縱坐標(biāo)相交而不過(guò)原點(diǎn)，說(shuō)明當(dāng)不掛砝碼時(shí)，小車就有加速度，即不掛砝碼時(shí)，繩對(duì)小車就有拉力，此拉力存在是因?yàn)轫来a盤的重力不能忽略，而在第(2)問(wèn)的表中只給出了砝碼的總重力，沒(méi)有考慮砝碼盤的重力。 1．在研究加速度a和力F、質(zhì)量m的關(guān)系時(shí)，應(yīng)用的是(　　) A．控制變量的方法 B．等效替代的方法 C．理論推導(dǎo)的方法 D．理想實(shí)驗(yàn)的方法 答案　A 解析　由于涉及多個(gè)變量，探究加速度與力的關(guān)系時(shí)，控制質(zhì)量不變而改變力的大??；探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，控制力不變而改變質(zhì)量的大小，實(shí)驗(yàn)應(yīng)用了控制變量法，A正確。 2．在實(shí)驗(yàn)“探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系”時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．應(yīng)該改變拉力的大小 B．為了直觀判斷二者間的關(guān)系，應(yīng)作出a­圖像 C．每次改變小車質(zhì)量時(shí)，必須重新補(bǔ)償小車受到的阻力 D．只需測(cè)量一次，記錄一組數(shù)據(jù)即可 答案　B 解析　探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，應(yīng)該控制力不變，A錯(cuò)誤；在研究?jī)蓚€(gè)變量之間的關(guān)系時(shí)，為了直觀判斷二者之間的關(guān)系，應(yīng)作出直線圖像，所以在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，應(yīng)作出a­圖像，B正確；每次改變小車質(zhì)量時(shí)，不需要重新補(bǔ)償阻力，C錯(cuò)誤；在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，需至少測(cè)量五次，記錄五組數(shù)據(jù)，畫(huà)出圖像，根據(jù)圖像探究二者關(guān)系，D錯(cuò)誤。 3．某組同學(xué)用如圖所示裝置研究在小車質(zhì)量不變的情況下，小車的加速度與小車受到力的關(guān)系。下列措施中不需要或不正確的是(　　) A．首先要補(bǔ)償阻力，使小車受到的合力就是細(xì)繩對(duì)小車的拉力 B．小車的質(zhì)量要遠(yuǎn)大于塑料桶和桶內(nèi)砝碼的質(zhì)量 C．實(shí)驗(yàn)中可以通過(guò)在塑料桶中增加砝碼來(lái)改變小車受到的拉力 D．每次改變小車受到的拉力后都需要重新補(bǔ)償阻力 答案　D 解析　實(shí)驗(yàn)首先要補(bǔ)償阻力，使小車受到的合力就是細(xì)繩對(duì)小車的拉力，A正確；實(shí)驗(yàn)中，要保證塑料桶和桶內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，這樣才可認(rèn)為塑料桶和桶內(nèi)砝碼的總重力近似等于細(xì)繩對(duì)小車的拉力，B正確；實(shí)驗(yàn)中通過(guò)在塑料桶中增加砝碼來(lái)改變小車受到的拉力，C正確；每次改變小車受到的拉力，即改變塑料桶和桶內(nèi)砝碼的總重力后，不需要重新補(bǔ)償阻力，D錯(cuò)誤。 4．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，為了消除打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和木板對(duì)小車阻力的影響，關(guān)于該操作環(huán)節(jié)，下列四種裝置圖中正確的是(　　) 答案　B 解析　本實(shí)驗(yàn)要依靠小車重力沿斜面的分力來(lái)補(bǔ)償小車受到的阻力，故應(yīng)在有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端墊上一塊木塊，當(dāng)紙帶上所打的點(diǎn)跡分布均勻時(shí)，說(shuō)明小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，已經(jīng)補(bǔ)償了阻力，C、D錯(cuò)誤；在補(bǔ)償阻力時(shí)，不能掛重物，A錯(cuò)誤，B正確。 5．小何用如圖所示裝置探究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系。在保持小車受力F相同的情況下，測(cè)得不同質(zhì)量對(duì)應(yīng)的加速度。小何同學(xué)為了運(yùn)用這些數(shù)據(jù)得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論，作出的圖像應(yīng)該是以下四幅中的(　　) 答案　D 解析　當(dāng)合力F不變時(shí)，a與m成反比，a與成正比，D正確，A錯(cuò)誤；a­m圖像是雙曲線，不易直接反映出相應(yīng)的物理規(guī)律，故應(yīng)作出a­關(guān)系圖像，C錯(cuò)誤；題干要求F不變，不可能得出a­F圖像是經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，B錯(cuò)誤。 