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1、5.2探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 1. 為了探究力、質(zhì)量與加速度三個(gè)物理量之間的關(guān)系， 可以在物體質(zhì)量一定的情況下, 探究物體的加速度與 的關(guān)系；再在物體受力一定的情況下，探究物體的加速度跟 的關(guān)系?最后通過邏輯推理得出加速度與力、質(zhì)量之間的關(guān)系，這種物理學(xué)常用的 探究方法叫 . 【答案】 力質(zhì)量控制變量法 2. 外力是使物體產(chǎn)生 的原因.物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，物體一定具有 ，物體一定受到 的作用. 【答案】 加速度加速度外力 3. 在探究保持質(zhì)量不變時(shí)加速度與物體受力間關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，小車質(zhì)量 M和砝碼質(zhì)量m 分別選取下列四組值. A. M= 500g ,

2、 n分別為50 g、 70 g、100 g、125 g B. M= 500g , m分別為20 g、 30 g、40 g、50 g C. M= 200g , m分別為50 g、 75 g、100 g、125 g D. M= 200g , n分別為30 g、 40 g、50 g、60 g 若其它操作都正確，那么在選用 組值測量時(shí)所畫出的圖線較準(zhǔn)確. 在選用此組 值，n取 g時(shí)實(shí)驗(yàn)誤差較大. 【答案】 B 50 圖中前幾個(gè)點(diǎn) 4. 某次實(shí)驗(yàn)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器交流電的頻率為 50 Hz ,紙帶的記錄如圖所示, 模糊，因此從A點(diǎn)開始每打五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)

3、數(shù)點(diǎn)，其中 B、CD E點(diǎn)的對應(yīng)速度Vb = _m/s, Vc= m/s , Vd= m/s , Ve= m/s，由此測得小車的加速度是 m/s2 【答案】 0.478 m/s 0.253 m/s 0.328 m/s 0.403 m/s 0.75 m/s 的實(shí)驗(yàn)裝置.其 5. 如右圖所示，是甲、乙兩個(gè)物體運(yùn)動(dòng)的 v — t圖象，根據(jù)圖象回答: （1）加速度大的物體為 ⑵速度變化快的物體為 ⑶ 如果它們受到的力相等，那么慣性大的物體為 ⑷如果它們的質(zhì)量相等，那么所受力大的物體為 . 【答案】 ⑴甲（2）甲（3）乙（4）甲 6. 如圖所示是用

4、DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)探究“物體運(yùn)動(dòng)的加速度與哪些因素有關(guān)” 中小車A是 對象，P的重力可看做是對小車的 , F是一個(gè)檢測小車加速度的 器，與 器相連的計(jì)算機(jī)顯示屏上顯示小車的加速度. 【答案】 研究拉力運(yùn)動(dòng)傳感數(shù)據(jù)采集 7?在運(yùn)用上述實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)，當(dāng)小車 （包括砝碼）質(zhì)量n一定時(shí)，它的加速度 a與作用力F 1 的關(guān)系如表1所示；當(dāng)作用力F —定時(shí)，a與m的關(guān)系如表2所示. 表1 F/N 0.14 0.28 0.43 0.55 0.68 a/m ?s 0.20 0.40 0.61 0.79 0.97 a/m ?s —2 0.44 0.5

5、6 0.73 0.89 1.08 1 mkg— 1 2.00 2.50 3.33 4.00 5.00 1 ⑴ 在圖甲、乙的兩坐標(biāo)上分別作出 a— F和a— m圖線. （2）由圖甲可得出探究的結(jié)果是 ，由圖乙可得出探究的結(jié)果是 . 1 【答案】 ⑴ 圖略（2）當(dāng)m一定時(shí)，ax F當(dāng)F—定時(shí)，a^m的質(zhì)量 &兩個(gè)實(shí)驗(yàn)小組利用 6題圖所示實(shí)驗(yàn)裝置，研究當(dāng) 仃一定時(shí)，a與F的關(guān)系?其中， ⑴ 一個(gè)實(shí)驗(yàn)小組得到小車運(yùn)動(dòng)的 a與F關(guān)系的圖象如下圖所示，直線不過坐標(biāo)原點(diǎn)，原因是 — ; Fo的數(shù)值表示意義是 . （2）另一實(shí)驗(yàn)小組做了三次實(shí)驗(yàn)，得到三條圖線，

6、如下圖所示，發(fā)現(xiàn)各次的圖線傾斜程 度不同，說明 ;圖線的傾角的余切（即cot 0 ）表示意義是 . 【答案】 （1）未平衡摩擦力 （2）小車質(zhì)量不等 小車 9.兩個(gè)相同的小車并排放在光滑水平桌面上，小車前端系上細(xì)線， 線的另一端跨過定滑輪各掛一個(gè)小盤，盤里分別放有不同質(zhì)量的砝碼 ［圖 （a）］.小車所受的水平拉力 F的大小可以認(rèn)為等于砝碼（包括砝碼盤）所受 的重力大小?小車后端也系有細(xì)線，用一只夾子夾住兩根細(xì)線 ［圖（b）］，控制兩輛小車同時(shí) 由于兩個(gè)小車初速度都是零，運(yùn)動(dòng)時(shí)間又相同, s= at 2/2，即s * a,只要測出兩小車位 開始運(yùn)動(dòng)和結(jié)束運(yùn)動(dòng). 移s之比

