第2节 科学探究:加速度与力、质量的关系必备知识基础练1.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,采用如图甲所示的装置。甲(1)本实验应用的实验方法是 。(填字母) A.控制变量法 B.假设法 C.理想实验法(2)下列说法正确的是 。 A.在探究加速度与质量的关系时,应改变拉力的大小B.在探究加速度与外力的关系时,应该改变小车的质量C.在探究加速度a与质量m的关系时,为了直观判断二者间的关系,应作出a-1m图像D.当小车的质量远大于托盘和砝码的总质量时,才能近似认为细线对小车的拉力大小等于托盘和砝码受到的总重力大小(3)某同学测得小车的加速度a和拉力F的数据见下表。(小车质量保持不变)F/N0.200.300.400.500.60a/(m·s-2)0.100.200.280.400.50①根据表中的数据在坐标图上作出a-F图像。乙②图线不过原点的原因可能是 。 (4)图线(或延长线)与F轴截距的物理意义是 。
2.某同学探究小车加速度与力的关系的实验装置如图甲所示,他将光电门固定在水平轨道上的B点,用不同重物通过细线拉同一小车,每次小车都从同一位置A由静止释放。 甲(1)若遮光条的宽度d=4.7mm,实验时将小车从图示位置由静止释放,由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间Δt,则小车经过光电门时的速度v= 。(用字母表示) (2)测出多组重物的质量m和对应遮光条通过光电门的时间Δt,通过描点作出线性图像,研究小车加速度与力的关系,处理数据时应作出 图像。 A.Δt-mB.Δt2-mC.1Δt-mD.1Δt2-m(3)有一位同学通过实验测量作出的图线如图乙所示,试分析:乙①图线不通过坐标原点的原因是 ; ②图线上部弯曲的原因是 。 关键能力提升练3.“研究小车加速度与力关系”的实验装置如图甲所示。木板置于水平桌面上,一端系有沙桶的细绳通过滑轮与拉力传感器相连,拉力传感器可显示所受的拉力大小F,改变桶中沙的质量多次实验。完成下列问题:甲(1)实验中需要 。
A.测量沙和沙桶的总质量B.保持细线与长木板平行C.保持小车的质量不变D.满足沙和沙桶的总质量远小于小车的质量(2)实验中得到一条纸带,相邻计数点间有四个点未标出,各计数点到A点的距离如图乙所示。电源的频率为50Hz,则打B点时小车速度大小为 m/s,小车的加速度大小为 m/s2。 (3)实验中描绘出a-F图像如图丙所示,图像不过坐标原点的原因是 。 4.某物理课外小组利用图甲中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系。如图所示,置于实验台上的长木板水平放置,其右端固定一轻滑轮,轻绳跨过滑轮,一端与放在木板上的小车相连,另一端可悬挂钩码。本实验中可用的钩码共有N=5个,每个质量均为0.010kg。实验步骤如下:甲(1)将5个钩码全部放入小车中,在长木板左下方垫上适当厚度的小物块,使小车(和钩码)可以在木板上匀速下滑。(2)将n(依次取n=1,2,3,4,5)个钩码挂在轻绳右端,其余N-n个钩码仍留在小车内;用手按住小车并使轻绳与木板平行。释放小车,同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s,绘制s-t图像,经数据处理后可得到相应的加速度a。(3)对应于不同的n的a值见下表。n=2时的s-t图像如图乙所示:由图乙求出此时小车的加速度(保留2位有效数字),将结果填入下表。n12345a/(m·s-2)0.200.580.781.00
乙(4)利用表中的数据在图丙中补齐数据点,并作出a-n图像。从图像可以看出:当物体质量一定时,物体的加速度与其所受的合外力成正比。丙(5)利用a-n图像求得小车(空载)的质量为 kg。(保留2位有效数字,重力加速度g取9.8m/s2) (6)若以“保持木板水平”来代替步骤(1),下列说法正确的是 (填入正确选项前的标号) A.a-n图像不再是直线B.a-n图像仍是直线,但该直线不过原点C.a-n图像仍是直线,但该直线的斜率变大第2节 科学探究:加速度与力、质量的关系1.解析(1)实验采用了控制变量法,即先保证物体质量不变,研究加速度与合力的关系;再保证物体合力不变,研究加速度与质量的关系。(2)探究a与m关系时,保持F不变,改变m大小;探究a与F关系时,保持m不变,改变F大小,A、B错误。a-1m关系图像为过原点的直线,作出这个图像容易证明a与m成反比,C正确。只有小车的质量远大于托盘与砝码的总质量,托盘与砝码受到的总重力才约等于小车受到的合力,D正确。
(3)①作出的a-F图像如图所示。②由a-F图像可知,当力F
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