《2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 第三章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 第28講 實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系加練半小時(shí) 教科版》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 第三章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 第28講 實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系加練半小時(shí) 教科版（8頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 第28講 實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 [方法點(diǎn)撥]　(1)實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法；(2)數(shù)據(jù)處理：圖像法． 1．(2017·廣東廣州測(cè)試一)為驗(yàn)證物體所受合外力一定時(shí)，加速度與質(zhì)量成反比，同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了如圖1中a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)記的水平木板，架子放在水平桌面上．實(shí)驗(yàn)操作步驟如下： ①適當(dāng)調(diào)整裝置，使裝置不帶滑輪的一端稍稍墊高一些． ②在兩個(gè)托盤(pán)中放入砝碼，并使兩托盤(pán)質(zhì)量(含砝碼)相同，且遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量．連接小車(chē)的細(xì)線跨過(guò)定滑輪與托盤(pán)相連． ③讓兩小車(chē)緊靠右邊的擋板，小車(chē)前端在刻度尺上的讀數(shù)如圖a所示，在甲車(chē)上放上砝碼，同時(shí)釋放兩小車(chē)，

2、當(dāng)小車(chē)運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，用手機(jī)對(duì)整個(gè)裝置進(jìn)行拍照．結(jié)合照片和小車(chē)的初始刻度標(biāo)記，得到甲、乙兩車(chē)運(yùn)動(dòng)的距離分別為s1、s2. ④在甲小車(chē)上逐漸增加砝碼個(gè)數(shù)，重復(fù)步驟③. 圖1 (1)本實(shí)驗(yàn)的原理是通過(guò)驗(yàn)證小車(chē)發(fā)生的位移與小車(chē)(含砝碼)的質(zhì)量成________關(guān)系，來(lái)驗(yàn)證合外力一定時(shí)加速度與質(zhì)量成反比． (2)實(shí)驗(yàn)前將裝置右端稍稍墊高一些的目的是________________________________________________________________________ _______________________________________________

3、_________________________. (3)某次拍到的照片如圖b所示，則小車(chē)通過(guò)的位移是________cm. (4)如果以為橫坐標(biāo)，以甲車(chē)(含砝碼)的質(zhì)量為縱坐標(biāo)，作出的圖線如圖c所示，則該直線斜率代表的物理量是__________________________，其大小為_(kāi)_______． 2．為了“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”，現(xiàn)提供如圖2甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置： 圖2 (1)以下實(shí)驗(yàn)操作正確的是________ A．將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高，使小車(chē)在砝碼及砝碼盤(pán)的牽引下恰好做勻速運(yùn)動(dòng) B．調(diào)節(jié)滑輪的高度，使細(xì)線與木板平行 C．先接通電源后釋放小

4、車(chē) D．實(shí)驗(yàn)中小車(chē)的加速度越大越好 (2)在實(shí)驗(yàn)中，得到一條如圖乙所示的紙帶，已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T(mén)＝0.1s，且間距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出分別為3.09cm、3.43cm、3.77cm、4.10cm、4.44cm、4.77cm，則小車(chē)的加速度a＝____m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)． (3)有一組同學(xué)保持小車(chē)及車(chē)中的砝碼質(zhì)量一定，探究加速度a與所受外力F的關(guān)系，他們?cè)谲壍浪郊皟A斜兩種情況下分別做了實(shí)驗(yàn)，得到了兩條a－F圖線，如圖丙所示，圖線________是在軌道傾斜情況下得到的(填“①”或“②”)；小車(chē)及車(chē)中砝碼的總質(zhì)量m＝________kg. 3

5、．(2018·遼寧沈陽(yáng)九中月考)用圖3甲所示裝置“探究小車(chē)加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”．請(qǐng)思考并完成相關(guān)內(nèi)容： 圖3 (1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，為平衡摩擦力，以下操作正確的是________． A．連著砂桶，適當(dāng)調(diào)整木板右端的高度，直到小車(chē)被輕推后沿木板勻速運(yùn)動(dòng) B．取下砂桶，適當(dāng)調(diào)整木板右端的高度，直到小車(chē)被輕推后沿木板勻速運(yùn)動(dòng) C．取下砂桶，適當(dāng)調(diào)整木板右端的高度，直到小車(chē)緩慢沿木板做直線運(yùn)動(dòng) (2)圖乙是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源頻率為50Hz，由此可求出小車(chē)的加速度a＝________m/s2(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)． (3

6、)一組同學(xué)在保持木板水平時(shí)，研究小車(chē)質(zhì)量一定的情況下加速度a與合外力F的關(guān)系，得到如圖丙中①所示的a－F圖線．則小車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦力f＝______N，小車(chē)質(zhì)量M＝________kg.若該小組正確完成了步驟(1)，得到的a－F圖線應(yīng)該是圖丙中的________(填“②”“③”或“④”)． 4．某探究性學(xué)習(xí)小組利用如圖4所示裝置探究光滑斜面上物體的加速度與物體質(zhì)量及斜面傾角的關(guān)系． 圖4 (1)下列實(shí)驗(yàn)方法，可以采用________． A．等效法B．控制變量法 C．放大法D．累積法 (2)實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)向小車(chē)放入鉤碼來(lái)改變小車(chē)質(zhì)量，只要測(cè)出小車(chē)從長(zhǎng)為L(zhǎng)的斜面頂端從靜止開(kāi)始滑至底

