湖南衡陽高一物理學案：期末復習11《實驗專題》(新人教必修一)要點

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1、期末復習學案葉 實驗專題 23 一、研究勻變速直線運動 1、實驗器材 打點計時器、交流電源、紙帶、一端附有滑輪的長木板、小車、細繩、鉤碼、刻度尺、坐標紙. 2、實驗原理 (1)打點計時器打出的紙帶能記錄運動物體在不同時刻的位置. (2)紙帶上某點的瞬時速度一般用一小段時間內(nèi)的平均速度代替. ⑶ 用描點法畫出小車的 v—t圖象，圖線的傾斜程度表示加速度的大小，如果 v—t圖象是一條 傾斜的直線，說明小車的速度是均勻變化的. 3、實驗步驟 (1)如圖所示，把一端附有滑輪的長木板平放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面，打點計時器固定 在長木板沒有滑輪的一端，連接好電路.

2、 紙帶 打點r 七 計時器特 ■如白］ (2)把一條細繩拴在小車上，使細繩跨過滑輪，下面掛上適當?shù)你^碼，放手后，看小車能否在木 板上平穩(wěn)地加速滑行，然后把紙帶穿過打點計時器，并把紙帶的另一端固定在小車的后面. (3)把小車停在靠近打點計時器的位置，先接通電源，后釋放小車，讓小車拖著紙帶運動，打點 計時器就在紙帶上打下一串小點，隨后立即關(guān)閉電源.換上新紙帶，重復操作兩次. 4、數(shù)據(jù)處理 (1)挑選紙帶并測量 在三條紙帶中選擇一條點跡最清晰的. 為了便于測量，舍掉開頭一些過于密集的點跡， 找一個適 當?shù)狞c當作計時起點(0點)，每5個點(相隔0.1 s)取一個計數(shù)點進行測量，

3、如圖所示. (相鄰兩 點間還有4個點未畫出) ? * * * > 1■ ? ? 、口12m4 5 匕 7 (2)瞬時速度的計算和記錄 (1計算方法：時間間隔很短時，可用某段時間的平均速度表示這段時間內(nèi)某一時刻的瞬時速度, 即vn=xn +xn-1 .例如,圖中計數(shù)點 4的速度V4= x4 +x5 ,其中T= 0.1 s. 2T 2T ⑵設計表格并記錄相關(guān)數(shù)據(jù) 位置 0 1 2 3 4 5 6 7 時刻t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 v(m ? s 1)  ◎作出小車

4、運動的 v-t圖象 (a)定標度：坐標軸的標度選取要合理，應使圖象大致布滿坐標紙. (b)描點：在坐標紙上描出各個坐標點的位置. ⑹ 連線：用一條平滑的曲線或直線“擬合”這些點. (4實驗結(jié)論 如果畫出的v—t圖象是一條傾斜的直線，說明小車做速度均勻變化的直線運動.圖象和縱軸的 交點表示開始計時時小車的速度一一初速度. 5、注意事項 (1)開始釋放小車時，應使小車靠近打點計時器. (2)先接通電源，等打點穩(wěn)定后，再釋放小車. (3)打點完畢，立即斷開電源. (4)選取一條點跡清晰的紙帶，舍棄開頭點跡密集部分，適當選取計數(shù)點(注意計數(shù)點與計時點的 區(qū)別)，弄清楚所選的時間間隔

5、 T等于多少.一般在紙帶上每隔 4個點取一個計數(shù)點，即時間間 隔為 T= 0.02 X5 s = 0.1 s. (5)在坐標紙上畫 v-t圖象時，注意坐標軸單位長度的選取，應使圖象盡量布滿坐標紙. (6)利用描出的點作 v-1圖象時，不要將相鄰的點依次相連成折線，而應使大多數(shù)點在直線 (或 曲線)上，不在線上的點均勻分布在直線 (或曲線)兩側(cè)，個別離線較遠的點舍去. 【例1】(2015云南景洪三中期末)如圖所示，某同學在做“研究勻變速直線運動”實驗中， 由打點計時器得到表示小車運動過程的一條清晰紙帶， 紙帶上兩相鄰計數(shù)點之間還有 4個點 未畫出，則相鄰計數(shù)點時間間隔為 s ,其中X

6、1 = 7.05 cm, X2= 7.68 cm, X3= 8.33 cm, X4= 8.95 cm, X5= 9.61 cm, X6= 10.26 cm,則 A 點處瞬時速度的大小是 m/s , 加速度的大小是 m/s 2.(計算結(jié)果都保留兩位小數(shù) ) 1 A ) 針對訓練 (2015云南玉溪一中期末)某實驗小組用打點計時器研究勻變速直線運動。某次 實驗所得紙帶如圖所示，在紙帶上便于測量的地方選取了 A、B、C DX E5個計數(shù)點，相鄰 計數(shù)點間還有4個點未標出，打點計時器所接電源頻率 50Hz。測得AB長為6.02cm, BC長 為8.58cm, C冰11.15cm, DE長為

