考點(diǎn)3實(shí)驗(yàn):探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系1.[2020安徽示范高中名校聯(lián)考,6分]為了測(cè)量木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ,某小組使用DIS位移傳感器設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置,讓木塊從傾斜木板上一點(diǎn)A由靜止釋放,位移傳感器可以測(cè)出木塊到傳感器的距離.位移傳感器連接計(jì)算機(jī),描繪出木塊相對(duì)傳感器的位移x隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示.圖甲圖乙(1)根據(jù)圖乙,計(jì)算0.4s時(shí)木塊的速度v=m/s,木塊的加速度a=m/s2.(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)

(2)為了測(cè)定動(dòng)摩擦因數(shù)μ,還需要測(cè)量的量是;得出μ的表達(dá)式為μ=(已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間).

2.[2020福建五校第二次聯(lián)考,6分]某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)們欲探究小車(chē)質(zhì)量不變時(shí)其加速度與力的關(guān)系,該小組在實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)了一套如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置,圖中A為小車(chē),B為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,C為力傳感器(可測(cè)繩子的拉力),P為內(nèi)有砂子的小桶,M是一端帶有定滑輪的水平放置的足夠長(zhǎng)的木板,不計(jì)繩子與滑輪間的摩擦.由靜止釋放小車(chē)A,可通過(guò)分析紙帶求出小車(chē)的加速度.(1)請(qǐng)指出圖甲實(shí)驗(yàn)裝置的安裝中需要改進(jìn)之處:.

(2)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置后再按上述方案做實(shí)驗(yàn),是否需要滿(mǎn)足砂桶和砂子的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量?(填“需要”或“不需要”).

(3)已知交流電源的頻率為50Hz,某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶如圖乙所示,由該紙帶可求得小車(chē)的加速度a=m/s2.(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)

3.[2020廣東惠州第一次調(diào)研,6分]用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證牛頓第二定律.(1)為消除摩擦力的影響,實(shí)驗(yàn)前平衡摩擦力的具體操作為:取下,把木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高并反復(fù)調(diào)節(jié),直到輕推小車(chē)后,小車(chē)能沿木板做運(yùn)動(dòng).

(2)某次實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)如表所示,根據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖乙中描點(diǎn)并作出a-1m圖線(xiàn).利用a-1m圖線(xiàn)求得合外力大小為1m/kga/(m·s-2)4.01.23.61.12.00.61.40.41.00.34.[2020福建六校高三聯(lián)考,10分]某同學(xué)利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)測(cè)量重力加速度g.細(xì)繩跨過(guò)固定在鐵架臺(tái)上的輕質(zhì)滑輪,兩端各懸掛一只質(zhì)量為M的重錘.實(shí)驗(yàn)操作如下:①用米尺量出重錘1底端距地面的高度H;②在重錘1上加上質(zhì)量為m的小鉤碼;③左手將重錘2壓在地面上,保持系統(tǒng)靜止.釋放重錘2,同時(shí)右手開(kāi)啟秒表,在重錘1落地時(shí)停止計(jì)時(shí),記錄下落時(shí)間;④重復(fù)測(cè)量3次下落時(shí)間,取其平均值作為測(cè)量值t.請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(1)步驟④可以減小對(duì)下落時(shí)間t測(cè)量的(選填“偶然”或“系統(tǒng)”)誤差.

(2)實(shí)驗(yàn)要求小鉤碼的質(zhì)量m要比重錘的質(zhì)量M小很多,主要是為了.

A.使H測(cè)得更準(zhǔn)確B.使重錘1下落的時(shí)間長(zhǎng)一些C.使系統(tǒng)的總質(zhì)量近似等于2MD.使細(xì)繩的拉力與小鉤碼的重力近似相等(3)滑輪的摩擦阻力會(huì)引起實(shí)驗(yàn)誤差.現(xiàn)提供一些橡皮泥用于減小該誤差,可以怎么做?.

(4)使用橡皮泥改進(jìn)實(shí)驗(yàn)后,重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量,并測(cè)出所用橡皮泥的質(zhì)量為m0.用實(shí)驗(yàn)中的測(cè)量量和已知量表示g,得g=.