6．為驗(yàn)證小車質(zhì)量m車不變時(shí)，a與F成正比，下列對(duì)小車的質(zhì)量m車、盤與砝碼的質(zhì)量m的選擇中，最好的是(　　) A．m車＝500 g，m分別為50 g、70 g、100 g、125 g B．m車＝500 g，m分別為20 g、30 g、40 g、50 g C．m車＝200 g，m分別為50 g、70 g、100 g、125 g D．m車＝200 g，m分別為30 g、40 g、50 g、60 g 答案　B 解析　實(shí)驗(yàn)中必須滿足小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于盤和砝碼的總質(zhì)量，故選B。 7．(多選)四位同學(xué)在探究加速度與物體質(zhì)量和合外力的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)時(shí)，分別得出如圖甲、乙、丙、丁四條圖線，其中圖甲、乙、丙是a­F圖線，圖丁是a­圖線(設(shè)小車和車上砝碼的質(zhì)量之和為M，砂及砂桶的總質(zhì)量為m)，則下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．甲和乙同學(xué)較好地把握了實(shí)驗(yàn)條件M遠(yuǎn)大于m B．丙和丁同學(xué)沒(méi)有把握好實(shí)驗(yàn)條件M遠(yuǎn)大于m C．甲同學(xué)長(zhǎng)木板的傾角太小，而乙同學(xué)長(zhǎng)木板的傾角太大 D．甲、乙、丙三同學(xué)中，丙較好地完成了補(bǔ)償阻力的操作 答案　ACD 解析　因?yàn)閳D線甲、乙、丙都是直線，說(shuō)明滿足小車和車上砝碼質(zhì)量之和M遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于砂及砂桶的總質(zhì)量m，故A正確，B錯(cuò)誤；圖線丙經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，說(shuō)明阻力補(bǔ)償?shù)帽容^到位，甲圖中，當(dāng)a＝0時(shí)，F(xiàn)>0，即小車的加速度為0時(shí)，有牽引力，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)時(shí)遺漏了補(bǔ)償阻力或阻力補(bǔ)償不足，即甲同學(xué)長(zhǎng)木板的傾角太小，乙圖中，a­F圖像在a軸上有截距，說(shuō)明長(zhǎng)木板的傾角太大，阻力補(bǔ)償過(guò)度，故C、D正確。 8.如圖所示為探究小車加速度與所受合力關(guān)系的實(shí)驗(yàn)示意圖局部。該實(shí)驗(yàn)中，兩小車各自受到向左的恒定拉力，通過(guò)鐵夾子同時(shí)釋放讓兩小車同時(shí)由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，然后通過(guò)鐵夾子同時(shí)夾住小車后面的細(xì)線使小車同時(shí)突然停止運(yùn)動(dòng)，從而使小車近似做了一段勻加速直線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而比較兩小車的加速度。關(guān)于此實(shí)驗(yàn)中兩小車加速度的判斷，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．兩小車的加速度之比等于位移之比 B．兩小車的加速度之比等于位移的反比 C．兩小車的加速度之比等于位移平方之比 D．兩小車的加速度之比等于位移平方的反比 答案　A 解析　兩個(gè)小車均由靜止釋放，初速度均為0，運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等，由位移公式知s＝at2，所以小車的加速度和位移成正比，A正確。 9．某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)用如圖1所示裝置“探究物體加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”。 (1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用________(填“交流”或“直流”)電源的計(jì)時(shí)儀器。 (2)在研究物體的加速度與力的關(guān)系時(shí)，保持不變的物理量是________。 A．小車質(zhì)量 B．塑料桶和桶中砝碼的質(zhì)量 (3)實(shí)驗(yàn)中，要使小車的質(zhì)量________(填“遠(yuǎn)大于”或“遠(yuǎn)小于”)塑料桶和桶中砝碼的質(zhì)量，才能認(rèn)為細(xì)線對(duì)小車的拉力等于塑料桶和桶中砝碼的重力。 (4)圖2為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，測(cè)出AB＝1.2 cm，AC＝3.6 cm，AD＝7.2 cm，計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D中，每相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，已知打點(diǎn)周期為0.02 s，則小車運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度a＝________ m/s2，打B點(diǎn)時(shí)小車的速度vB＝________ m/s。 (5)當(dāng)小車的質(zhì)量一定時(shí)，測(cè)得小車的加速度a與拉力F的數(shù)據(jù)如下表： F/N 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 a/(m·s－2) 0.10 0.23 0.27 0.40 0.49 ①根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在圖3所示坐標(biāo)系中作出a­F圖像。 ②圖線存在截距，其原因是________________________________________。 答案　(1)交流　(2)A　(3)遠(yuǎn)大于　(4)1.2　0.18 (5)①圖見(jiàn)解析　②未補(bǔ)償阻力或木板的傾角太小，補(bǔ)償阻力不足 解析　(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用交流電源的計(jì)時(shí)儀器。 (2)探究加速度與力的關(guān)系時(shí)，要控制小車質(zhì)量不變而改變拉力大小，A正確。 (3)當(dāng)M?m時(shí)，即小車質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于塑料桶和桶中砝碼的質(zhì)量時(shí)，才能認(rèn)為細(xì)線對(duì)小車的拉力等于塑料桶和桶中砝碼的重力。 (4)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式Δx＝aT2得：a＝＝×10－2m/s2＝1.2 m/s2；打紙帶上B點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大小為：vB＝＝ m/s＝0.18 m/s。 (5)根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)描點(diǎn)作圖，如圖所示： 根據(jù)圖線知，當(dāng)F不等于零時(shí)，加速度a仍然為零，可知木板與小車之間有阻力，說(shuō)明未補(bǔ)償阻力或木板的傾角太小，補(bǔ)償阻力不足。 10．為了探究加速度與力的關(guān)系，使用如圖所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。其中G1、G2為兩個(gè)光電門，它們與數(shù)字計(jì)時(shí)器相連，當(dāng)滑行器通過(guò)G1、G2光電門時(shí)，光束被遮擋的時(shí)間Δt1、Δt2都可以被測(cè)量并記錄，滑行器連同上面固定的一條形擋光片的總質(zhì)量為M，擋光片寬度為D，光電門間距離為x，牽引砝碼的質(zhì)量為m?；卮鹣铝袉?wèn)題： (1)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始應(yīng)先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺釘，使氣墊導(dǎo)軌水平，在不增加其他儀器的情況下，如何判定調(diào)節(jié)是否到位？ 答：____________________________________________________________ ________________________________________________________________________________。 (2)若取M＝0.4 kg，改變m的值，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，以下m的取值不合適的一個(gè)是________。 A．m1＝5 g B．m2＝15 g C．m3＝40 g D．m4＝400 g (3)在此實(shí)驗(yàn)中，需要測(cè)得每一個(gè)牽引力對(duì)應(yīng)的加速度，其中求加速度的表達(dá)式為：a＝____________________。(用Δt1、Δt2、D、x表示) 答案　(1)取下?tīng)恳来a，滑形器放在任意位置都不動(dòng)；或取下?tīng)恳来a，輕推滑行器，數(shù)字計(jì)時(shí)器記錄每一個(gè)光電門的光束被擋的時(shí)間Δt都相等 (2)D　(3) 解析　(1)打開(kāi)氣泵電源開(kāi)關(guān)，放上滑行器，如果氣墊導(dǎo)軌水平，則不掛砝碼時(shí)，滑行器應(yīng)能在任意位置靜止不動(dòng)，或推動(dòng)滑行器后滑行器勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，儀器就調(diào)節(jié)到位。 (2)應(yīng)滿足M?m，故m4＝400 g不合適，故選D。 (3)由v1＝，v2＝，v－v＝2ax， 可得：a＝。 - 13 -