hb82.探究加速度与物体质量、物体受力的关系《最新》
第82节 探究加速度与物体质量、物体受力的关系.1.2010年江苏卷11.(10分)为了探究受到空气阻力时,物体运动速度随时间的变化规律,某同学采用了“加速度与物体质量、物体受力关系”的实验装置(如图所示)。实验时,平衡小车与木板之间的摩擦力后,在小车上安-1v/m?s 薄板 装一薄板,以增大空气对小0.30 打点计时器 小车 0.25 车运动的阻力.
0.20 (1)往砝码盘中加入一小砝0.15 码,在释放小车 (选0.10 砝码 填“之前”或“之后”)接通打0.05 t/s 点计时器的电源,在纸带上0 3.0 0.5 2.0 2.5 1.0 1.5 打出一系列的点.
(2)从纸带上选取若干计数点进行测量,得出各计数点的时间t与速度v的数据如下
表
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: 时间t/s 0 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50
-1速度v/(m?s) 0.12 0.19 0.23 0.26 0.28 0.29 请根据实验数据作出小车的v-t图象.
(3)通过对实验结果的分析,该同学认为:随着运动速度的增加,
-1小车所受的空气阻力将变大。你是否同意他的观点?请根据v-tv/m?s 0.30 图象简要阐述理由。 0.25 答:(1)之前 0.20 (2)(见右图) 0.15
0.10 (3)同意。在v-t图象中,速度越大时,加速度越小,小车受
0.05 到的合力越小,则小车受空气阻力越大。 t/s
0 3.0 2.0 2.5 0.5 1.0 1.5
2.2009年上海卷17((6分)如图为“用DIS(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。 位移传感器(发射器) 位移传感器(接收器) (1)在该实验中必须采用控制变量法,应保持
___________不变,用钩码所受的重力作为___________, 小车 用DIS测小车的加速度。 轨道 钩码 -2(2)改变所挂钩码的数量,多次重复测量。在某次实验 a/ms中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线(如图所示)。 B
A ?分析此图线的OA段可得出的实验结论是
_________________________________。 F/N (单选题)此图线的AB段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是 ?0 ( )
A.小车与轨道之间存在摩擦 B.导轨保持了水平状态
C.所挂钩码的总质量太大 D.所用小车的质量太大
答:(1)小车的总质量,小车所受外力,
(2)?在质量不变的条件下,加速度与外力成正比,?C,
解:(1)因为要探索“加速度和力的关系”所以应保持小车的总质量不变,钩码所受的重力作为小车所受外力;(2)由于OA段a-F关系为一倾斜的直线,所以在质量不变的条件下,加速度与外力成
mgFmg正比;由实验原理:mg=Ma得,而实际上,可见AB段明显偏离直线是,a,,a,MM(M,m)
由于没有满足M>>m造成的。
3.2010年理综山东卷23. (1)某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系。弹簧秤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秤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。开始时将模板置于MN处,现缓慢向瓶中加水,直到木板刚刚开始运动为止,记M P 下弹簧秤的示数F,以此表示滑动摩擦力的大小。再将木板放回原0d 处并按住,继续向瓶中加水后,记下弹簧秤的示数F,然后释放1Q N 木板,并用秒表记下木板运动到PQ处的时间t。 ?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
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是(一种即
可) 。
? 改变瓶中水的质量重复实验,确定加速度a与弹簧秤示数F的关系。下列图象能表示该同学实1
验结果的是 。
a a a a
0 0 0 0 F F F F1111a b c d ? 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
2d答:?a,,保持F不变,重复实验多次测量求平均值。 12t
? c
? b c
4. 2007年海南卷14(现要验证“当质量一定时,物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一物理规律。给定的器材如下:一倾角可以调节的长斜面(如图)、小车、计时器一个、米尺。 (1)填入适当的公式或文字,完善以下实验步骤(不考虑摩擦力的影响):