5.[2019江西臨川一中模擬,6分]某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示的裝置進(jìn)行驗(yàn)證:當(dāng)質(zhì)量m一定時(shí),加速度a與力F成正比,其中F=m2g,m=m1+m2(m1為小車(chē)及車(chē)內(nèi)砝碼的總質(zhì)量,m2為桶及桶內(nèi)砝碼的總質(zhì)量).具體做法是將小車(chē)從A處由靜止釋放,用速度傳感器(圖中未畫(huà)出)測(cè)出它運(yùn)動(dòng)到B處時(shí)的速度v,然后將小車(chē)內(nèi)的一個(gè)砝碼拿到桶中,將小車(chē)仍從A處由靜止釋放,測(cè)出它運(yùn)動(dòng)到B處時(shí)對(duì)應(yīng)的速度,重復(fù)上述操作.圖中A、B相距x.(1)設(shè)加速度大小為a,則a與v及x間的關(guān)系式是.

(2)如果實(shí)驗(yàn)操作無(wú)誤,四位同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了下列圖象,其中正確的是.

(3)下列措施能夠減小本實(shí)驗(yàn)誤差的是.

A.實(shí)驗(yàn)中必須保證桶及桶內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)及車(chē)內(nèi)砝碼的總質(zhì)量B.實(shí)驗(yàn)前要平衡摩擦力C.細(xì)線(xiàn)在桌面上的部分應(yīng)與長(zhǎng)木板平行D.圖中A、B之間的距離x盡量小些考點(diǎn)3實(shí)驗(yàn):探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系1.(1)0.40(1分)1.0(1分)(2)木板與水平面的夾角θ(2分)gsin解析:(1)根據(jù)做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的物體某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于這段時(shí)間內(nèi)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度得,木塊0.4s末的速度為v=0.30-0.140.4m/s=0.40m/s;0.2s末的速度為v'=0.32-0(2)選取木塊為研究對(duì)象,由牛頓第二定律有mgsinθ-μmgcosθ=ma,解得μ=gsinθ【一題多解】在求解加速度時(shí),還可以結(jié)合題圖用Δx=aT2來(lái)計(jì)算,T=0.2s,Δx=0.04m,可得出加速度a=1.0m/s2.2.(1)應(yīng)將長(zhǎng)木板左端適當(dāng)墊高,以平衡摩擦力(2分)(2)不需要(2分)(3)3.2(2分)解析:(1)由于小車(chē)及紙帶運(yùn)動(dòng)要受到摩擦阻力的作用,因此實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)將長(zhǎng)木板左端適當(dāng)墊高,以平衡摩擦力.(2)由于繩子中接有力傳感器,可以直接讀出繩子的拉力,因此不需要滿(mǎn)足砂桶和砂子的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量.(3)利用逐差法可得小車(chē)的加速度a=3.2m/s2.3.(1)砂桶(1分)勻速直線(xiàn)(1分)(2)如圖所示(2分)0.30(0.28~0.32均可)(2分)解析:(1)為消除摩擦力的影響,實(shí)驗(yàn)前平衡摩擦力的具體操作為:取下砂桶,把木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高并反復(fù)調(diào)節(jié),直到輕推小車(chē)后,小車(chē)能沿木板做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng).(2)用描點(diǎn)法畫(huà)出的圖象如答圖所示,由a=Fm可知,在a-1m圖象中,圖線(xiàn)的斜率表示小車(chē)所受合外力,由圖象可知其斜率為4.(1)偶然(2分)(2)B(2分)(3)在重錘1上粘上橡皮泥,調(diào)整橡皮泥質(zhì)量直至輕拉重錘1能觀察到其勻速下落(3分)(4)2(解析:(1)步驟④多次測(cè)量取平均值是為了減小偶然誤差.(2)實(shí)驗(yàn)中,小鉤碼的重力實(shí)質(zhì)上等于兩重錘、小鉤碼和細(xì)繩組成的系統(tǒng)所受的合外力,實(shí)驗(yàn)要求小鉤碼的質(zhì)量m要比重錘的質(zhì)量M小很多,這樣可以使重錘1下落的加速度小一些,根據(jù)H=12at2可知,可以使重錘1下落的時(shí)間長(zhǎng)一些,便于測(cè)量時(shí)間,選項(xiàng)B正確(3)在重錘1上粘些橡皮泥,調(diào)整橡皮泥質(zhì)量,直至輕拉重錘1能夠觀察到重錘1勻速下落.(4)對(duì)兩個(gè)重錘、小鉤碼和橡皮泥組成的系統(tǒng),由牛頓第二定律可得,mg=(2M+m+m0)a,重錘1下落,根據(jù)勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得,H=12at2,聯(lián)立解得g=25.(1)v2=2ax(2分)(2)A(2分)(3)BC(2分)解析:(1)由題意知小車(chē)做初速度為零的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),由勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)位移公式得v2=2ax.(2)由(1)可知v2=2ax,又