7、13.73cm,則打C點時小車的瞬時速度大小為 m/s;小車運動的加速度大小為 m/s 2。(保留三位有效數(shù)字) ABC： 口 ― 二、探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系 1、實驗原理 (1)如圖所示，在彈簧下端懸掛鉤碼時彈簧會伸長，平衡時彈簧產(chǎn)生的彈力與所掛鉤碼受到的重 力大小相等.彈簧的原長與掛上鉤碼后彈簧的長度可以用刻度尺測出， 其伸長量x可以用彈簧的 長度減去原長來求得. (2)建立直角坐標系， 以縱坐標表示彈力大小 F,以橫坐標表示彈簧的伸長量 x,在坐標系中描出 實驗所測得的各組(x, F)對應的點，作出彈簧彈力F與彈簧伸長量 x的關(guān)系圖象，根據(jù)實驗所得 的圖象，就可探知彈

8、力大小與彈簧伸長量之間的關(guān)系. 2、實驗器材 輕彈簧、鉤碼(一盒)、刻度尺、鐵架臺 3、實驗步驟 (1)將彈簧的一端掛在鐵架臺上，讓其自然下垂，用刻度尺測出彈簧自然伸長狀態(tài)時的長度 10, 即原長. (2)如圖所示，在彈簧下端掛質(zhì)量為 m的鉤碼，測出此時彈簧的長度 1i,記錄m和li. 的度尺 (3)改變所掛鉤碼的質(zhì)量，測出對應的彈簧長度，記錄 m、m、m、m、……和相應的彈簧長度 12 13、1 4、15、 ⑷計算出每次彈簧的伸長量 x(x=1 -10)和彈簧受到的拉力 F(F= mg ,并將數(shù)據(jù)填入表格. 1 2 3 4 5 6 7 F/N

9、 0 1 /cm x/cm 0 4、數(shù)據(jù)處理 (1)建立直角坐標系，以 F為縱軸，x為橫軸，根據(jù)測量數(shù)據(jù)用描點法作圖.連接各點得出 F隨 彈簧伸長量x變化的圖線. (2)以彈簧的伸長量為自變量，寫出圖線所代表的函數(shù).首先嘗試一次函數(shù)，如果不行則考慮二 次函數(shù). (3)得出彈力和彈簧伸長量之間的定量關(guān)系，解釋函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義. 5、誤差分析 (1)本實驗誤差的主要來源為讀數(shù)和作圖時的偶然誤差.為了減小誤差，要盡量多測幾組數(shù)據(jù). (2)彈簧豎直懸掛時，未考慮彈簧自身重力的影響會帶來系統(tǒng)誤

10、差.為了減小該系統(tǒng)誤差，實驗 中應使用輕質(zhì)彈簧. 6、注意事項 (1)實驗中彈簧下端掛的鉤碼不要太多，以免超出彈簧的彈性限度. (2)測量長度時，應區(qū)別彈簧原長 10、實際長度l及伸長量x三者之間的不同，明確三者之間的 關(guān)系. (3)記錄數(shù)據(jù)時要注意彈力及伸長量的對應關(guān)系及單位. (4)描點作圖時，應使盡量多的點落在畫出的線上，可允許少數(shù)點分布于線兩側(cè)，描出的線不應 是折線，而應是平滑的曲線或直線. (5)盡量選輕質(zhì)彈簧以減小彈簧自身重力帶來的影響. 【例2】(2015四川資陽期末)某同學在做“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”實驗時，將一輕 彈簧豎直懸掛讓其自然下垂，測出其自然長

11、度；然后在其下部施加外力 F,測出彈簧的總長 度L,改變外力F的大小，測出幾組數(shù)據(jù)，作出外力F與彈簧總長度L的關(guān)系圖線如圖所示。 (實驗過程是在彈簧的彈性限度內(nèi)進行的 )由圖可知：該彈簧的自然長度為 cm；該彈 簧的勁度系數(shù)為 N/m。 三、驗證力的平行四邊形定則 1、實驗原理 一個力F的作用效果與兩個共點力 R和F2的共同作用效果都是把橡皮條結(jié)點拉伸到某點，則 F 為F1和F2的合力，作出 F的圖示，再根據(jù)力的平行四邊形定則作出 F1和F2的合力F的圖示， 比較F與F在實驗誤差允許范圍內(nèi)是否大小相等、方向相同，即得到互成角度的兩個力合成遵 從平行四邊形定則. 2、實

