2023高中物理步步高大一輪 第三章 實(shí)驗(yàn)四　探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系

1、實(shí)驗(yàn)四探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系目標(biāo)要求1.理解實(shí)驗(yàn)的原理，明確實(shí)驗(yàn)過(guò)程并能進(jìn)行數(shù)據(jù)處理.2.了解實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行誤差分析.3.能對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新改進(jìn)實(shí)驗(yàn)技能儲(chǔ)備1實(shí)驗(yàn)原理(1)保持質(zhì)量不變，探究加速度跟合外力的關(guān)系(2)保持合外力不變，探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系(3)作出aF圖像和aeq f(1,m)圖像，確定a與F、m的關(guān)系2實(shí)驗(yàn)器材小車、槽碼、細(xì)繩、一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板、墊木、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、學(xué)生電源、導(dǎo)線、紙帶、天平、刻度尺、坐標(biāo)紙3實(shí)驗(yàn)過(guò)程(1)測(cè)量：用天平測(cè)量槽碼的質(zhì)量m和小車的質(zhì)量m.(2)安裝：按照如圖所示裝置把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，只是不把懸掛槽碼的細(xì)繩系在小車上(即

2、不給小車牽引力)(3)補(bǔ)償阻力：在長(zhǎng)木板不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木塊，使小車能勻速下滑(4)操作：槽碼通過(guò)細(xì)繩繞過(guò)定滑輪系于小車上，先接通電源后放開小車，斷開電源，取下紙帶，編號(hào)碼保持小車的質(zhì)量m不變，改變槽碼的質(zhì)量m，重復(fù)步驟.在每條紙帶上選取一段比較理想的部分，計(jì)算加速度a.描點(diǎn)作圖，作aF的圖像保持槽碼的質(zhì)量m不變，改變小車質(zhì)量m，重復(fù)步驟和，作aeq f(1,m)圖像4數(shù)據(jù)處理(1)利用逐差法或vt圖像法求a.(2)以a為縱坐標(biāo)，F(xiàn)為橫坐標(biāo)，描點(diǎn)、畫線，如果該線為過(guò)原點(diǎn)的直線，說(shuō)明a與F成正比(3)以a為縱坐標(biāo)，eq f(1,m)為橫坐標(biāo)，描點(diǎn)、畫線，如果該線為過(guò)原點(diǎn)的直線，就能

3、判定a與m成反比5注意事項(xiàng)(1)開始實(shí)驗(yàn)前首先補(bǔ)償阻力：適當(dāng)墊高木板不帶定滑輪的一端，使小車的重力沿斜面方向的分力正好補(bǔ)償小車和紙帶受到的阻力在補(bǔ)償阻力時(shí)，不要把懸掛槽碼的細(xì)繩系在小車上，讓小車?yán)┻^(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶勻速運(yùn)動(dòng)(2)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不用重復(fù)補(bǔ)償阻力(3)實(shí)驗(yàn)必須保證的條件：mm.(4)一先一后一按：改變拉力或小車質(zhì)量后，每次開始時(shí)小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并應(yīng)先接通電源，后釋放小車，且應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前按住小車6誤差分析(1)實(shí)驗(yàn)原理不完善：本實(shí)驗(yàn)用槽碼的總重力mg代替小車的拉力，而實(shí)際上小車所受的拉力要小于槽碼的總重力(2)補(bǔ)償阻力不準(zhǔn)確、質(zhì)量測(cè)量不準(zhǔn)確、計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離測(cè)量不準(zhǔn)確、紙

4、帶和細(xì)繩不嚴(yán)格與木板平行都會(huì)引起誤差考點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)例1某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，研究小車質(zhì)量不變時(shí)，其加速度a與所受合力F的關(guān)系(1)在補(bǔ)償阻力這步操作中，_(選填“需要”或“不需要”)通過(guò)細(xì)繩把砂桶掛在小車上(2)實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶如圖乙所示，相鄰的兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有 4 個(gè)點(diǎn)未畫出，用毫米刻度尺測(cè)量出來(lái)的數(shù)據(jù)已在圖中標(biāo)出已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為 0.02 s，則該小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小為_ m/s2(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(3)該實(shí)驗(yàn)小組把砂和砂桶的總重力當(dāng)成小車的合力F，根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)，采用圖像法處理數(shù)據(jù)，畫出aF圖像如圖丙所示，發(fā)現(xiàn)圖線上端彎曲，其原因可能是_.(

