探究加速度与质量与合外力的关系实验题

【探究加速度与质量与合外力的关系实验题】在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中。（1）在研究物体的“加速度、作用力和质量”三个物理量的关系时，我们用实验研究了小车“在质量一定的情况下，加速度和作用力的关系”；又研究了“在作用力一定的情况下，加速度和质量之间的关系”。这种研究物理问题的科学方法是_____；A．建立理想模型的方法B．控制变量法C．等效替代法D．类比法（2）研究作用力一定时加速度与质量成反比的结论时，下列说法中正确的是_____。A.平衡摩擦力时，应将装砂的小桶用细绳通过定滑轮系在小车上B.每次改变小车质量时，要重新平衡摩擦力C.实验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源D.在小车中增减砝码，应使小车和砝码的质量远大于砂和小桶的总质量（3）某次实验中得到一条纸带，如图所示，从比较清晰的点起，每5个计时点取一个计数点，分别标明0、l、2、3、4……，量得0与1两点间距离x1=30mm，1与2两点间距离x2=36mm，2与3两点间距离x3=42mm，3与4两点间的距离x4=48mm，则小车在打计数点2时的瞬时速度为_____m/s，小车的加速度为_____m/s2。（4）某同学测得小车的加速度a和拉力F的数据如下表所示：（小车质量保持不变）①根据表中的数据在坐标图上作出a-F图象；②图线不过原点的原因可能是________________________；③图中的力F理论上指_____，而实验中却用_____表示。（选填字母符号）A．砂和砂桶的重力B．绳对小车的拉力答案：（1）B（2）D（3）0.39，0.6（4）①如下图所示②没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够③B，A“探究加速度与力的关系”的实验装置如图。（1）本实验中使用的电火花计时器，使用________（选填“直流”或“交流”）电源。已知电火花计时器打点的时间间隔为0.02s，每五个点取一个计数点，则相邻两计数点间的时间间隔为________s。（2）下图为某同学在平衡摩擦力后中打出的一条纸带，为了求出小车的加速度，他量出相邻两计数点间的距离。其中打计数点2时小车的速度为__________m/s，小车的加速度a=_________m/s2。（3）为减小实验误差，盘和砝码的质量应比小车的质量___________（选填“小”或“大”）得多。（4）改变砂和砂桶质量，重新测出对应的加速度，多次测量后得到小车的加速度a和拉力F的数据如表（小车质量保持不变）。①根据表中的数据在坐标图上作出a-F图像；②由图像得到的实验结论是__________________。答案：（1）交流，0.1（2）0.215，0.5（3）小（4）①图“略”②小车的质量不变时，小车的加速度与它所受的力成正比在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”活动中：某同学设计了如图a的实验装置简图，A为小车，B为电火花计时器，C为砂桶，D为一端带有定滑轮的长方形木板，实验中认为细绳对小车拉力F等于砂桶和砂的总重量。（1）图b是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是计数点，每相邻两计数点间还有4个打点（图中未标出），计数点间的距离如图所示。根据图中数据完成表格中空白处。（2）由（1）中的数据在图c中作出速度-时间图象并由图象求出小车的加速度a=_____________m/s2（保留3位有效数字）。（3）在“探究加速度与力的关系”时，保持小车的质量不变，改变砂和砂桶的质量，该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F的图线如图d，则：①图中的直线不过原点的原因是__________________________。②图中的力F理论上指_____________，而实验中却用_____________表示。（选填字母符号）A．砂和砂桶的重力B．绳对小车的拉力③此图中直线发生弯曲的原因是__________________________。答案：（1）0.264（2）0.493～0.497（3）①平衡摩擦力时木板的右端垫得过高②B，A③随着F的增大不再满足沙桶质量远小于小车质量mM(1)如图为某同学所安装的“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置，在图示状态下开始做实验。该同学在装置和操作中的主要错误有：________________________________________________________________________。(至少写出两处)(2)在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，为了使小车受到合外力等于砂和砂桶的总重力，通常采用如下两个措施：a．平衡摩擦力：将长木板无滑轮的一端下面垫一小木块，反复移动木块的位置，直到小车在砂桶的拉动下带动纸带与小车一起做匀速直线运动；b．调整砂的多少，使砂和砂桶的总质量m远小于小车和砝码的总质量M。①以上哪一个措施中有错误？有何重大错误？答：________________________________________________________________________②在改正了上述错误之后，保持小车及砝码的总质量M不变，反复改变砂的质量，并测得一系列数据，结果发现小车受到的合外力(砂桶及砂的总重量)与加速度的比值略大于小车及砝码的总质量M。经检查发现滑轮非常光滑，打点计时器工作正常，且事先基本上平衡了摩擦力。那么出现这种情况的主要原因是什么？答：_________________________________________________________________。答案：(1)主要错误有：①长木板右端未垫高以平衡摩擦力；②打点计时器用的是直流电源；③牵引小车的细线没有与木板平行；④开始实验时，小车离打点计时器太远(2)①a中平衡摩擦力时，不应用小桶拉动小车做匀速运动，应让小车自身的重力沿斜面方向的分力来平衡摩擦力②由于砂桶及砂向下加速，处于失重状态，拉小车的合外力Fmg，而处理数据时又将F按等于mg处理，因此，M＝在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”活动中：某同学设计了如图a的实验装置简图，A为小车，B为电火花计时器，C为钩码，D为一端带有定滑轮的长方形木板，实验中认为细绳对小车拉力F等于钩码的总重量。