12、驗器材 方木板、白紙、圖釘若干、細芯鉛筆、橡皮條一段、細繩套兩個、彈簧測力計兩個、三 角板、刻度尺. 3、實驗過程 ⑴儀器的安裝 0釘白紙：用圖釘把一張白紙釘在方木板上，將方木板放在水平桌面上. ②拴繩套：用圖釘把橡皮條的一端固定在木板上的 A點，在橡皮條的另一端拴上兩條細繩套. (2)操作與記錄 (1兩力拉：用兩個彈簧測力計分別鉤住兩個細繩套，互成角度地拉橡皮條， 使橡皮條伸長，結(jié)點 到達某一位置 0(如圖所示).用鉛筆描下結(jié)點 O的位置和兩條細繩套的方向，并記錄彈簧測力計 的讀數(shù). Q4 ⑵一力拉：只用一個彈簧測力計，通過細繩套把橡皮條的結(jié)點拉到與前面相同的位

13、置 0,記下彈 簧測力計的讀數(shù)和細繩套的方向. (3)作圖對比 ①理論值：在白紙上按比例從 0點開始作出兩個彈簧測力計同時拉橡皮條時拉力 Fi和F2的圖示, 利用刻度尺和三角板根據(jù)平行四邊形定則求出合力 F(如圖所示). ⑵測量值：按同樣的比例用刻度尺從 0點起作出一個彈簧測力計拉橡皮條時拉力 F的圖示. ◎相比較：比較 F與用平行四邊形定則求得的合力 F在實驗誤差允許的范圍內(nèi)是否重合. ⑷重復 改變兩個分力Fi和F2的大小和夾角，再重復實驗兩次，比較每次的F與F在實驗誤差允許的范 圍內(nèi)是否相等. 4、誤差分析 (1)彈簧測力計使用前沒調(diào)零會造成誤差. (2)使用中，

14、彈簧測力計的彈簧和外殼之間、指針和外殼之間或彈簧測力計的外殼和紙面之間有 摩擦力存在會造成誤差. (3)兩次測量拉力時，橡皮條的結(jié)點沒有拉到同一點會造成偶然誤差. (4)兩個分力的夾角太小或太大， Fi、F2數(shù)值太小，應用平行四邊形定則作圖時，會造成偶然誤 差. 5、注意事項 ⑴結(jié)點 (1定位0點時要力求準確； (2同一次實驗中橡皮條拉長后的 0點必須保持位置不變. ⑵拉力 （1用彈簧測力計測拉力時要使拉力沿彈簧測力計軸線方向； （2應使橡皮條、彈簧測力計和細繩套位于與紙面平行的同一平面內(nèi)； ◎兩個分力Fi、F2間的夾角e不要太大或太小. ⑶作圖 （1在同一次實驗中，

15、選定的比例要相同； （2嚴格按力的圖示要求和幾何作圖法作出平行四邊形，求出合力. 【例3】（2015福建八縣一中期末）（1）在做“驗證力的平行四邊形定則”實驗時 ，橡皮條的 一端固定在木板上，用兩個彈簧秤分別拉著兩根繩套把橡皮條的另一端拉到某一確定的 O 點，則下列說法中正確的是（ ） A.同一次實驗中，O點位置不允許變動 B.實驗中，橡皮條、細繩和彈簧秤應與木板保持平行 C.實驗中，把橡皮條的另一端拉到 O點時，兩個彈簧秤之間白^夾角必須取 90。 D.實驗中，要始終將其中一個彈簧秤沿某一方向拉到最大量程 ，然后調(diào)節(jié)另一彈簧秤拉力的 大小和方向，把橡皮條另一端拉到 O點。

16、（2）如圖所示，是甲、乙兩位同學在做本實驗時得到的結(jié)果， 其中F是用作圖法得到的合力， F是通過實驗驗證測得的合力，則哪個實驗結(jié)果是符合實驗事實的是 （ 填“甲” 或“乙”）。 針對訓練（2015黑龍江大慶鐵人中學期末）（1）在“探究力的平行四邊形定則”的實驗中, 采用的科學方法是（） A.理想實驗法 B .等效替代法 C.控制變量法 D .微元法 （2）如下圖所示是甲、乙兩名同學在做“探究力的平行四邊形定則”的實驗時得到的結(jié)果。 則可判定其中哪一個實驗結(jié)果是尊重實驗事實的 （） 甲 tA 乙 四、驗證牛頓第二定律 1、實驗器材 小車、祛碼、小桶、砂、

17、細線、一端附有定滑輪的長木板、墊木、打點計時器、交流電源、紙帶、 刻度尺、天平. 2、實驗原理 實驗的基本思想一一控制變量法 (1)保持研究對象即小車的質(zhì)量不變，改變小桶內(nèi)砂的質(zhì)量，即改變作用力，測出小車的對應加 速度，驗證加速度是否正比于作用力. (2)保持小桶中砂的質(zhì)量不變，即保持作用力不變，改變研究對象的質(zhì)量，測出對應不同質(zhì)量的 加速度，驗證加速度是否反比于質(zhì)量. 3、實驗方案的設計 (1)三個物理量的測量方法一一近似法 本實驗的研究對象：放在長木板上的小車在拉力的作用下做勻加速直線運動. (裝置如圖所示). ①小車質(zhì)量的測量 利用天平測出,在小車上增減祛碼可