5、4)關(guān)于本實(shí)驗(yàn)存在的誤差，以下說(shuō)法正確的是_A在圖乙中，每個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)均存在偶然誤差 B把砂和砂桶的總重力當(dāng)成小車的合力導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)中存在系統(tǒng)誤差 C實(shí)驗(yàn)中用圖像法處理數(shù)據(jù)可以減少系統(tǒng)誤差答案(1)不需要(2)0.39(3)小車質(zhì)量沒(méi)有遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于砂和砂桶的總質(zhì)量(4)AB解析(1)在補(bǔ)償阻力這步操作中，不需要通過(guò)細(xì)繩把砂桶掛在小車上(2)相鄰的兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有 4 個(gè)點(diǎn)未畫出，則T0.1 s；根據(jù)xaT2可得該小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小為aeq f(x35x13,4T2)eq f(0.153 70.069 10.069 1,40.12) m/s20.39 m/s2(3)圖線上端彎曲，其原因可能是小車質(zhì)量沒(méi)有

6、遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于砂和砂桶的總質(zhì)量(4)在題圖乙中，每個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)均存在偶然誤差，選項(xiàng)A正確；因砂和砂桶加速下降，失重，則細(xì)繩的拉力小于砂和砂桶的總重力，即把砂和砂桶的總重力當(dāng)成小車的合力導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)中存在系統(tǒng)誤差，選項(xiàng)B正確；實(shí)驗(yàn)中用圖像法處理數(shù)據(jù)可以減少偶然誤差，選項(xiàng)C錯(cuò)誤例2用如圖所示的裝置驗(yàn)證牛頓第二定律(1)除了圖中所給器材以及交流電源和導(dǎo)線外，在下列器材中，還必須使用的兩種器材是_(選填正確選項(xiàng)的字母)A秒表 B天平(含砝碼)C彈簧測(cè)力計(jì) D刻度尺(2)實(shí)驗(yàn)前補(bǔ)償阻力的做法是：把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，先不掛重物，將小車放在木板上，后面固定一條紙帶，紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器用墊塊把木板一端墊高，接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，

7、讓小車以一定初速度沿木板向下運(yùn)動(dòng)，并不斷調(diào)節(jié)木板的傾斜度，直到小車拖動(dòng)紙帶沿木板做_運(yùn)動(dòng)(3)為使砂桶和砂的總重力在數(shù)值上近似等于小車運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的拉力，需滿足的條件是砂桶及砂的總質(zhì)量_小車的總質(zhì)量(選填“遠(yuǎn)大于”“遠(yuǎn)小于”或“近似等于”)(4)實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶的一部分如圖所示紙帶上標(biāo)出了連續(xù)的3個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有標(biāo)出打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在頻率為50 Hz的交流電源上則打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)，小車的速度vB_ m/s.多測(cè)幾個(gè)點(diǎn)的速度作出vt圖像，就可以算出小車的加速度(5)為研究加速度和力的關(guān)系，要保證_的總質(zhì)量不變，改變砂桶內(nèi)砂的質(zhì)量，重復(fù)做幾次實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)研究

8、加速度和力的關(guān)系(6)在研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，要保證砂和砂桶的質(zhì)量不變?nèi)羯昂蜕巴暗馁|(zhì)量m與小車的總質(zhì)量M間的關(guān)系不滿足第(3)問(wèn)中的條件，由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出a和eq f(1,Mm)的圖線，則圖線應(yīng)如圖中的_所示(選填正確選項(xiàng)的字母)答案(1)BD(2)勻速直線(3)遠(yuǎn)小于(4)0.44(0.430.45)(5)小車(6)C解析(1)利用天平測(cè)量質(zhì)量，利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以計(jì)時(shí)，打出的紙帶需測(cè)量長(zhǎng)度求加速度，所以需要天平和刻度尺，A、C錯(cuò)誤，B、D正確(2)補(bǔ)償阻力是使小車拖動(dòng)紙帶在木板上做勻速直線運(yùn)動(dòng)(3)為了使砂桶及砂的重力近似等于拉力，需要砂桶及砂的總質(zhì)量要遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量(4)由中間時(shí)刻的

