1、- 1 -实验四 探究动能定理高效演练强化提升1.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,在研究加速度 a 与小车的质量 M 的关系时,由于没有注意始终满足 Mm 的条件,结果得到的图象应是图中的( )【解析】选 D。小车加速度 a= ,实验时若保持小车质量不变,横轴为 ,则 a- 图象必为过原点的直线。当满足 Mm 时,m 可忽略,a ,a- 图象还可以满足图象是过原点的直线。当小车质量较小,不满足 Mm 时 ,图象会向下弯曲,选项 D 正确。2.如图所示为“探究加速度与物体受力的关系”的实验装置图。图中 A 为小车,质量为 m1,连接在小车后面的纸带穿过电火花打点计时器 B,它们均置于水
2、平放置的一端带有定滑轮的足够长的木板上,P 的质量为 m2,C 为弹簧测力计,实验时改变P 的质量,读出测力计不同读数 F,不计绳与滑轮的摩擦。(1)下列说法正确的是 ( )A.一端带有定滑轮的长木板必须保持水平B.实验时应先接通电源后释放小车C.实验中 m2应远小于 m1D.测力计的读数始终为(2)如图为某次实验得到的纸带,纸带上标出了所选的四个计数点之间的距离,相邻计数点间还有四个点没有画出。由此可求得小车的加速度的大小是_m/s 2(交流电的频率为 50 Hz,结果保留两位有效数字)。- 2 -(3)实验时,某同学由于疏忽,遗漏了平衡摩擦力这一步骤,他测量得到的 a -F 图象可能是图中
3、的图线 ( )【解析】(1)一端带有定滑轮的长木板必须稍微倾斜,以平衡摩擦力,选项 A 错误。实验时应先接通电源后释放小车,选项 B 正确。实验中 m2不必远小于 m1,选项 C 错误。由于 P 向下加速运动,测力计的读数始终小于 ,选项 D 错误。(2)由 x=aT 2解得小车的加速度的大小是 0.50 m/s2。(3)遗漏了平衡摩擦力这一步骤,他测量得到的 a -F 图象,应该是当 F 从某一值开始增大,加速度 a 才开始增大,所以可能是图线 C。答案:(1)B_(2)0.50_(3)C3.某同学利用图甲所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度 a 与钩码的质量 m 的对应关系图,如图
4、乙所示。实验中小车(含发射器)的质量为 200 g,实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻质定滑轮,小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到。回答下列问题:(1)根据该同学的结果,小车的加速度与钩码的质量成_(选填“线性”或“非线性”)关系。 (2)由图乙可知,a-m 图线不经过原点,可能的原因是_。 (3)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下,小车的加速度与作用力成正比”的结论,并直接以钩码所受重力 mg 作为小车受到的合外力,则实验中应采取的改进措施是_, 钩码的质量应满足的条件是_。 【解析】本题考查了验证牛顿第二定律。(1)根据图中描出的各点,作出的图象不是一条直线,即小车
5、的加速度与钩码的重力成非线性关系。(2)图线不过原点,有拉力但没有加速度,原因是存在摩擦力。(3)平衡- 3 -摩擦力之后,在满足钩码质量远小于小车质量的条件下,可以得出小车质量不变情况下加速度与拉力成正比的结论。答案:(1)非线性 (2)存在摩擦力(3)调整轨道倾斜度以平衡摩擦力 远小于小车质量4.某同学在做验证牛顿第二定律的实验中,实验装置如图所示,打点计时器使用的交流电源的频率为 50 Hz,开始实验时,细线上挂适当的钩码,释放小车后,小车做匀加速运动,与小车相连的纸带上被打出一系列小点。(1)如图是实验中获取的一条纸带的一部分,1、2、3、4 是计数点,每相邻两计数点间还有 4 个打点
6、,计数点间的距离如图所示,根据图中数据计算的加速度 a= _m/s2(保留两位有效数字),计数点 2 对应的速度大小 v2=_ m/s(保留两位有效数字)。 (2)实验中,该同学测出拉力 F(钩码重力)和小车质量 M,根据 a= 计算出加速度,发现绝大多数情况下,根据公式计算出的加速度要比利用纸带测出的加速度大,若该同学实验操作过程没有错误,试分析其原因。_ (至少写两点)。 (3)另一同学在完成同样的实验时,每次实验在吊挂之处逐次增加一个质量为50 g 的钩码,利用纸带测出每次小车的加速度,如果小车质量为 100 g,细绳质量可忽略,则下列曲线最适合描述小车加速度随着吊挂钩码个数变化的是( )【解析】(1)a= ,x=(3.83-3.52) cm=0.31 cm- 4 -t=5T= = s=0.1 s,则 a=0.16 m/s2v2= m/s=0.36 m/s(2)从小车的受力情况及其合力与 F 的关系思考,可能存在摩擦阻力或绳的拉力小于钩码的重力。(3)根据牛顿第二定律,对钩码有:mg-F T=ma,对小车有 FT=Ma,则 a= ,当 Mm 时,amgN(钩码数)。实验中,随着钩码个数的增多,Mm 已不成立,由 a= = mg 可知图象的斜率随着 m(或 N)的增大而减小,选项 D 正确。答案:(1)0.16 0.36 (2)存在摩擦阻力;绳的拉力小于钩码的重力 (3)D