18、改變小車的質(zhì)量. ②拉力的測量 當小桶和砂的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量時，可以認為小桶和砂的重力近似等于對小車的拉力，即 F ymg ◎加速度的測量：逐差法. (2)實驗數(shù)據(jù)的處理方法一一圖象法、“化曲為直”法 (1研究加速度a和力F的關(guān)系 以加速度a為縱坐標，以力 F為橫坐標，根據(jù)測量數(shù)據(jù)描點，然后作出圖象，如圖所示，若圖象 是一條通過原點的直線，就能說明 a與F成正比. (2研究加速度a與物體質(zhì)量m的關(guān)系 如圖甲所示，因為a—m圖象是曲線，檢查a—m圖象是不是雙曲線， 就能判斷它們之間是不是反 … ，1 則a與—必成正比.我 m 們采取“化曲為直”的方法，以 a為

19、縱坐標，以 1 - 一為橫坐標，作出 m 1 一圖象, m 1 若a— —圖象 m 旦. TH 即a與m成反比. 條直線, 4、 實驗步驟 比例關(guān)系，但檢查這條曲線是不是雙曲線， 相當困難.若a和m成反比, 用天平測出小車的質(zhì)量 M并把數(shù)值記錄下來. 按圖所示的裝置把實驗器材安裝好. 地帶 接電源 (3)平衡摩擦力：在長木板不帶定滑輪的一端下面墊一木塊， 多次移動木塊位置， 直到輕推小車， 使小車在斜面上運動時可保持勻速直線運動為止. (4)在小桶里放入適量的砂，在小車上加放適量的后t碼，用天平測出小桶和砂

20、的質(zhì)量 m,并記錄 下來.接通電源，放開小車，待打點計時器在紙帶上打好點后取下紙帶. (5)保持小車的質(zhì)量不變，改變砂和小桶的質(zhì)量，按步驟 4再彳故5次實驗. (6)在每條紙帶上選取一段比較理想的部分，算出每條紙帶對應的加速度的值并記錄在表格的相 應位置. 次數(shù) 1 2 3 4 5 6 小車加速度 a/(m - s 2) 砂和小桶的 質(zhì)量mkg 拉力F/N (7)用縱坐標表示加速度， 橫坐標表示作用力， 根據(jù)實驗結(jié)果畫出小車運動的 a- F圖象，從而得 出a — F的關(guān)系. (8)保持砂

21、和小桶的質(zhì)量不變，在小車上加放祛碼，重復上面的實驗，求出相應的加速度，并設 1 計表格如下.根據(jù)實驗結(jié)果畫出小車運動的 a - 圖象，從而得出 a- M的關(guān)系. M 次數(shù) 1 2 3 4 5 6 小車加速度 a/(m - s 2) 小車質(zhì)量Mkg ― /kg 1 M (9)整理實驗器材，結(jié)束實驗. 5、注意事項 (1)實驗中應先接通電源后釋放小車. (2)在平衡摩擦力時，不要懸掛小桶，但小車應連著紙帶且接通電源.用手輕輕地給小車一個初 速度，如果在紙帶上打出的點的間隔均勻， 表明小車

22、受到的阻力跟它受到的重力沿斜面向下的分 力平衡. (3)改變砂的質(zhì)量過程中，要始終保證砂桶 (包括砂)的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量. (4)作圖時應使所作的直線通過盡可能多的點， 不在直線上的點也要盡可能的分布在直線的兩側(cè)， 但若遇到個別偏離較遠的點可舍去. 【例4】(2015安慶二中期末)探究物體的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗如下： (1)在探究物體的加速度與力 的關(guān)系時，應保持 不變，分別改變施加在物體上的水 ■ 平拉力F,測出相對應的加速度 a. (2)在探究物體的加速度與物體質(zhì)量 的關(guān)系時，應保持 不變，分別改變物體的質(zhì)量 ■ E測出相對應的加速度 a. (3)本實驗也

23、可以不測加速度的具體數(shù)值，通過測出兩個初速度為零的勻加速運動在相同 時間內(nèi)發(fā)生的位移 X1、X2來測量不同情況下物體加速度的比值，此比值 曳=. a? (4)如果a -工圖象是通過坐標原點的一條直線，則說明 . m A.加速度a與質(zhì)量m成正比 B .加速度a與質(zhì)量m成反比 C.質(zhì)量m與加速度a成反比 D .質(zhì)量m與加速度a成正比 針對訓練(2015云南玉溪一中期末)某同學利用如圖所示的實驗裝置，探究小車的加速度和 它所受拉力F的關(guān)系。 （1）除備有4個50g鉤碼外，另有下列實驗器材備選： A.質(zhì)量為300g的小車 B.質(zhì)量為2kg的小車 C.輸出電壓4?6V的直流電