9、瞬時(shí)速度等于整個(gè)過(guò)程的平均速度，可得vBeq f(AC,2T)eq f(13.304.50102,0.2) m/s0.44 m/s(5)探究加速度a與外力F的關(guān)系時(shí)，需要保持小車的總質(zhì)量恒定不變(6)在研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)， 由于平衡了摩擦力，所以圖像過(guò)原點(diǎn)，且分別對(duì)小車和砂桶及砂受力分析，由牛頓第二定律可得mgFTma，F(xiàn)TMa，解得 mg(Mm)a，整理解得aeq f(mg,Mm)，因?yàn)楸ＷC了砂和砂桶的質(zhì)量不變，所以由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出aeq f(1,Mm)的圖線，不會(huì)發(fā)生彎曲，故選C.考點(diǎn)二探索創(chuàng)新實(shí)驗(yàn) 考向1實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新例3為了探究物體質(zhì)量一定時(shí)加速度與力的關(guān)系，甲、乙兩同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖

10、所示的實(shí)驗(yàn)裝置其中M為帶滑輪的小車的質(zhì)量，m為砂和砂桶的質(zhì)量，m0為滑輪的質(zhì)量力傳感器可測(cè)出輕繩中的拉力大小(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，一定要進(jìn)行的操作是_；A將帶滑輪的長(zhǎng)木板右端墊高，以補(bǔ)償阻力B用天平測(cè)出砂和砂桶的質(zhì)量C小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時(shí)記錄力傳感器的示數(shù)D為減小誤差，實(shí)驗(yàn)中一定要保證砂和砂桶的質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M(2)甲同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中得到如圖所示的一條紙帶(相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫出)，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器采用的是頻率為50 Hz的交流電，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度為_ m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)；(3)甲同學(xué)以力傳感器的示數(shù)F為橫坐標(biāo)，加速度a為縱

11、坐標(biāo)，畫出的aF圖像(如圖)是一條直線，圖線與橫坐標(biāo)軸的夾角為，求得圖線的斜率為k，則小車的質(zhì)量為_；(填寫字母)A.eq f(1,tan ) B.eq f(1,tan )m0C.eq f(2,k)m0 D.eq f(2,k)(4)乙同學(xué)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)作出如圖所示的aF圖線，該同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)存在的問(wèn)題是_(填寫字母)A先釋放小車，后接通電源B砂和砂桶的質(zhì)量m沒(méi)有遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量MC平衡摩擦力時(shí)木板沒(méi)有滑輪的一端墊得過(guò)高D沒(méi)有補(bǔ)償阻力或補(bǔ)償阻力不夠答案(1)AC(2)2.00(3)C(4)D解析(1)用力傳感器測(cè)出拉力，從而表示小車受到的合外力，故需要將帶滑輪的長(zhǎng)木板右端墊高，以補(bǔ)償阻力，故A正確；

12、拉力可以由力傳感器測(cè)出，不需要用天平測(cè)出砂和砂桶的質(zhì)量，也就不需要使小桶(包括砂)的質(zhì)量遠(yuǎn)小于車的總質(zhì)量，故B、D錯(cuò)誤；使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放小車，故C正確(2)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)推論xaT2，依據(jù)逐差法，可得aeq f(x4x5x6x1x2x3,9T2)2.00 m/s2(3)由牛頓第二定律，對(duì)小車分析有2F(Mm0)a，整理得aeq f(2,Mm0)F，由圖像得keq f(2,Mm0)解得Meq f(2,k)m0，故選C.(4)如題圖所示，當(dāng)拉力達(dá)到一定數(shù)值時(shí)才產(chǎn)生了加速度，說(shuō)明沒(méi)有補(bǔ)償阻力或沒(méi)有完全補(bǔ)償阻力，故選D.例4(2021湖南卷11)某實(shí)驗(yàn)小組利用圖(

