高考物理同步（人教版） 第3章第4講 實驗：驗證牛頓運動定律②挑戰(zhàn)練習(xí)

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111 挑戰(zhàn)練習(xí) 1．(2009上海高考)如圖為“用DIS(位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機)研究加速度和力的關(guān)系”的實驗裝置． [來源: ] (1)在該實驗中必須采用控制變量法，應(yīng)保持________不變，用鉤碼所受的重力作為________，用DIS測小車的加速度． (2)改變所掛鉤碼的數(shù)量，多次重復(fù)測量．在某次實驗中根據(jù)測得的多組數(shù)據(jù)可畫出aF關(guān)系圖線(如圖所示)． ①分析此圖線的OA段可得出的實驗結(jié)論是________________________________________________________________________． ②此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是(　　) A．小車與軌道之間存在摩擦 B．導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài) C．所掛鉤碼的總質(zhì)量太大 D．所用小車的質(zhì)量太大 【解析】　(1)因為要探究“加速度和力的關(guān)系”所以應(yīng)保持小車的總質(zhì)量不變，鉤碼所受的重力作為小車所受外力． (2)由于OA段aF關(guān)系為一傾斜的直線，所以在質(zhì)量不變的條件下，加速度與外力成正比；由實驗原理： mg＝Ma得a＝＝，而實際上a′＝，可見AB段明顯偏離直線是由于沒有滿足M?m造成的． 【答案】　(1)小車的總質(zhì)量　小車所受外力 (2)①在質(zhì)量不變的條件下，加速度與外力成正比　②C 2．（2009江蘇高考）“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”的實驗裝置如圖甲所示. （1）在平衡小車與桌面之間摩擦力的過程中，打出了一條紙帶如圖乙所示.計時器打點的時間間隔為0.02 s.從比較清晰的點起，每5個點取一個計數(shù)點，量出相鄰計數(shù)點之間的距離.該小車的加速度a= m/s2.（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字） （2）平衡摩擦力后，將5個相同的砝碼都放在小車上.掛上砝碼盤，然后每次從小車上取一個砝碼添加到砝碼盤中，測量小車的加速度.小車的加速度a與砝碼盤中砝碼總重力F的實驗數(shù)據(jù)如下表： 砝碼盤中砝碼總重力F(N) 0.196 0.392 0.588 0.784 0.980 加速度a（ms-2） 0.69 1.18 1.66 2.18 2.70 請根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出a-F的關(guān)系圖象. （3）根據(jù)提供的實驗數(shù)據(jù)作出的a-F圖線不通過原點，請說明主要原因. 【解析】（1）處理勻變速直線運動中所打出的紙帶，求解加速度用公式 at2，關(guān)鍵弄清公式中各個量的物理意義，為連續(xù)相等時間內(nèi)的位移差，t為連續(xù)相等的時間間隔，如果每5個點取一個計數(shù)點，則連續(xù)兩計數(shù)點的時間間隔為t=0.1 s， at2=（3.68-3.52）10-2 m，帶入可得加速度a=0.16 m/s2.也可以使用最后一段和第二段的位移差求解，得加速度a=0.15 m/s2. （2）根據(jù)圖中的數(shù)據(jù)，合理的設(shè)計橫縱坐標(biāo)的刻度值，使圖線傾斜程度不能太小也不能太大，以與水平方向夾角45左右為宜.由此確定F的范圍從0設(shè)置到1 N較合適，而a則從0到3 m/s2較合適.設(shè)好刻度，根據(jù)數(shù)據(jù)確定5個點的位置，將5個點用一條直線連起來，延長交與坐標(biāo)軸某一點.如圖所示. （3）與縱坐標(biāo)相交而不過原點，該交點說明當(dāng)不掛砝碼時，小車仍有加速度，即繩對小車仍有拉力，從此拉力的來源考慮很容易得到答案，是因為砝碼盤的重力，而在（2）問的圖表中只給出了砝碼的總重力，沒有考慮砝碼盤的重力. 【答案】(1) 0.16(0.15也算對) （2）如圖所示  111