24、源 D.輸出電壓4?6V的交流電源 為保證實驗成功，選用的實驗小車應為 ,電源應為 。（填字母代號） （2）某同學正確選擇實驗器材后，通過實驗得到如圖所示的 a-F圖象，造成圖線未過坐 標原點的原因是 課時訓練 1. （2015云南景洪三中期末）打點計時器使用的電源頻率為 50Hz,常用的電磁打點計時器和 電火花計時器使用的是 （填“直流電”、“交流電”），正常工作時每隔 s 打一個點。 2. （2015杭州期末聯(lián)考）在“探究小車速度隨時間變化規(guī)律” 的實驗中，某同學得到如圖 所示的紙帶，其中0、1、2、3、4、5、6為計數(shù)點，已知每相鄰兩計數(shù)點間還有 4個打點

25、（圖 中未標出），打點計時器的工作頻率為 50 Hz。求： 5 & （1）計數(shù)點3到0的距離為 cm ; （2）請畫出小車的速度隨時間變化的圖象 （3）由圖象求出小車的加速度 a = m/s 2 （結(jié)果保留2位有效數(shù)字） 3. （2015福建泉州一中期末）在做“驗證力的平行四邊形定則”實驗時： （1）要使每次合力與分力產(chǎn)生相同的效果，必須做到下列做法中的那一項？ A.每次將橡皮條拉到同樣的位置 B.每次把橡皮條拉直 C.每次準確讀出彈簧秤的示數(shù) D.每次記準繩的方向 4. （2015福建泉州一中期末）下圖所示，是兩位同學在做“驗證力的平行四邊形定則”的實

26、 驗時得到的結(jié)果，則其中 同學實驗結(jié)果比較符合實驗事實。 5. （2015杭州期末聯(lián)考）在“探究求合力的方法”實驗中，下圖為某同學用兩把彈簧秤拉橡 皮條的情形，請您指出該同學在實驗中的操作錯誤或不妥之處有 （寫兩條）; 6. （2015甘肅天水一中期末）某同學用如圖所示的實驗裝置驗證“力的平行四邊形定則”。 彈簧測力計A掛于固定點P,下端用細線掛一重物 M彈簧測力計B的一端用細線系于 O點, 手持另一端向左拉，使結(jié)點O靜止在某位置。分別讀出彈簧測力計 A和B的示數(shù)，并在貼于 豎直木板的白紙上記錄 O點的位置和拉線的方向。下列不必要的實驗要求是 （） A.應測量重

27、物M所受的重力 B.彈簧測力計應在使用前校零 C.拉線方向應與木板平面平行 D.改變拉力，進行多次實驗，每次都要使 O點靜止在同一位置 7. （2015甘肅天水一中期末）某組同學實驗得出數(shù)據(jù)，畫出 a-F圖，如圖（乙）所示，那么 該組同學實驗中出現(xiàn)的問題可能是 （） A.實驗中平衡摩擦力時長木板墊起的角度太小 B.實驗中平衡摩擦力時長木板墊起的角度太大 C.實驗中繩子拉力方向沒有跟平板平行 D.實驗中不滿足“砂桶和砂的總質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量”的條件 8. （2015吉林期末）在“探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中： （1）備有器材：A.長木板；B.電磁打點計時器、低壓

28、交流電源、紙帶； C.細繩、小車、祛碼； D.裝有細沙的小桶；E.薄木板；F.毫米刻度尺；還缺少的一件器材是 . （2）實驗得到如圖甲所示的一條紙帶，相鄰兩個計數(shù)點的時間間隔為 T; B、C兩點的間距X2 和D E兩點的間距X4已量出，利用這兩段間距計算小車加速度的表達式為 . 1 一，.一 _ .一， I, ,,,一1 某同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的 a-- 1圖線如圖乙所示，從圖線可得沙和沙桶的總質(zhì)量為 m kg.( g 取 10 m/s 2) 1 另一位同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)回出的 a--，圖像如圖丙所小，則造成這一結(jié)果的原因是 m 9. (2015福州八中期末

29、)某實驗小組同學用如圖所示裝置探究“物體加速度與力、質(zhì)量的關(guān) 系”。 (1)在研究物體加速度與力的關(guān)系時，保持不變的物理量是 —(只需填A或B) A.小車質(zhì)量 B.塑料桶和桶中祛碼的質(zhì)量 (2)實驗中，首先要平衡摩擦力，具體做法是 (只需填A或B) A.在塑料桶中添加祛碼，使小車帶著紙帶勻速運動。 B.取下塑料桶，墊起滑板的一端，使小車帶著紙帶勻速運動。 (3)實驗中要使小車的質(zhì)量 (填“遠大于”或“遠小于”) 塑料桶和桶中祛碼的質(zhì) 量，才能認為細線對小車的拉力等于塑料桶和祛碼的重力。 (4)在該實驗中，所用交流電的頻率為 50Hz.某次實驗中得到的一條紙帶如