13、a)所示裝置探究加速度與物體所受合外力的關(guān)系主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)量墊塊厚度h，示數(shù)如圖(b)所示，h_ cm；(2)接通氣泵，將滑塊輕放在氣墊導(dǎo)軌上，調(diào)節(jié)導(dǎo)軌至水平；(3)在右支點(diǎn)下放一墊塊，改變氣墊導(dǎo)軌的傾斜角度；(4)在氣墊導(dǎo)軌合適位置釋放滑塊，記錄墊塊個(gè)數(shù)n和滑塊對(duì)應(yīng)的加速度a；(5)在右支點(diǎn)下增加墊塊個(gè)數(shù)(墊塊完全相同)，重復(fù)步驟(4)，記錄數(shù)據(jù)如下表：n123456a/(ms2)0.0870.1800.2600.4250.519根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖(c)上描點(diǎn)，繪制圖線如果表中缺少的第4組數(shù)據(jù)是正確的，其應(yīng)該是_m/s2(保留三位有效數(shù)字)答案(1)1.02(5)見解析圖

14、0.343(0.3410.345)解析(1)墊塊的厚度為h1 cm20.1 mm1.02 cm(5)繪制圖線如圖；根據(jù)mgeq f(nh,l)ma可知a與n成正比關(guān)系，則根據(jù)圖像可知，斜率keq f(0.6,7)eq f(a4,4)解得a40.343 m/s2. 考向2實(shí)驗(yàn)方案的創(chuàng)新例5(2020浙江7月選考17(1)做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)，圖甲是教材中的實(shí)驗(yàn)方案；圖乙是拓展方案，其實(shí)驗(yàn)操作步驟如下：()掛上托盤和砝碼，改變木板的傾角，使質(zhì)量為M的小車拖著紙帶沿木板勻速下滑；()取下托盤和砝碼，測(cè)出其總質(zhì)量為m，讓小車沿木板下滑，測(cè)出加速度a；()改變砝碼質(zhì)量和木板傾角，多次測(cè)

15、量，通過(guò)作圖可得到aF的關(guān)系實(shí)驗(yàn)獲得如圖所示的紙帶，計(jì)數(shù)點(diǎn)a、b、c、d、e、f間均有四個(gè)點(diǎn)未畫出，則在打d點(diǎn)時(shí)小車的速度大小vd_ m/s(保留兩位有效數(shù)字)；需要滿足條件Mm的方案是_(選填“甲”“乙”或“甲和乙”)；在作aF圖像時(shí)，把mg作為F值的是_(選填“甲”“乙”或“甲和乙”)答案0.19(0.180.19均可)甲甲和乙解析由題意知小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，故vdeq f(xce,2T)，將xce(36.1032.40) cm3.70 cm，T0.1 s代入得vd0.19 m/s甲實(shí)驗(yàn)方案中：繩的拉力F滿足：FMa，且mgFma，則Feq f(mg,1f(m,M)，只有mM時(shí)，F(xiàn)才近似

16、等于mg，故以托盤與砝碼的重力表示小車的合外力，需滿足mM.乙實(shí)驗(yàn)方案中：小車在斜面上勻速下滑，小車受繩的拉力及其他力的合力為零，且繩的拉力大小等于托盤與砝碼的重力，取下托盤及砝碼，小車所受的合外力大小等于托盤與砝碼的重力mg，不需要滿足mM.兩個(gè)實(shí)驗(yàn)方案都可把mg作為F值 考向3實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡膭?chuàng)新例6(2019全國(guó)卷22)如圖，某同學(xué)設(shè)計(jì)了測(cè)量鐵塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)所用器材有：鐵架臺(tái)、長(zhǎng)木板、鐵塊、米尺、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、頻率50 Hz的交流電源、紙帶等回答下列問(wèn)題：(1)鐵塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)_(用木板與水平面的夾角、重力加速度g和鐵塊下滑的加速度a表示)(2)某次實(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)整木板與水平面