? 小车自斜面上方一固定点A从静止开始下滑至斜面底端A,12
记下所用的时间 tA 1? 用米尺测量A与A之间的距离s,则小车的加速度12
A 2a,____________。
? 用米尺A相对于A的高h。设小车所受重力为mg,则小车所12
受的合外力F,________。
? 改变_________________,重复上述测量。
21/t? 以h为横坐标,为纵坐标,根据实验数据作用作图。如能得到一条过原点的直线,则可以验证“当质量一定时,物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一规律。 (2)在探究如何消除上述实验中摩擦阻力影响的过程中,某同学设计的
方案
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是: ? 调节斜面倾角,使小车在斜面上匀速下滑。测量此时A点相对于斜面底端A的高度h。 12o
? 进行(1)中的各项测量。
? 计算与作图时用(h,h)代替h。 o
对此方案有以下几种评论意见:
A. 方案正确可行
B. 方案的理论依据正确,但利用所给的器材无法确定小车在斜面上是否做匀速运动。
C. 方案的理论依据有问题,小车所受摩擦力与斜面倾角有关。 其中合理的意见是________。
2sh答:(1)? ? ?斜面倾角(或填h的数值) mg2st
(2)C
12s2解:(,)?由于小车做初速度为零的匀加速运动, ? ,sat,a,22t?不考虑摩擦力的影响,小车受重力mg和斜面支持力N的作用,则小车所受的合外力
h F,mgsin,,mg,s
?改变斜面倾角(或填h的数值),重复上述测量。
(2)小车在斜面上滑动时受到的摩擦力f=μN=μmgcosθ,可见小车所受摩擦力与斜面倾角有关。调
节斜面倾角为θ,使小车在斜面上匀速下滑,此时的摩擦力等于重力的下滑分力, 0
mgsinθ=μmgcosθ,一旦改变了斜面倾角,则这时的摩擦力与重力的下滑分力就不能平衡,合理的00
意见是选项C。
5.2009年江苏卷11.(10分)“探究加速度与物体质量、物体受打点计时器 小车 力的关系”的实验装置如图甲所示.
(1)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中,打出了一条纸
砝码 带如图乙所示。计时器打点的时间间隔为0.02s.从比较清晰的
砝码盘 点起,每5个点取一个计数点,量出相邻计数点之间的距离。
2第11题图甲 该小车的加速度a=______m/s.(结果保留两位有效数字) (2)平衡摩擦力后,将5个相同的砝码都放在小
3 4 2 车上。挂上砝码盘,然后每次从小车上取一个砝1
3.52 3.68 3.83 码添加到砝码盘中,测量小车的加速度。小车的(单位:cm) 第11题图乙 加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如
下表:
砝码盘中砝码总重力F(N) 0.196 0.392 0.588 0.784 0.980 -2加速度a(m?s) 0.69 1.18 1.66 2.18 2.70
请根据实验数据作出a-F的关系图像. -2 a/m?s(3)根据提供的实验数据作出的a-F图线不通过原点,请
说明
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主
要原因。
答: (1) 0.16 (0.15也算对) (2)(见右图) (3)未计入砝码盘的重力
F/N -2a/m?s O 解:(1)处理匀变速直线运动中所打出的纸带,求解加速度用3.0 22.5 公式Δx=at,关键弄清公式中各个量的物理意义,Δx为连续相
2.0
1.5
1.0
0.5
F/N 0 0.4 0.6 1.2 0.2 0.8 1.0
等时间内的位移差,t为连续相等的时间间隔,如果每5个点取一个点,则连续两点的时间间隔为
-22t=0.1s,Δx=(3.68-3.52)×10m,代入可得加速度a=0.16m/s。也可以使用最后一段和第二段的位
2移差求解,得加速度a=0.15m/s.
(2)根据图中的数据,合理的设计横纵坐标的刻度值,使图线倾斜程度不能太小也不能太大,以
2与水平方向夹角45?左右为宜。由此确定F的范围从0设置到1N较合适,而a则从0到3m/s较合适。设好刻度,根据数据确定各点的位置,将各点用一条直线连起来,延长交与坐标轴某一点。如图所示。
(3)处理图象问题要注意图线的斜率、交点、拐点、面积等意义,能正确理解这些量的意义则很多问题将会迎刃而解。与纵坐标相交而不过原点,该交点说明当不挂砝码时,小车仍有加速度,即绳对小车仍有拉力,从此拉力的来源考虑很容易得到
答案
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,是因为砝码盘的重力,而在(2)问的图表中只给出了砝码的总重力,而没有考虑砝码盘的重力。