hb82.探究加速度与物体质量物体受力的关系

第82节探究加速度与物体质量、物体受力的关系.吕叔湘中学庞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，在小车上安装一薄板，以增大空气对小车运动的阻力.szplg（1）往砝码盘中加入一小砝码，在释放小车（选填“之前”或“之后”）接通打点计时器的电源，在纸带上打出一系列的点.szplg（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：时间t/s00.501.001.502.002.50速度v/（m·s-1）0.120.190.230.260.280.29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，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-t图象简要阐述理由。答：（1）之前（2）（见右图）（3）同意。在v-t图象中，速度越大时，加速度越小，小车受到的合力越小，则小车受空气阻力越大。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。dyszplg（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___________，用DIS测小车的加速度。（2）改变所挂钩码的数量，多次重复测量。在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线（如图所示）。①分析此图线的OA段可得出的实验结论是_________________________________。dyszplg②（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（）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）①在质量不变的条件下，加速度与外力成正比，②C，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，加速度与外力成正比；由实验原理：mg=Ma得MFMmga，而实际上)mM(mga，可见AB段明显偏离直线是v/m∙s-10.501.01.52.02.53.0t/s0.100.050.200.150.300.25v/m∙s-10.501.01.52.02.53.0t/s0.100.050.200.150.300.25打点计时器小车砝码薄板位移传感器（发射器）位移传感器（接收器）小车轨道钩码0F/Na/ms-2AB由于没有满足Mm造成的。dyszplg3.2010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，记下弹簧秤的示数F0,以此表示滑动摩擦力的大小。再将木板放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧秤的示数F1，然后释放木板，并用秒表记下木板运动到PQ处的时间t。szplg①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是（一种即可）。②改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度a与弹簧秤示数F1的关系。下列图象能表示该同学实验结果的是。③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答：①22tda，保持F1不变，重复实验多次测量求平均值。②c③bc4.2007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）：①小车自斜面上方一固定点A1从静止开始下滑至斜面底端A2，记下所用的时间t②用米尺测量A1与A2之间的距离s，则小车的加速度a____________。dyszplg③用米尺A1相对于A2的高h。设小车所受重力为mg，则小车所受的合外力F＝________。④改变_________________，重复上述测量。dyszplg⑤以h为横坐标，2/1t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。dyszplg（2）在探究如何消除上述实验中摩擦阻力影响的过程中，某同学设计的方案是：①调节斜面倾角，使小车在斜面上匀速下滑。测量此时A1点相对于斜面底端A2的高度ho。abcd0F1a0F1a0F1a0F1aA1A2dPQMN②进行（1）中的各项测量。③计算与作图时用（h－ho）代替h。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________。dyszplg答：（1）②22ts③shmg④斜面倾角（或填h的数值）（2）Cdyszplg解：（１）②由于小车做初速度为零的匀加速运动，,ats221∴22tsa③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,shmgsinmgF④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θ0，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，mgsinθ0=μmgcosθ0，一旦改变了斜面倾角，则这时的摩擦力与重力的下滑分力就不能平衡，合理的意见是选项C。dyszplg5.2009年江苏卷11.（10分）“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示.dyszplg（1）在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示。计时器打点的时间间隔为0.02s.从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离。该小车的加速度a=______m/s2.（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车上。挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度。小车的加速度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）0.1960.3920.5880.7840.980加速度a（m·s-2）0.691.181.662.182.70请根据实验数据作出a-F的关系图像.（3）根据提供的实验数据作出的a-F图线不通过原点，请说明主要原因。dyszplg答：(1)0.16(0.15也算对)（2）（见右图）（3）未计入砝码盘的重力dyszplg解：（1）处理匀变速直线运动中所打出的纸带，求解加速度用公式Δx=at2，关键弄清公式中各个量的物理意义，Δx为连续相Oa/m∙s-2F/N第11题图甲打点计时器小车砝码砝码盘1第11题图乙3.523.683.83（单位：cm）234a/m∙s-20.22.02.53.01.51.00.500.40.60.81.01.2F/N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t=0.1s，Δx=（3.68-3.52）×10-2m，代入可得加速度a=0.16m/s2。也可以使用最后一段和第二段的位移差求解，得加速度a=0.15m/s2.（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/s2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，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。dyszplg