17、的夾角使30.接通電源，開啟打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，釋放鐵塊，鐵塊從靜止開始沿木板滑下多次重復(fù)后選擇點(diǎn)跡清晰的一條紙帶，如圖所示圖中的點(diǎn)為計(jì)數(shù)點(diǎn)(每?jī)蓚€(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出)重力加速度為9.80 m/s2.可以計(jì)算出鐵塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為_(結(jié)果保留2位小數(shù))答案(1)eq f(gsin a,gcos )(2)0.35解析(1)對(duì)鐵塊受力分析，由牛頓第二定律有mgsin mgcos ma，解得eq f(gsin a,gcos ).(2)兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔T5eq f(1,50) s0.10 s，由逐差法和xaT2可得aeq f(x5x6x7x1x2x3,12T2)1.97 m/s2

18、，代入eq f(gsin a,gcos )，解得0.35.課時(shí)精練1(2022江蘇蘇州市調(diào)研)“探究加速度與力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示(1)實(shí)驗(yàn)的五個(gè)步驟如下：A將紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器并將一端固定在小車上；B把細(xì)線的一端固定在小車上，另一端通過(guò)定滑輪與小桶相連；C用阻力補(bǔ)償法測(cè)合力，讓小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)；D接通電源后釋放小車，小車在細(xì)線拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng)，測(cè)出小桶(和砂)的重力mg，作為細(xì)線對(duì)小車的拉力F，利用紙帶測(cè)量出小車的加速度a；E更換紙帶，改變小桶內(nèi)砂的質(zhì)量，重復(fù)步驟D的操作按照實(shí)驗(yàn)原理，這五個(gè)步驟的先后順序應(yīng)該為：_(將序號(hào)排序)(2)實(shí)驗(yàn)中打出的某一條紙帶如圖乙所示相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔

19、是0.1 s，由此可以算出小車運(yùn)動(dòng)的加速度是_ m/s2.(3)利用測(cè)得的數(shù)據(jù)，可得到小車質(zhì)量M一定時(shí)，運(yùn)動(dòng)的加速度a和所受拉力F(Fmg，m為砂和小桶質(zhì)量，g為重力加速度)的關(guān)系圖像(如圖丙所示)拉力F較大時(shí)，aF圖線明顯彎曲，產(chǎn)生誤差若不斷增加砂桶中砂的質(zhì)量，aF圖像中各點(diǎn)連成的曲線將不斷延伸，那么加速度a的趨向值為_(用題中出現(xiàn)物理量表示)為避免上述誤差可采取的措施是_A每次增加桶內(nèi)砂子的質(zhì)量時(shí)，增幅小一點(diǎn)B測(cè)小車的加速度時(shí)，利用速度傳感器代替紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 C將無(wú)線力傳感器捆綁在小車上，再將細(xì)線連在力傳感器上，用力傳感器讀數(shù)代替砂和小桶的重力D在增加桶內(nèi)砂子質(zhì)量的同時(shí)，在小車上增加砝

20、碼，確保砂和小桶的總質(zhì)量始終遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量答案(1)ACBDE(2)1.46(3)gC解析(1)按照實(shí)驗(yàn)原理，這五個(gè)步驟的先后順序應(yīng)該為ACBDE.(2)根據(jù)xaT2可知aeq f(8.624.24102,30.12) m/s21.46 m/s2.(3)因?yàn)樯昂托⊥暗闹亓υ谶@個(gè)實(shí)驗(yàn)中充當(dāng)小車所受到的合力，當(dāng)砂和小桶的重力非常大時(shí)，它將帶動(dòng)小車近似做加速度為g的勻加速運(yùn)動(dòng)當(dāng)砂的數(shù)量增大到一定程度時(shí)aF圖線明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是所掛小桶和砂的總質(zhì)量太大，而我們把用小桶和砂所受重力作為小車所受的拉力，所以消除此誤差可采取的簡(jiǎn)便且有效的措施應(yīng)該測(cè)量出小車所受的拉力，即在小桶和砂