7、就等于測出它們的加速度 a之比. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果是：當(dāng)小車質(zhì)量相同時(shí)， ; 當(dāng)拉力F相等時(shí)， . 實(shí)驗(yàn)中用砝碼（包括砝碼盤）所受的重力G= mg!勺大小作為小車所受拉力 F的大小，這樣做 會(huì)引起實(shí)驗(yàn)誤差.為了減小這個(gè)誤差， G與小車所受重力mg之間需要滿足的關(guān)系是： 【解析】 實(shí)驗(yàn)過程中，當(dāng)兩小車質(zhì)量相同時(shí)， 砝碼（包括砝碼盤）重力越大，位移越大， 則加速度越大，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，加速度與所受拉力成正比； 若砝碼重力不變，即拉力不 變時(shí)，質(zhì)量越大的小車位移越小， 即加速度越小.進(jìn)行測量分析知，加速度與質(zhì)量成反比. 砝碼（包括砝碼盤）的重力大于小車所受的拉力， 但如果砝碼的重力 G

8、遠(yuǎn)小于小車的重力 m g時(shí)，G近似等于拉力F. 【答案】 加速度與拉力成正比 加速度與質(zhì)量成反比 Gc Mg 10 ?用如下圖所示裝置，探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中: (1) 某同學(xué)在接通電源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前，將實(shí)驗(yàn)器材組裝如圖所示?請你指出該裝置中錯(cuò) 誤或不妥之處： . (2) 改正實(shí)驗(yàn)裝置后，該同學(xué)順利地完成了實(shí)驗(yàn)?下圖是他在實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶， 圖中相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為 0.1 s，由圖中的數(shù)據(jù)可算得小車的加速度 a為 m/s2. 圈中數(shù)抵譚位同為：山 【解析】 (1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器必須使用交流電源，不能使用干電池；為保證細(xì)繩對小車的 拉

9、力作為小車受的合外力， 實(shí)驗(yàn)前必須平衡摩擦力， 該裝置卻沒有平衡摩擦力； 為了在紙帶 上打下更多的點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)小車的初始位置離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不可太遠(yuǎn). (2)加速度可用逐差法求出： s后兩段—S前兩段 a= 4T 一 [我〕一1.63] x 10 —2 = 4X 0.1 2 m/s 2 =0.195 m/s . 【答案】 (1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不應(yīng)使用干電池，應(yīng)使用交流電源；實(shí)驗(yàn)中沒有平衡小車的 摩擦力；小車初始位置離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太遠(yuǎn) (2)0.195 11 ?如下圖為用拉力傳感器和速度傳感器探究 “加速度與物體受力的關(guān)系” 實(shí)驗(yàn)裝置.用 拉力傳感器記錄小車受到拉力的大小， 在長木板

10、上相距L= 48.0 cm的A B兩點(diǎn)各安裝一個(gè)速 度傳感器，分別記錄小車到達(dá) A、B時(shí)的速率. 速度呻拉力恃感器速度傳的 B C (1)實(shí)驗(yàn)主要步驟如下: ① 將拉力傳感器固定在小車上； ② 平衡摩擦力，讓小車做 運(yùn)動(dòng)； ③ 把細(xì)線的一端固定在拉力傳感器上，另一端通過定滑輪與鉤碼相連； ④ 接通電源后自C點(diǎn)釋放小車，小車在細(xì)線拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng)， 記錄細(xì)線拉力F的大小及小車分 別到達(dá)A B時(shí)的速率Va、Vb； ⑤ 改變所掛鉤碼的數(shù)量，重復(fù)④的操作. (2)下表中記錄了實(shí)驗(yàn)測得的幾組數(shù)據(jù)， vB- vA是兩個(gè)速度傳感器記錄速率的平方差， 則 加速度的表達(dá)式a= ，請將表

11、中第3次的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填寫完整 (結(jié)果保留三位有效數(shù) 字)； 次數(shù) F(N) vB— vA(m2/s 2) a(m/s 2) 1 0.60 0.77 0.80 2 1.04 1.61 1.68 3 1.42 2.34 4 2.62 4.65 4.84 5 3.00 5.49 5.72 (3) 由表中數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上作出 a-F關(guān)系圖線； (4) 對比實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算得到的關(guān)系圖線 (圖中已畫出理論圖線)，造成上述偏差的 原因是 . 【解析】 (1)②平衡摩擦力，只要讓小車做勻速運(yùn)動(dòng)，就可以判斷出小車沿斜面向下 的重力的分力與摩擦力大小相等、方向相反. (2)根據(jù)速度與位移的關(guān)系式得 vB-vA= 2aL, 2 2 V B— Va 可解得a= 2L .利用這個(gè)表達(dá)式，把 vB— vA= 2.34 m 2/s 2和L= 48.0 cm 代入，可解得a~2. 44 m/s 2.(4)從第(3)問所描繪的圖象可看出，直線不過原點(diǎn)，說明沒有完全平衡摩擦力或拉 力傳感器讀數(shù)偏大. 2 2 Vb— Va 【答案】 ⑴勻速直線 (2) —2.44 (3)如圖所示 er/m e-1 (4)沒有完全平衡摩擦力或拉力傳感器讀數(shù)偏大