30、下圖所示，從 比較清晰的某點起，取五個計數(shù)點，分別標明 0、1、2、3、4.量得s『2.15 cm, S2=2.90cm, S3=3.70cm, S4=4.40cm 則打點“ 3”時小車的瞬時速度大小為 m/s 和用逐差法求得小車的加速度大小為 m/s2。(結(jié)果均保留三位有 效數(shù)字) ********* ??? S- Si S3 （5）某同學測得小車的加速度 a和拉力F的數(shù)據(jù)后，依照數(shù)據(jù)正確畫出 a-F圖像如圖示，（小 車質(zhì)量保持不變）圖線不過原點的原因可是 - s 1 3 10. （2015湖北武漢二中期末）某同學用如圖所示的實驗裝置驗證牛頓第二定律。

31、 （1）本實驗應用的實驗方法是 （） A.控制變量法 B .假設法 C .理想實驗法 D .等效替代法 （2）（多選題）為了驗證加速度與合外力成正比，實驗中必須做到 （） A.實驗前要平衡摩擦力 B.每次都必須從相同位置釋放小車 C.拉小車的細繩必須保持與軌道平行 D.拉力改變后必須重新平衡摩擦力 （3）圖為某次實驗得到的紙帶，紙帶上相鄰的兩計數(shù)點間有四個點未畫出，則小車的加速 度大小為a= m/s 2（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字） （4）在驗證“質(zhì)量一定，加速度 a與合外力F的關(guān)系”時，某學生根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了如 圖所示的a—F圖像，其中圖線不過原點并在末端發(fā)生了彎曲，產(chǎn)生

32、這種現(xiàn)象的原因可能 有 。 A. B. 木板右端墊起的高度過?。雌胶饽Σ亮Σ蛔悖? 木板右端墊起的高度過大（即平衡摩擦力過度） C.盤和重物的總質(zhì)量 m遠小于車和祛碼的總質(zhì)量 M （即m<

33、一一電壓可調(diào)的直流電源； （2）設相鄰兩個計數(shù)點的時間間隔為 T,則計算重力加速度的表達式為 ;重 力加速度的計算結(jié)果是 g=m/s2 （結(jié)果保留3位有效數(shù)字） 12. （2015四川資陽期末）在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中： （1）下面的說法中正確的是 （） A.平衡摩擦力時，吊盤應用細線通過定滑輪系在車上，但吊盤內(nèi)不能放祛碼 B.實驗中應始終保持小車和祛碼的質(zhì)量遠大于祛碼和盤的總質(zhì)量 C.實驗中若用縱坐標表示加速度，用橫坐標表示小車和車內(nèi)祛碼的總質(zhì)量，描出相應的點 在一條直線上，即可證明加速度與質(zhì)量成反比 D.平衡摩擦力時，若不考慮紙帶對小車的拉力，則不需在小車后

34、面連接紙帶，且實驗中不 需再平衡摩擦力 (2)如圖所示是實驗中打點計時器打出的記錄小車做勻加速直線運動的一條紙帶的一部分。 打點計時器使用的交流電頻率為 50Hz,在紙帶上選定標有 A?F六個記數(shù)點，相鄰兩個記數(shù) 點之間還有四個點圖上沒有畫出。紙帶旁邊有一根最小刻度為毫米的刻度尺測量記數(shù)點間的 距離，刻度尺的零刻度線跟“ A記數(shù)點對齊。(小數(shù)點后保留兩位小數(shù)) |iiii|iiii|iiii|iiii|iiiipnipiii|iiii|rirrpiii|iiii|iiii|iiii|iiii|iiii|iiii|iiii|iiii|iiii]iiu|iiii[rrrrpni|ii

35、ii|iiii|iiii|iiii|iiii|iiiicni () | 2 3 4 5 6 7 K 4mMi 21a I -I ①由圖可讀出記數(shù)點" B與" C’之間的距離為 cm; ②打下記數(shù)點“B"時小車運動的速度為 m/s ; ③小車的加速度為 m/s2。 石 小二 合奈相析 【例1】 【答案】0.1 ; 0.86 ; 0.64 ; 【解析】相鄰計數(shù)點時間間隔為： T=0.02sX5=0.1s； A點處瞬時速度的大小是: X3 X4 (8.33 8.95) 102 2T 2 0.1 m/s = 0.86m/s;根據(jù) Ax = aT2 則：x4 - K =3&丁2