（1）图b是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是计数点，每相邻两计数点间还有4个打点（图中未标出），计数点间的距离如图所示。根据图中数据完成表格中空白处。（2）由（1）中的数据在图c中作出速度-时间图象并由图象求出小车的加速度a=____________m/s2。（保留3位有效数字）（3）在“探究加速度与力的关系”时，保持小车的质量不变，改变砝码的个数，该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F的图线如图d，该图线不通过坐标原点，则开始实验前他应采取的做法是[]A．将木板上不带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动B．将木板上不带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动C．将木板上不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动D．将木板上不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀加速运动答案：（1）0.264（2）0.500，（3）C在探究加速度与力、质量的关系实验中，采用如图a所示的实验装置，把附有滑轮的长木板平放在水平的实验桌上。小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车所受拉力用F表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带由打点计时器打上的点计算出。（1）如图b为甲同学根据测量数据作出的a－F图线，图线不过原点的原因是________________________________，若使图线过原点应对实验装置采取的改进方法是____________________________。（2）乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a－F图线如图c所示，两个同学做实验时取值不同的物理量是________________________________。（3）在处理数据时，总是把托盘和砝码的重力当作小车所受合力。而实际上小车所受合力比托盘和砝码的重力要________一些（选填“大”或“小”）。因此，为使实验结论的可信度更高一些，应使托盘和砝码的总质量尽可能________一些（选填“大”或“小”）。答案：（1）没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够，将木板右端垫起适当高度（2）小车及车上的砝码的总质量不同（3）小，小在“研究牛顿运动定律的实验”中，某同学选用的实验装置如图所示。（1）在水平实验桌上放置一端有定滑轮的长木板，将不带定滑轮的一端适当垫起的目的是________________________________________________________________________。（2）请指出这位同学实验装置中的三处错误：A．________________________________________________________________________；B．________________________________________________________________________；C．________________________________________________________________________。答案：（1）平衡摩擦力或重力沿木板向下的分力与摩擦力平衡。（2）小车没有紧靠打点计时器；拉小车的细线与木板不平行；滑轮没有伸出桌边沿，致使悬线碰桌边沿；打点计时器工作电源接错为直流电源。（答案不唯一）在《探究加速度与力、质量的关系》实验中。（1）在验证实验中实验仪器有：砂桶和砂子，小车和砝码，带滑轮的长木板，打点计时器和纸带复写纸片，除了以上仪器外，还需要的仪器有[]A．秒表B．弹簧测力计C．毫米刻度尺D．天平E．低压直流电源F．低压交流电源（2）在实验中，以下做法正确的是[]A．平衡摩擦力时，应将重物用细绳通过定滑轮系在小车上B．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力C．实验时，先放开小车，后接通电源D．“重物的质量远小于小车的质量”这一条件如不满足，对探究过程也不会产生影响（3）在这一实验中，有两位同学通过测量，分别作出a一F图象，如图中的A、B线所示；试分析：A线不通过坐标原点的原因是：_______；B线不通过坐标原点的原因是：______。C线发生弯曲的原因是：__________________________________________。答案：（1）BCDF（2）B（3）A线在F轴上有一定的截距，表明F达到一定的值后小车才开始有加速度，这是没有平衡摩擦力，或平衡摩擦力不够引起的；B线在a轴上有一定的截距，表明F为0即不加F时小车已经有了一定的加速度，这是平衡摩擦力时木板倾角θ太大，即平衡摩擦力过度引起的。C线是当砂桶质量m增大到较大时，不满足小车质量引起的。贝贝和晶晶在探究加速度与力、质量的关系的过程中分别采用了以下方案：两人都在水平桌面上放上一端带有定滑轮的长木板，在将相同质量的滑块放在木板上后，贝贝在滑块上用绳子连接重物A；晶晶则直接在滑块上施加竖直向下的拉力F。重物A的重力和拉力F大小相同，如图甲所示。不计滑块与长木板间的摩擦，也不计绳的质量及绳与滑轮间的摩擦，若m1运动的加速度为a1，m2运动的加速度为a2，那么：(1)a1和a2的大小关系是___________；(2)在上面的探究过程中，若滑块与长木板间的摩擦不能忽略，贝贝的方案中如何才能将实验误差减小，请你至少说出两条：①______________________；②______________________。(3)若贝贝通过改变拉绳的重物A的质量进行多次实验，并根据记录的实验数据描出如图乙所示的F-a图象，则该图象表明贝贝实验中可能存在的问题是______________________。答案：(1)a1＜a2(2)①将木板的左端垫高以平衡摩擦力；②让滑块的质量远大于重物A的质量(3)木板左端垫得太低，摩擦力平衡不