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必修1 第四章 运动和力的关系
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实验:探究加速度与力、质量的关系
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更新时间:2021-01-07
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1.

如图所示装置,可以进行以下实验:

A.“研究匀变速直线运动

B.“验证牛顿第二定律

C.“研究合外力做功和物体动能变化关系

(1) A、B、C 这三个实验中_____需要平衡摩擦阻 力.

(2)已知小车的质量为 M,盘和砝码的总质量为m,且将 mg 视为细绳对小车的拉力为此需要满足 mM. 前述 A、B、C 三个实验中_____不需要满足此要求.

(3)接通打点计时器电源,由静止释放小车打出若干条纸带从中挑选一条点迹清晰的纸带如图所 纸带上打出相邻两个点之间的时间间隔为T,O 点是打点计时器打出的第一个点 O 点到 A、B、C、D、E、F 点的距离依次为 s1、s2、s3、s4、s5、s6.但 OA 之间可能还有一些点没打上,打 F 点时小车已经 撞上木板末端的挡板,A E 各点正常由纸带可以求得小车加速度的表达式为_____

(4)如果用此装置做研究合外力做功和物体动能变化关系这个实验由此可求得纸带上由 O 点到 D 点所对 应的运动过程中盘和砝码受到的重力所做功的表达式 W=_____该小车动能改变量的表达式Ek=_____由于实验中存在系统误差所以W_____Ek.(选填小于”、“等于大于”).

(5)如果前述纸带为如图所示用打点计时器验证机械能守恒实验中打出的纸带, OA 之间可能还有没打出的点 A F 各点都正常有两位同学提出了处理数据的办法其中合理的是_____

甲:如果 BC-AB=CD-BC=DE-CD=EF-DE,则重锤机械能守恒以各点对应的x为横坐标以各点速度平方 v2 为纵坐标描点作图线若图线为直线且斜率为 2g,则重锤机械能守恒.

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题型:实验,探究题
知识点:实验:探究加速度与力、质量的关系
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【答案】

(1)BC     (2)A    (3)    (4)mgs4        大于    (5)乙   

【详解】

(1) ABC 这三个实验中,“验证牛顿第二定律”、“研究合外力做功和物体动能变化关系,都需要平衡摩擦阻力;故选BC.

(2)已知小车的质量为 M,盘和砝码的总质量为 m,且将 mg 视为细绳对小车的拉力.为此需要满足 mM 前述 ABC 三个实验中,实验A只需要小车做匀加速运动即可,不需要满足此要求.

(3)由题意可知,求解小车的加速度可用从AE之间的纸带来求解,则根据∆x=aT2可得

(4)纸带上由O点到D点所对应的运动过程中,盘和砝码受到的重力所做功的表达式:W=mgs4D点时的速度:

则小车动能的改变量:; 

由于实验中存在系统误差,所以盘和砝码受到的重力所做功W大于小车动能的增量Ek

(5)如果 BC-AB=CD-BC=DE-CD=EF-DE,则重物做匀加速下落,但是不能说明加速度就等于g,则不能说明重锤机械能守恒,故甲错误;以各点对应的x为横坐标,以各点速度平方v2为纵坐标,描点作图线,若图线为直线,且斜率为 2g,则满足v2=2gx,重物下落的加速度为g,则重锤只有重力做功,机械能守恒,则乙做法正确;故选乙;

【点睛】

此题涉及到三个高中物理的重要实验,基本装置都相同,只是实验的原理及目的不同;关键是弄清每个实验的原理及操作的方法、注意事项等问题,做到融会贯通不混淆.

=
考点梳理:
根据可圈可点权威老师分析,试题“ ”主要考查你对 加速度 等考点的理解。关于这些考点的“资料梳理”如下:
◎ 加速度的定义

定义:
在匀变速直线运动中,速度的变化量Δv跟发生这个变化所用时间Δt的比值,叫做匀变速直线运动的加速度,用a表示。加速度即速度的变化率。


物理意义:
加速度是表示速度变化的快慢与改变方向的物理量。


公式:
,加速度的国际制单位是米每二次方秒,符号m/s2

方向:
与速度变化Δv的方向一致,但不一定与v的方向一致,从加速度的产生上来说,加速度的方向与合外力的方向相同。

◎ 加速度的知识扩展
1、定义:在匀变速直线运动中,速度的变化Δv跟发生这个变化所用时间Δt的比值,叫做匀变速直线运动的加速度,用a表示。
2、物理意义:加速度是表示速度改变的快慢与改变方向的物理量。
3、公式:,加速度的国际制单位是米每二次方秒,符号m/s2
4、方向:与速度变化Δv的方向一致,但不一定与v的方向一致。
◎ 加速度的知识点拨

方法与知识感悟:

加速度、速度与速度变化率的区别和理解:
①加速度是描述速度变化快慢的物理量,不是描述速度大小的物理量,所以与速度的大小没有必然联系
②加速度实质是由物体的受力和物体的质量决定的.从运动学的角度来看,加速度由速度的变化与变化所用时间的比值来量度,说明加速度不是仅仅由速度的变化决定的;
③加速度的方向与速度的方向没有必然联系,但与速度变化的方向一致,其实质是与物体所受到的合外力方向一致.
④加速度即速度的变化率.速度的变化量大,速度的变化率不一定大,速度达最大时,速度的变化率可为零。

例:
在变速直线运动中,下面关于速度和加速度关系的说法,正确的是(      )
A.加速度与速度无必然联系
B.速度减小时,加速度也一定减小
C.速度为零时,加速度也一定为零
D.速度增大时,加速度也一定增大

答案:A

◎ 加速度的教学目标
1.知道加速度的物理意义。
2.掌握其定义公式和单位。
3.知道加速度的方向与速度变化量方向一致。
4.区别加速度、速度、速度变化量。
◎ 加速度的考试要求
能力要求:应用
课时要求:60
考试频率:必考
分值比重:4

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1.

用图甲所示装置探究加速度与力、质量的关系。探究步骤:

将木板倾斜一定角度并固定,使小车能匀速下滑,把打点计时器固定在木板上端;

连接小车和空砝码盘的细绳跨过滑轮并与木板平行,并在小车内放若干相同的砝码;

将小车接上纸带,接通电源,从图示位置静止释放小车;

记录砝码盘和盘中砝码总质量,通过纸带计算小车的加速度i

将小车内的1个砝码取出,放在砝码盘内,重复操作③④

重复操作,直到小车内的砝码全部都移至砝码盘内。

己知打点计时器的频率为50Hz,砝码盘质量为m,所有砝码总质量为m1,小车质量为m2。回答下列问题:

1)某次打出的一条清晰纸带的一部分如图乙所示,则打这条纸带时小车加速度a=_______m/s2。(结果保留三位有效数字)

2)以小车加速度a为横坐标,砝码盘和盘中砝码的总重力F为纵坐标,建立坐标系,依据多次测得的数据描点,作出图像。可能正确的图像是_________(填序号)。

3)通过实验得到结:物体质量一定时,其加速度与合外力成正比。则本探充实验中,测量对象的质量是__________

4)某位同学安装器材时,水平固定木板,其余实验操作步骤和数据处理方法与上述相同且正确,则该同学在实验探宄过程中记录或计算得到物理量的值,与真实值相比,不准确的是_________(选填加速度质量)。

题型:实验,探究题
知识点:实验:探究加速度与力、质量的关系
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