7、端的時(shí)間t，就可以由公式a＝________________求出加速度． (3)實(shí)驗(yàn)中通過(guò)改變方木塊墊放位置來(lái)調(diào)整長(zhǎng)木板的傾角，由于沒(méi)有量角器，因此通過(guò)測(cè)量出長(zhǎng)木板頂端到水平面的高度h，求出傾角α的正弦值sinα＝.某同學(xué)記錄了高度和加速度的對(duì)應(yīng)值，并在坐標(biāo)紙上建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系后描點(diǎn)作圖如圖5，請(qǐng)根據(jù)他所作的圖線求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝________m/s2. 圖5 5．為了探究加速度與力的關(guān)系，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖6所示的實(shí)驗(yàn)裝置，一端帶有定滑輪的長(zhǎng)木板水平放置，長(zhǎng)木板上安裝兩個(gè)相距為d的光電門(mén)；放在長(zhǎng)木板上的滑塊通過(guò)繞過(guò)定滑輪的細(xì)線與力傳感器相連，力傳感器下掛一重物．拉滑塊的細(xì)線的

8、拉力大小F等于力傳感器的示數(shù)．讓滑塊從光電門(mén)1處由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間t后，經(jīng)過(guò)光電門(mén)2.改變重物質(zhì)量，重復(fù)以上操作，得到下表中的5組數(shù)據(jù)．(取g＝10m/s2，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力) 圖6 次數(shù) a/(m·s－2) F/N 1 1.0 0.76 2 2.0 0.99 3 3.0 1.23 4 4.0 1.50 5 5.0 1.76 (1)若測(cè)得兩光電門(mén)之間距離d＝0.5m，運(yùn)動(dòng)時(shí)間t＝0.5s，則滑塊的加速度a＝________m/s2. (2)依據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖7中畫(huà)出a－F圖像． 圖7 (3)根據(jù)圖像可得滑塊的質(zhì)量m＝_____

9、___kg，滑塊和長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝________. 6．(2018·四川成都模擬)如圖8甲所示，一端帶有定滑輪的長(zhǎng)木板放置在水平桌面上，靠近長(zhǎng)木板的左端固定有一光電門(mén)，右端放置一帶有擋光片的小車(chē)，小車(chē)和擋光片的總質(zhì)量為M，細(xì)線繞過(guò)定滑輪，一端與小車(chē)相連，另一端掛有6個(gè)鉤碼，已知每個(gè)鉤碼的質(zhì)量為m，且M＝4m. 圖8 (1)用游標(biāo)卡尺測(cè)出小車(chē)上的擋光片的寬度，讀數(shù)如圖乙所示，則擋光片寬度d＝________cm. (2)實(shí)驗(yàn)時(shí)為了消除摩擦力的影響，可以把木板右端適當(dāng)墊高，調(diào)節(jié)木板的傾斜度，直到使小車(chē)在________(填“受”或“不受”)細(xì)線的拉力時(shí)能沿木板做_______

10、_直線運(yùn)動(dòng)． (3)將小車(chē)從木板右端由靜止釋放，小車(chē)上的擋光片通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間為t1，則小車(chē)通過(guò)光電門(mén)的速度為_(kāi)_____(用題給字母表示)． (4)開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí)，細(xì)線另一端掛有6個(gè)鉤碼，由靜止釋放小車(chē)后細(xì)線上的拉力為F1，接著每次實(shí)驗(yàn)時(shí)將1個(gè)鉤碼移放到小車(chē)上，當(dāng)細(xì)線掛有3個(gè)鉤碼時(shí)細(xì)線上的拉力為F2，則F1________2F2(填“大于”“等于”或“小于”)． 圖9 (5)若每次移動(dòng)鉤碼后都從同一位置釋放小車(chē)，設(shè)擋光片(寬度為d，且d?L)與光電門(mén)的距離為L(zhǎng)，細(xì)線所掛鉤碼的個(gè)數(shù)為n，測(cè)出每次擋光片通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間為t，測(cè)出多組數(shù)據(jù)，并繪出n－圖像如圖9所示，已知圖線斜率為k，則當(dāng)?shù)?/p>

11、重力加速度為_(kāi)_______(用題給字母表示)． 答案精析 1．(1)反比　(2)消除小車(chē)與木板之間摩擦力造成的影響　(3)42.0 (4)小車(chē)乙的質(zhì)量m乙　0.2kg 2．(1)BC　(2)0.34　(3)①　0.5 解析　(1)平衡摩擦力就是讓小車(chē)在無(wú)拉力的作用下做勻速直線運(yùn)動(dòng)，讓小車(chē)重力沿斜面的分力等于小車(chē)受到的摩擦力．所以平衡時(shí)應(yīng)為：將不帶滑輪的木板一端適當(dāng)墊高，在不連砝碼及砝碼盤(pán)的情況下使小車(chē)恰好做勻速運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤； 為了使繩子拉力代替小車(chē)受到的合力，需要調(diào)節(jié)滑輪的高度，使細(xì)線與木板平行，故B正確； 使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，先接通電源后釋放小車(chē)，故C正確； 實(shí)驗(yàn)中小車(chē)的加