21、與細(xì)線之間放置一力傳感器，得到力F的數(shù)值，再作出小車運(yùn)動(dòng)的加速度a和力傳感器讀數(shù)F的關(guān)系圖像，故選C.2用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量木塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù).把左端帶有滑輪的長(zhǎng)木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，載有砝碼的木塊右端連接穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，左端連接細(xì)線，細(xì)線繞過(guò)定滑輪掛有槽碼，木塊在槽碼的牽引下運(yùn)動(dòng)通過(guò)紙帶測(cè)量木塊的加速度，并測(cè)出木塊與砝碼的總質(zhì)量M，槽碼的總質(zhì)量m，計(jì)算木塊與木板之間的摩擦力Ff.改變M和m進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)(1)下列實(shí)驗(yàn)操作步驟，正確順序是_釋放木塊接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源將木板固定在水平桌面上調(diào)節(jié)滑輪高度使細(xì)線與木板平行將紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔并固定在木塊上(2)實(shí)驗(yàn)打出的一段紙帶

22、如圖所示，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50 Hz，則木塊的加速度為_ m/s2.(3)甲同學(xué)測(cè)得的數(shù)據(jù)見下表：M/kg0.7000.6000.5000.4000.300Ff/N2.482.181.801.501.16請(qǐng)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在圖方格紙上作出FfM圖像(4)已知重力加速度g9.80 m/s2，可求得該木塊與木板的動(dòng)摩擦因數(shù)_.(5)乙同學(xué)用(3)問(wèn)表中的數(shù)據(jù)逐一計(jì)算出每次測(cè)量的值，取其平均值作為測(cè)量結(jié)果他發(fā)現(xiàn)該值比甲同學(xué)在(4)問(wèn)中得出的值大你認(rèn)為哪位同學(xué)的結(jié)果更準(zhǔn)確，請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明理由_.答案(1)(2)0.23(3)見解析圖(4)0.33(0.320.34)(5)見解析解析(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，將木

23、板固定在水平桌面上，接著將紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔并固定在木塊上，然后把細(xì)線拴在木塊上，使細(xì)線跨過(guò)定滑輪并掛上槽碼，調(diào)節(jié)滑輪高度使細(xì)線與木板平行再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，接著釋放木塊最后關(guān)閉電源，取下紙帶故正確順序是.(2)由逐差法得aeq f(xOExOCxOC,2T2)0.23 m/s2.(3)根據(jù)表中數(shù)據(jù)描點(diǎn)連線如圖所示(4)由滑動(dòng)摩擦力公式得FfgM，可知FfM圖線的斜率為g，則keq f(Ff,M)eq f(2.40.2,0.680)g，解得0.33.(5)用圖像法求，需要連線，連線時(shí)盡量讓更多的點(diǎn)在線上，偏離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)，說(shuō)明有問(wèn)題，可以舍去但乙同學(xué)通過(guò)求平均值就做不到這一點(diǎn)，因此甲

24、同學(xué)的結(jié)果更準(zhǔn)確3(2022黑龍江齊齊哈爾市高三模擬)某同學(xué)用如圖甲所示裝置探究“加速度與合外力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)，按要求完成下列問(wèn)題：(1)實(shí)驗(yàn)中為了減小誤差，下列做法正確的是_A調(diào)節(jié)連接小車的輕繩至水平B鉤碼質(zhì)量要遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量C平衡摩擦力時(shí)，將無(wú)滑輪端適當(dāng)墊高，并在小車前端連接輕繩且懸掛鉤碼D平衡摩擦力時(shí)，將無(wú)滑輪端適當(dāng)墊高，并在小車后端連紙帶且穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，但前端不需要連接輕繩懸掛鉤碼(2)調(diào)節(jié)完畢后，如圖乙是某次實(shí)驗(yàn)打出的一條紙帶，紙帶上每隔四個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，測(cè)得相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的間距已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器采用的是頻率為f的交流電，則小車加速度的表達(dá)式a_(用題及圖中所給字母表示)(3)如果某次實(shí)

