版新教材人教版物理課堂自我檢測實驗探究加速度與力質(zhì)量的關(guān)系word版含解析

課堂檢測·素養(yǎng)達標(biāo)1.利用打點計時器探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實驗中,以下做法中正確的是()A.平衡摩擦力時,應(yīng)將重物用細繩通過定滑輪系在小車上B.平衡摩擦力后,長木板位置不能移動,每次改變小車質(zhì)量時,不需要重新平衡摩擦力C.小車釋放前應(yīng)靠近計時器,實驗時,先放開小車,后接通電源D.“重物的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量”這一條件如不滿足,對探究過程也不會產(chǎn)生影響【解析】選B。平衡摩擦力時,應(yīng)將繩從小車上拿去,輕輕推動小車,使小車沿木板運動,通過打點計時器打出來的紙帶判斷小車是否勻速運動,A錯誤;每次改變小車的質(zhì)量時,小車的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消,不需要重新平衡摩擦力,B正確;實驗時,先放開小車,再接通打點計時器電源,由于小車運動較快,可能會使打出來的點很少,不利于數(shù)據(jù)的采集和處理,同時要求開始小車要靠近打點計時器,C錯誤;當(dāng)重物的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量時我們才可以認為小車的合力等于重物的重力,故D錯誤。2.在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中,為了消除打點計時器和木板對小車阻力的影響,關(guān)于該操作環(huán)節(jié),下列四種裝置圖中正確的是 ()【解析】選B。依靠重力來平衡阻力,同時阻力包含紙帶與打點計時器之間的摩擦,故操作為:需要連上紙帶,但是不能掛重物,把打點計時器所在的一端墊高,故B正確,A、C、D錯誤。3.某同學(xué)為探究加速度與合外力的關(guān)系,設(shè)計了如圖甲所示的實驗裝置。一端帶有定滑輪的長木板固定在水平桌面上,用輕繩繞過定滑輪及輕滑輪將小車與彈簧測力計相連。實驗中改變懸掛的鉤碼個數(shù)進行多次測量,記錄彈簧測力計的示數(shù)F,并利用紙帶計算出小車對應(yīng)的加速度a。(1)實驗中鉤碼的質(zhì)量可以不需要遠小于小車質(zhì)量,其原因是__________。

A.小車所受的拉力與鉤碼的重力無關(guān)B.小車所受的拉力等于鉤碼重力的一半C.小車所受的拉力可由彈簧測力計直接測出(2)圖乙是實驗中得到的某條紙帶的一部分。已知打點計時器使用的交流電頻率為50Hz,由紙帶數(shù)據(jù)求出小車的加速度a=__________m/s2。

(3)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出小車的加速度a與彈簧測力計示數(shù)F的關(guān)系圖像,圖丙圖像中最符合本實驗實際情況的是__________。

【解析】(1)根據(jù)實驗原理可知,彈簧測力計的讀數(shù)為小車所受合外力,則不需要鉤碼的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量的條件,故A、B錯誤,C正確。(2)在勻變速直線運動中連續(xù)相等時間內(nèi)的位移差為常數(shù),即:Δx=aT2,解得:a=x3-x12T2=(3)由題意可知,小車的加速度a與彈簧測力計的示數(shù)F的關(guān)系應(yīng)該是呈線性關(guān)系,實驗存在阻力,即是不過原點的一條傾斜直線,故B符合。答案:(1)C(2)(3)B4.小于同學(xué)用如圖所示的實驗裝置探究“物體所受合力不變,其加速度與質(zhì)量的關(guān)系”時,得到表中所示的數(shù)據(jù)。請在坐標(biāo)紙上用圖像處理這些數(shù)據(jù),并且根據(jù)圖像形狀得出結(jié)論:__________________________________________。

物體的質(zhì)量m/kg物體質(zhì)量的倒數(shù)m-1/kg-1物體的加速度a/(m·s-2)【解析】根據(jù)實驗的數(shù)據(jù),作出a-1m圖像如圖由圖可知,當(dāng)物體所受合力不變,其加速度與質(zhì)量成反比。答案:見解析圖當(dāng)物體所受合力不變,其加速度與質(zhì)量成反比【補償訓(xùn)練】1.為了驗證“當(dāng)質(zhì)量一定時,物體的加速度與它所受的合力成正比”,一組同學(xué)用圖甲所示的裝置進行實驗,并將得到的實驗數(shù)據(jù)描在圖乙所示的坐標(biāo)圖中。(1)下列敘述正確的是 ()A.保持小車的質(zhì)量不變,改變沙和桶的總質(zhì)量B.保持沙和桶的總質(zhì)量不變,改變小車的質(zhì)量C.保持小車和沙桶的質(zhì)量均不變D.同時改變小車和沙桶的質(zhì)量(2)在圖乙中作出a-F圖線。(3)由a-F圖線可以發(fā)現(xiàn),該組同學(xué)實驗操作中遺漏了__________這個步驟。