12、速度不是越大越好，加速度太大，紙帶打的點(diǎn)太少，不利于計(jì)算，故D錯(cuò)誤． (2)由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律得： x4－x1＝3aT2 x5－x2＝3aT2 x6－x3＝3aT2 聯(lián)立得：(x4＋x5＋x6)－(x1＋x2＋x3)＝9aT2 解得：a＝＝ ×10－2m/s2≈0.34 m/s2. (3)由題圖丙可知，當(dāng)F＝0時(shí)，a≠0.也就是說(shuō)當(dāng)繩子上沒(méi)有拉力時(shí)小車(chē)就有加速度，該同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中平衡摩擦力過(guò)大，即傾角過(guò)大，平衡摩擦力時(shí)木板的右端墊得過(guò)高．所以圖線①是在軌道右側(cè)抬高成為斜面情況下得到的．根據(jù)F＝ma得a－F圖像的斜率k＝，由題圖a－F圖像得圖像斜率k＝2，所以m＝0.5kg.

13、 3．(1)B　(2)1.60　(3)0.10　0.20?、? 解析　(1)在平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)使小車(chē)所受重力沿木板斜面方向的分力等于小車(chē)所受摩擦力，所以應(yīng)該取下砂桶，輕推小車(chē)后，小車(chē)能勻速下滑，B項(xiàng)正確． (2)將所得紙帶分為等時(shí)的兩大段，由逐差公式Δx＝aT2可知， 小車(chē)的加速度為： a＝cm/s2≈1.60 m/s2. (3)木板水平時(shí)，由牛頓第二定律F－f＝Ma得a＝F－， 結(jié)合題圖圖像可知，a＝0時(shí)，f＝F＝0.10N；當(dāng)F＝0時(shí)，＝ －0.50m/s2，所以M＝0.20kg.無(wú)論是否平衡摩擦力，a－F圖線的斜率都等于小車(chē)質(zhì)量的倒數(shù)，故正確完成實(shí)驗(yàn)步驟(1)所得到的實(shí)驗(yàn)圖

14、線應(yīng)過(guò)原點(diǎn)且與圖線①平行，所以應(yīng)是圖線②. 4．(1)B　(2)　(3)9.6 解析　(1)要探究光滑斜面上物體的加速度與物體質(zhì)量及斜面傾角的關(guān)系，由于有兩個(gè)變量，可采用控制變量法，B正確． (2)小車(chē)在光滑斜面上做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，由L＝at2可得a＝. (3)小車(chē)在光滑斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，其加速度a＝gsinα，a－sinα圖像的斜率表示重力加速度，得g＝9.6m/s2. 5．(1)4.0　(2)見(jiàn)解析圖　(3)0.25　0.2 解析　(1)根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式d＝at2得， a＝＝m/s2＝4.0 m/s2. (2)如圖所示 (3)根據(jù)F－μmg＝ma得a＝－μg，所以滑

15、塊運(yùn)動(dòng)的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖像的斜率等于滑塊質(zhì)量的倒數(shù)． 由圖像得加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖像的斜率k＝4，所以滑塊的質(zhì)量m＝0.25kg. 由圖像得，當(dāng)F＝0.5N時(shí)，滑塊剛要開(kāi)始滑動(dòng)，所以滑塊與長(zhǎng)木板間的最大靜摩擦力等于0.5N. 而最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力， 即μmg＝0.5N， 解得μ＝0.2. 6．(1)0.520　(2)不受　勻速　(3)　(4)小于　(5) 解析　(1)游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為5mm，游標(biāo)尺讀數(shù)為0.05×4mm＝0.20mm，則最終讀數(shù)為5.20mm＝0.520cm.(2)當(dāng)小車(chē)不受細(xì)線的拉力時(shí)，重力沿木板向下的分力若與摩擦力平衡，小車(chē)做勻速直線運(yùn)動(dòng)．(3)極短時(shí)間內(nèi)的平均速度等于瞬時(shí)速度的大小，則小車(chē)通過(guò)光電門(mén)的速度為.(4)當(dāng)細(xì)線掛有6個(gè)鉤碼時(shí)，對(duì)小車(chē)和鉤碼整體分析，a1＝＝0.6g，對(duì)小車(chē)分析，根據(jù)牛頓第二定律得F1＝Ma1＝4m×0.6g＝2.4mg，當(dāng)細(xì)線掛有3個(gè)鉤碼時(shí)，對(duì)整體分析，a2＝＝0.3g，對(duì)小車(chē)分析，根據(jù)牛頓第二定律得F2＝7ma2＝2.1mg，可知F1＜2F2.(5)小車(chē)通過(guò)光電門(mén)的速度v＝，根據(jù)v2＝2aL，得＝2aL，因?yàn)閍＝＝，代入解得n＝，圖線的斜率k＝，解得g＝. 8