25、驗(yàn)所用的鉤碼重力為G，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為F，不計(jì)動(dòng)滑輪質(zhì)量及繩與滑輪間的摩擦，則下列關(guān)系正確的是_AFG BFGCFeq f(G,2) DFeq f(G,2)(4)改變懸掛鉤碼的質(zhì)量重復(fù)實(shí)驗(yàn)，測(cè)得多組加速度a與彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F，作出aF圖像為一過(guò)原點(diǎn)傾斜直線，其斜率為k，則小車質(zhì)量M_.若實(shí)驗(yàn)中所用交流電的實(shí)際頻率大于f，則根據(jù)圖像求得的小車質(zhì)量將_(填“偏大”“偏小”或“不變”)答案(1)D(2)eq f(x3x4x1x2f2,100)(3)C(4)eq f(1,k)偏大解析(1)應(yīng)調(diào)節(jié)輕繩與長(zhǎng)木板平行，A錯(cuò)誤；由于有彈簧測(cè)力計(jì)可以直接測(cè)出繩上拉力，故不需要滿足鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的條件

26、，B錯(cuò)誤；平衡摩擦力時(shí)，墊高無(wú)滑輪一端，用小車自身重力平衡摩擦力，故前端不需連接輕繩懸掛鉤碼，且小車后端連上紙帶便于觀察小車是否勻速運(yùn)動(dòng)，C錯(cuò)誤，D正確(2)由逐差法可得(x3x4)(x1x2)4aT2又兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間時(shí)間間隔為Teq f(5,f)解得aeq f(x3x4x1x2f2,100)(3)由于鉤碼加速下落，設(shè)鉤碼質(zhì)量為m、加速度為a，則由牛頓第二定律可得G2Fma，解得Feq f(G,2)eq f(ma,2)，故可得Feq f(G,2)，故選C.(4)由牛頓第二定律可得FMa，aeq f(1,M)F，則keq f(1,M)，得Meq f(1,k)若交流電實(shí)際頻率大于f，則測(cè)得的加速度偏小

27、，則斜率偏小，則所得質(zhì)量偏大4如圖是探究加速度與力關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置提供器材如下：帶有刻度尺的氣墊導(dǎo)軌、氣泵、光電門2個(gè)、數(shù)字計(jì)時(shí)器、帶擋光片的滑塊(其上可放砝碼)、砝碼盤(質(zhì)量5 g)、質(zhì)量5 g的砝碼5個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟：固定光電門，測(cè)出光電門間的距離；調(diào)節(jié)導(dǎo)軌水平，將滑塊用細(xì)線跨過(guò)輕質(zhì)滑輪與砝碼盤相連；將5個(gè)砝碼放到滑塊上，釋放滑塊，測(cè)出其經(jīng)過(guò)光電門1和2的擋光時(shí)間；取滑塊上一個(gè)砝碼放入砝碼盤，釋放滑塊，測(cè)出擋光時(shí)間；再次取滑塊上一個(gè)砝碼，依次重復(fù)上述操作，直至將5個(gè)砝碼全部轉(zhuǎn)移到砝碼盤(1)實(shí)驗(yàn)小組想用如圖甲所示的游標(biāo)卡尺測(cè)量擋光片的寬度，游標(biāo)尺共有10格，與主尺的29格(29 mm)等長(zhǎng)，則該游

28、標(biāo)卡尺的精確度為_ mm，實(shí)驗(yàn)小組先用該尺練習(xí)一下讀數(shù)，如圖乙所示，讀數(shù)為_ cm.(2)描點(diǎn)作圖分析加速度與力的關(guān)系如圖丙是用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制的aF圖像錯(cuò)誤圖像形成的原因可能是_A滑塊釋放時(shí)具有一定的初速度B繪制aF圖像時(shí)，將砝碼盤中的砝碼重量作為合力FC滑塊上固定的擋光片發(fā)生傾斜(3)依據(jù)圖丙計(jì)算出滑塊的質(zhì)量為_ g(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)答案(1)0.11.05(2)B(3)195解析(1)該游標(biāo)卡尺的精確度為0.1 mm，讀數(shù)為1 cm0.1 mm51.05 cm(2)根據(jù)牛頓第二定律aeq f(F,m)知，加速度和合外力成正比，aF圖像應(yīng)該是過(guò)原點(diǎn)的一條直線題圖丙不是過(guò)原點(diǎn)的一條直線，形成原因可能是繪制aF圖像時(shí)，將砝碼盤中的砝碼重力作為合力F，沒(méi)有考慮砝碼盤(質(zhì)量5 g)本身的質(zhì)量，使得實(shí)際的合力比繪制aF圖像時(shí)的合力偏大，故選B