(4)根據(jù)a-F圖線可以求出小車的質(zhì)量是________(保留兩位有效數(shù)字)。

【解析】(1)本實驗探究的是加速度與力之間的關(guān)系,故應(yīng)保證小車質(zhì)量不變,改變沙和桶的總質(zhì)量,故A正確。(2)如圖(3)從圖中發(fā)現(xiàn)直線沒過原點,當(dāng)F≤N時,a=0。也就是說當(dāng)繩子上有拉力時小車的加速度還為0,說明小車的摩擦力與繩子的拉力抵消了。該組同學(xué)實驗操作中遺漏了平衡摩擦力這個步驟。(4)根據(jù)a=Fm由圖像可知,質(zhì)量為:0.6答案:(1)A(2)見解析圖(3)平衡摩擦力(4)kg2.如圖所示為用拉力傳感器(能測量拉力的儀器)和速度傳感器(能測量瞬時速度的儀器)探究“加速度與物體受力的關(guān)系”的實驗裝置。用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大小,在長木板上相距L=cm的A、B兩點各安裝一個速度傳感器,分別記錄小車到達A、B時的速率。(1)實驗主要步驟如下:①將拉力傳感器固定在小車上。②平衡摩擦力,讓小車在不受拉力時做________運動。

③把細線的一端固定在拉力傳感器上,另一端通過定滑輪與鉤碼相連;為保證細線的拉力不變,必須調(diào)節(jié)滑輪的高度使__。

④接通電源后自C點釋放小車,小車在細線拉動下運動,記錄細線拉力F的大小及小車分別到達A、B時的速率vA、vB。⑤改變所掛鉤碼的數(shù)量,重復(fù)④的操作。(2)下表中記錄了實驗測得的幾組數(shù)據(jù),vB2-vA2是兩個速度傳感器記錄速度的平方差,則加速度的表達式a=________,請將表中第4次的實驗數(shù)據(jù)填寫完整(次數(shù)F/NvB2-vA2/(m2a/(m·s-2)12345(3)由表中數(shù)據(jù),在坐標(biāo)紙上作出a-F關(guān)系圖線。(4)對比實驗結(jié)果與理論計算得到的關(guān)系圖線(圖中已畫出理論圖線),造成上述偏差的原因除了拉力傳感器讀數(shù)可能偏大外,還可能是___________________。

【解析】(1)②平衡摩擦力完成的依據(jù)是小車在不受拉力作用時恰好做勻速直線運動。③為保證細線的拉力不變,細線必須與長木板平行。(2)由勻變速直線運動速度與時間的關(guān)系vB2-vA2=2aL可得,a=vB2-vA22L。將vB(3)如圖所示(4)由作出的a-F圖像可知,當(dāng)拉力F已經(jīng)大于0時,小車的加速度仍然為0,故可能的原因是沒有完全平衡摩擦力。答案:(1)②勻速直線③細線與長木板平行(2)vB2(4)沒有完全平衡摩擦力3.利用如圖裝置可以做力學(xué)中的許多實驗。(1)以下說法正確的是________。

A.用此裝置做“研究勻變速直線運動”實驗時,必須平衡小車和滑軌間的摩擦力B.用此裝置做“研究勻變速直線運動”實驗時,必須調(diào)整滑輪高度使連接小車的細線與滑軌平行C.用此裝置做“探究加速度a與力F的關(guān)系”實驗時,在每次改變砝碼及砝碼盤總質(zhì)量之后,需要重新平衡摩擦力D.用此裝置做“探究加速度a與力F的關(guān)系”實驗時,應(yīng)使小桶和桶內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量(2)本裝置中要用到打點計時器,如圖所示為實驗室常用的兩種計時器,其中甲裝置用的電源是____________________________________________。

A.交流220VB.直流220VC.交流4～6V D.直流4～6V(3)在利用此裝置做“探究加速度a與力F的關(guān)系”實驗時,實驗中按規(guī)范操作打出的一條紙帶的一部分如圖所示。已知打點計時器接在頻率為50Hz的交流電上,則此次實驗的紙帶中,F點在刻度尺的對應(yīng)讀數(shù)為______cm;小車的加速度大小為________m/s2。

【解析】(1)“研究勻變速直線運動”實驗中,不用平衡小車的摩擦力為了保證讓小車做勻加速直線運動,應(yīng)使細線對小車的拉力恒定,故要讓細線與滑軌平行,A錯,B對;做探究加速度a與力F的關(guān)系的實驗時,要平衡好小車的摩擦力