36、 ; 2 2 r X4 -^ = 3a1T ； X6 — X3 = 3a3T 且 a a〔 a2 a3 1 9T 2 (X6 + X5 + X4 — X3 — X2 — X1)； 代入數(shù)據(jù)解得：a=0.64m/s 2 針對訓練 【答案】0.987 m/s, 2.57 m/s。 【解析】打C點時小車的瞬時速度大小為 vC BD 2T (8.58 11.15) m / s = 0.987m / s 2 0.1 小車運動的加速度大小為 CE - AC (CD DE BC AB) (13.73 11.15 -8.58 -6.02) 10/ 2 2

37、a=2 2 2 m /s = 2.57m/s 4T 4T 4 0.1 【例2】 10cm；該彈簧的勁度系數(shù)為 【答案】10; 50 【解析】由圖可知，該彈簧的自然長度為 F 10 k =——= N/m = 50N/m。 L 0.3- 0.1 【例3】 【答案】(1) AB (2)甲 【解析】(1)為了保證用一個彈簧秤拉橡皮條和用兩個彈簧秤拉橡皮條的等效性， 同一次實 驗中，O點位置不允許變動，選項 A正確；實驗中，橡皮條、細繩和彈簧秤應與木板保持平 行，選項B正確；實驗中，兩個彈簧秤之間的夾角不一定必須取 90。，選項C錯誤；實驗 中夜不一定將其中一個彈簧秤沿某一方

38、向拉到最大量程，選項 D錯誤；故選AB; (2)圖甲 中F是理論值，F(xiàn)/是實際值，兩者之間允許有誤差，故甲正確 ^ 針對訓練 【答案】(1)B (2) 甲 【解析】（1）實驗中兩次要求效果相同，故實驗采用了等效替代的方法，故選 B. （2） Fi、F2合力的理論值F是指通過平行四邊形定則求出的合力值，而其實驗值 F是指 個彈簧拉橡皮條時所測得的數(shù)值，與細線一定在一條直線上，故甲是尊重實驗事實的。 【例4】 【答案】（1）質(zhì)量mi （2）力F （3）上（4）B X2 【解析】（1）在探究物體的加速度與力的關(guān)系時，應保持物體的質(zhì)量 m不變；（2）在探究物 體的加速度與質(zhì)量關(guān)系

39、時，應保持合力 F不變，（3）本實驗也可以不測加速度的具體數(shù)值， 通過測出兩個初速度為零的勻加速運動在相同時間內(nèi)發(fā)生的位移 X1、X2來測量不同情況下物 體加速度的比值，因 為=1a1t2, x2 =1 a2t2,此比值 曳=芻；（4）如果a 一工圖象是通 2 2 a2 x2 m 過坐標原點的一條直線，則說明加速度 a與質(zhì)量m成反比，選項B正確。 針對訓練 【答案】（1） B, D; （2）平衡摩擦力時，木板傾角過大。 【解析】（1）實驗中要求小車的質(zhì)量遠大于祛碼的質(zhì)量， 故因選擇質(zhì)量為 2kg的小車和輸出 電壓4?6V的交流電源，即B和D. （2）由圖線可看出，當力F=0時小

40、車就已經(jīng)有了加速度， 故造成圖線未過坐標原點的原因是平衡摩擦力時，木板傾角過大。 課時訓練 1 .【答案】交流；0.02 【解析】常用的電磁打點計時器和電火花計時器使用的是交流電，正常工作時每隔 0.02s 打一個點。 2 .【答案】（1） 5.61 0.01cm （2）見右圖 （直線）（3） 0.50 0.01 【解析】（1）計數(shù)點3至IJ0的距離為5.60cm； （2）小車的速度隨時間變化的圖象如圖； Wfrndi -2 （3）小車運動的加速度 a=包二舁=（10.10- 5.60）?10 m/s2= 0.50m/S2 2 2 9T 9 0.1 3 .【答案】

41、A 【解析】要使每次合力與分力產(chǎn)生相同的效果， 即使橡皮條伸長量相同， 每次將橡皮條拉到 同樣的位置，選項 A正確。 4 .【答案】甲 【解析】本實驗驗證的目的是確定“實際值”和“理論值”的偏差大小。 與橡皮條伸長方向 一致的F為“實際值”，而通過平行四邊形定則作出的的對角線 F為“理論值”，由于誤 差的存在，F(xiàn)必然與F方向存在一定夾角，此夾角越小，誤差越小，故甲圖符合實際。 5?【答案】彈簧拉力方向與細繩方向不一致 ；一彈簧秤的拉力太大，用一把彈簧秤再次實驗 時會超量程；細繩太短。 【解析】（1）彈簧拉力方向與細繩方向不一致 ；（2） 一彈簧秤的拉力太大，用一把彈簧秤再 次

