实验4 探究加速度与力和质量的关系-（课件+达标训练）2023新教材新高考物理【导学教程】新编大一轮总复习（人教版）

[对应学生用书P321] 1．(2021·江西期末)某同学利用如图所示的实验装置来测量重力加速度g，细绳跨过固定在铁架台上的轻质滑轮，两端各悬挂一只质量为M的重锤。实验操作如下： ①用米尺量出重锤1底端距地面的高度H； ②把质量为m0橡皮泥粘在重锤1上，轻拉重锤放手后使之做匀速运动； ③在重锤1上加上比其质量M小很多的质量为m的小钩码； ④左手将重锤2压在地面上，保持系统静止。释放重锤2，同时右手开启秒表，在重锤1落地时停止计时，记录下落时间t。 请回答下列问题： (1)为了减小对下落时间t测量的偶然误差，应补充的操作步骤为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； (2)实验要求小钩码的质量m要比重锤的质量M小很多，主要是为了____________； A．使H测得更准确 B．使重锤1下落的时间长一些 C．使系统的总质量近似等于2M D．使细绳的拉力与小钩码的重力近似相等 (3)用实验中的测量量和已知量表示g，得g＝____________。 解析　(1)多次测量、取平均值是减小测量的偶然误差的基本方法。所以应补充的操作步骤为重复测量3次下落时间，取其平均值作为测量值t。 (2)由于自由落体的加速度较大，下落H高度的时间较短，为了减小测量时间的实验误差，就要使重锤下落的时间长一些，因此系统下降的加速度要小，所以小钩码的质量要比重锤的质量小很多。 (3)根据牛顿第二定律有mg＝(M＋m0＋m＋M)a，又H＝at2，解得g＝。 答案　(1)重复测量3次下落时间，取其平均值作为测量值t　(2)B　(3) 2．(2022·沂水月考)某同学用如图(a)所示的实验装置测量木块与木板之间的动摩擦因数μ：将木块从倾角为θ的木板上由静止释放，与位移传感器连接的计算机描绘出了木块相对传感器的位置随时间变化的规律，如图(b)中的曲线②所示。图中木块的位置从x1到x2、从x2到x3的运动时间均为T。 (1)根据图(b)可得，木块经过位置x2时的速度v2＝____________，a＝____________； (2)现测得T＝0.1 s，x1＝4 cm，x2＝9 cm，x3＝16 cm，θ＝37°，可求得木块与木板之间的μ＝____________；(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，重力加速度g取10 m/s2，结果保留一位有效数字) (3)若只增大木板的倾角，则木块相对传感器的位置随时间变化的规律可能是图(b)中的曲线______________(选填图线序号①、②或③)。 解析　(1)由题意可知，木块沿木板向下做匀加速直线运动，由于从x1到x2、从x2到x3的运动时间均为T，所以v2＝ 由匀变速直线运动的规律可知(x3－x2)－(x2－x1)＝aT2 解得a＝； (2)由a＝＝ m/s2＝2 m/s2 由牛顿第二定律可知a＝gsin 37°－μgcos 37°，解得μ＝0.5 (3) 由牛顿第二定律可知a＝gsin θ－μgcos θ 当θ增大，则加速度增大，由公式x＝at2可知，曲线①正确。 答案　(1)　　(2)0.5　(3)① 3．(2021·江苏月考)某同学使用如图甲装置测量木板和物块(底面平整，上有凹槽)间的动摩擦因数，已知当地重力加速度为g。实验步骤： ①调整木板处于水平状态，物块凹槽内放置两个砝码保证物块和砝码的总质量远大于小吊盘和重物质量之和； ②按住小车挂上带有适当重物的小吊盘，测出小吊盘和重物总质量m； ③接通打点计时器电源释放小车获得带有点迹的纸带； ④改变小吊盘中重物质量，重复步骤②③； ⑤选纸带上清晰的部分每5个间隔标注一个计数点，测量位移，如图乙，求出与不同m相对应的加速度a； ⑥以m为纵坐标，a为横坐标，在坐标纸上作m­a关系图线，如图丙，测得斜率为k，纵轴截距为b。 完成下列填空： (1)某次实验中测得的纸带如图乙所示，则小车加速度a＝____________ m/s2(计算结果保留三位有效数字)。 (2)假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，根据图像丙的斜率和截距可得木板和物块间的动摩擦因数μ＝____________(用题中所给的字母表示)。 解析　(1)相邻计数点的时间间隔T＝5×0.02 s＝0.1 s 根据逐差法求解加速度 a＝＝×10－2 m/s2＝1.01 m/s2 (2)据题意知，绳子拉力近似等于小吊盘和重物的总重力；设物块和砝码的总质量为M，由牛顿第二定律得mg－μMg＝Ma，变形得m＝a＋μM 故图像斜率k＝，纵轴截距b＝μM