42、實驗時會超量程；（3）細繩太短。 6 .【答案】D 【解析】兩彈簧測力計所拉兩繩對 O點拉力的合力與物體所拉繩對結(jié)點 O的拉力平衡，在實 驗中應多次測量，即使 O點在不同的位置多次測量， D不必要；應測量生物的重力、為減小 實驗誤差，彈簧測力計在使用前應調(diào)零、拉線方向應與木板平面平行為減小摩擦。 7 .【答案】B 【解析】由圖像可以看出，在 F為零時，已有了加速度，說明實驗中平衡摩擦力時長木板墊 起的角度太大，B正確。 8 .【答案】（1）天平；（2）（X4- X2）/2T2; （3） 0.02（0.018-0.02 均可）；（4）末平衡摩擦力 或平衡摩擦力不夠。 【解析

43、】(1)實驗要探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，需要測出小車的質(zhì)量，所以要用到天平。 (2)對于勻變速運動，相鄰的相等時間內(nèi)的位移差相等， X4-x3=x3-x2=aT2, x4-x2=2aT2, a= (X4- x2)/2 T。 (3)根據(jù)F=ma a=F, a--，圖像的斜率等于 F,在m<

44、速度與力的關(guān)系時， 保持不變的物理量是物體 的質(zhì)量，故選A; (2)首先要平衡摩擦力的具體做法是：取下塑料桶，墊起滑板沒有滑輪的 一端，使小車帶著紙帶勻速運動， 故選B; (3)根據(jù)牛頓第二定律，系統(tǒng)的加速度a = - M m 細繩對小車的拉力： F =Ma =—— mg ,只有當M ? m ,時F定mg ,故實驗中要使 M m 小車的質(zhì)量遠大于塑料桶和桶中祛碼的質(zhì)量， 才能認為細線對小車的拉力等于塑料桶和祛碼 的重力。(4)打點“3”時小車的瞬時速度大小為： v3 = 2T _ _ _ 2 (3.70 4.40) 10 2 0.1 m/s = 0.405m/s;

45、加速度…S4小 2 (4.40 3.70-2.90-2.15) 10 4 0.12 m/s2 =0.763m/s2 (5)由圖線可知，當小車的拉力到達一定值時，小車才開始加速運動，故原因是平衡摩擦 力不足。 10 .【答案】(1) A (2) AC (3) 0.64 (4) BD 【解析】(1)本實驗應用的實驗方法是控制變量法，故 A選項正確(2)為了驗證加速度 與合外力成正比，實驗中必須做到實驗前要平衡摩擦力和拉小車的細繩必須保持與軌道平 行，而正 確的操作應該是給小車一個初速度，小車能夠帶動紙帶勻速下滑，并且 要注意平衡摩擦力時，不能將砂桶與小車相連掛在滑輪

46、上，選項AC正確；(3) 根據(jù)△x=aT2, T=0.1s運用逐差法得，a = (x4十幾+x6) —Jx1 + x2+x3) =。6附/菖。 9T2 (4)其中圖線不過原點的原因是平衡摩擦力過度，故 A選項錯誤，B選項正確；其中圖線 在末端發(fā)生了彎曲，是因為盤和重物的總質(zhì)量 m不遠小于車和祛碼的總質(zhì)量 M故C選項錯誤， D選項正確。 11.【答案】(1)甲(2) M % X4） -（X3 X2 Xi） 9T2 8.67 【解析】(1)電磁打點計時器使用的是 4-6V的低壓交流電，故甲正確 (2)根據(jù)逐差法可得： %—x3=3aT2, x5—x2=3aT2, x4 —

47、x1 =3aT2,聯(lián)立可得 a =(x6+x5+x4)-2(x3+x2+x1),帶入數(shù)據(jù)可得：a =8.67m /s2 9T2 12.【答案】(1) BQ (2)① 2.00 ,②0.16 ,③0.8。 【解析】(1)平衡摩擦力時，只讓小車拖著紙帶在木板上勻速運動，而不放吊盤，選項 A 錯誤；實驗中應始終保持小車和祛碼的質(zhì)量遠大于祛碼和盤的總質(zhì)量， 從而減小誤差，選項 B正確；實驗中用縱坐標表示加速度，用橫坐標表示小車和車內(nèi)祛碼的總質(zhì)量的倒數(shù)，描出 相應的點在一條直線上， 即可證明加速度與質(zhì)量成反比， 選項C錯誤；平衡摩擦力時，若不 考慮紙帶對小車的拉力，則不需在小車后面連接紙帶，且實驗中不需再平衡摩擦力，選項 D 正確；故選BD. (2)①記數(shù)點" B”與"C之間的距離為 2.00cm;②打下記數(shù)點“ B”時小 r - 2 車運動的速度為 AC之間的平均速度：vB = 任=3.2 10 m/s= 0 16m/s;③小車的加 2T 2 0.1 -2 CE- AC (6.4- 3.2)? 10 ,2 n 2 速度為 a = = m/s = 0.8m/s 4T 2 4 0.01