(8分)在探究物體的加速度與物體所受外力、物體質(zhì)量間的關(guān)系時，采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置．小車及車中的砝碼質(zhì)量用表示，盤及盤中的砝碼質(zhì)量用表示．

①當(dāng)與的大小關(guān)系滿足________時，才可以認(rèn)為繩子對小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力．

②某一組同學(xué)先保持盤及盤中的砝碼質(zhì)量一定來做實(shí)驗(yàn)，其具體操作步驟如下，以下做法正確的是________．

A．平衡摩擦力時，應(yīng)將盤及盤中的砝碼用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上

B．每次改變小車的質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力

C．實(shí)驗(yàn)時，先放開小車，再接通打點(diǎn)計(jì)時器的電源

D．用天平測出以及小車質(zhì)量，小車運(yùn)動的加速度可直接用公式求出

③另兩組同學(xué)保持小車及車中的砝碼質(zhì)量一定，探究加速度與所受外力的關(guān)系，由于他們操作不當(dāng)，這兩組同學(xué)得到的關(guān)系圖象分別如圖1和圖2所示，其原因分別是：

圖1：_________________________________；圖2：__________________________________________.

 

【答案】

①（2分），② B （2分）

③圖1：過大(或過小)，造成不是遠(yuǎn)小于（2分）

圖2：沒有平衡摩擦力或木板的傾角過�。�2分）

【解析】

試題分析: ①該實(shí)驗(yàn)的研究對象是小車，采用控制變量法研究．當(dāng)質(zhì)量一定時，研究小車的加速度和小車所受合力的關(guān)系．為消除摩擦力對實(shí)驗(yàn)的影響，可以把木板D的左端適當(dāng)墊高，以使小車的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小車的合力就是繩子的拉力．根據(jù)牛頓第二定律得：對m：，對M：，解得：；當(dāng)M＞＞m時，即當(dāng)砝碼和盤的總重力要遠(yuǎn)小于小車的重力，繩子的拉力近似等于砝碼和盤的總重力．

②平衡摩擦力時，應(yīng)將繩從小車上拿去，輕輕推動小車，是小車沿木板運(yùn)動，通過打點(diǎn)計(jì)時器打出來的紙帶判斷小車是否勻速運(yùn)動．故A錯誤．每次改變小車的質(zhì)量時，小車的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消，不需要重新平衡摩擦力．故B正確．實(shí)驗(yàn)時，應(yīng)先放開小車，再接通打點(diǎn)計(jì)時器電源，由于小車運(yùn)動較快，可能會使打出來的點(diǎn)很少，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理．故C錯誤．小車運(yùn)動的加速度是利用打點(diǎn)計(jì)時器測量，如果用天平測出m以及小車質(zhì)量M，直接用公式求出，這是在直接運(yùn)用牛頓第二定律計(jì)算的，而我們實(shí)驗(yàn)是在探究加速度與物體所受合外力和質(zhì)量間的關(guān)系．故D錯誤．故選B．

③圖1中當(dāng)盤及盤中砝碼質(zhì)量較大時，a-F圖象發(fā)生彎曲，這是由于沒有保證小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于盤及盤中砝碼質(zhì)量造成的．

圖2中，從上圖中發(fā)現(xiàn)直線沒過原點(diǎn)，當(dāng)F≠0時，a=0．也就是說當(dāng)繩子上有拉力時小車的加速度還為0，說明小車的摩擦力與繩子的拉力抵消呢．該組同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中遺漏了平衡摩擦力或平衡摩擦力不足這個步驟．即傾角過小。

考點(diǎn)：本題考查了牛頓第二定律、控制變量法、物理實(shí)驗(yàn)的處理。

 

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（Ⅰ）一物理興趣小組利用學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的數(shù)字實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)探究物體作圓周運(yùn)動時向心力與角速度、半徑的關(guān)系．
實(shí)驗(yàn)序號 1 2 3 4 5 6 7 8
F/N 2.42 1.90 1.43 0.97 0.76 0.50 0.23 0.06
ω/rad?s-1 28.8 25.7 22.0 18.0 15.9 13.0 8.5 4.3
①首先，他們讓一砝碼做半徑r為0.08m的圓周運(yùn)動，數(shù)字實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)通過測量和計(jì)算得到若干組向心力F和對應(yīng)的角速度ω，如下表．請你根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在圖甲上繪出F-ω的關(guān)系圖象．

②通過對圖象的觀察，興趣小組的同學(xué)猜測F與ω2成正比．你認(rèn)為，可以通過進(jìn)一步轉(zhuǎn)換，做出
F-ω2
F-ω2
關(guān)系圖象來確定他們的猜測是否正確．
③在證實(shí)了F∝ω2之后，他們將砝碼做圓周運(yùn)動的半徑r再分別調(diào)整為0.04m、0.12m，又得到了兩條F-ω圖象，他們將三次實(shí)驗(yàn)得到的圖象放在一個坐標(biāo)系中，如圖乙所示．通過對三條圖象的比較、分析、討論，他們得出F∝r的結(jié)論，你認(rèn)為他們的依據(jù)是
做一條平行與縱軸的輔助線，觀察和圖象的交點(diǎn)中力的數(shù)值之比是否為1：2：3
做一條平行與縱軸的輔助線，觀察和圖象的交點(diǎn)中力的數(shù)值之比是否為1：2：3
．
④通過上述實(shí)驗(yàn)，他們得出：做圓周運(yùn)動的物體受到的向心力F與角速度ω、半徑r的數(shù)學(xué)關(guān)系式是F=kω2r，其中比例系數(shù)k的大小為
0.037
0.037
．（計(jì)算結(jié)果取2位有效數(shù)字）
（Ⅱ）某同學(xué)想測量某導(dǎo)電溶液的電阻率，先在一根均勻的長玻璃管兩端各裝了一個電極（接觸電阻不計(jì)），兩電極相距L=0.700m，其間充滿待測的導(dǎo)電溶液．
用如下器材進(jìn)行測量：
電壓表（量程l5V，內(nèi)阻約30kΩ）； 電流表（量程300μA，內(nèi)阻約50Ω）；
滑動變阻器（10Ω，1A）；          電池組（電動勢E=12V，內(nèi)阻r=6Ω）；
單刀單擲開關(guān)一個、導(dǎo)線若干．
下表是他測量通過管中導(dǎo)電液柱的電流及兩端電壓的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．實(shí)驗(yàn)中他還用20分度的游標(biāo)卡尺測量了玻璃管的內(nèi)徑，結(jié)果如圖2所示
U/V 0 1.0 3.0 5.0 7.0 9.0 11.0
I/μA 0 22 65 109 155 175 240

根據(jù)以上所述請回答下面的問題：
（1）玻璃管內(nèi)徑d的測量值為
30.75
30.75
mm；
（2）根據(jù)表1數(shù)據(jù)在圖3坐標(biāo)中已描點(diǎn)，請作出U-I圖象，根據(jù)圖象求出電阻R=
4.4×104～4.8×104
4.4×104～4.8×104
Ω（保留兩位有效數(shù)字）；
（3）計(jì)算導(dǎo)電溶液的電阻率表達(dá)式是ρ=
πRd
2
 
4L
πRd
2
 
4L
 （用R、d、L表示）
（4）請?jiān)冢▓Dl）中補(bǔ)畫出未連接的導(dǎo)線．

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（2011?海淀區(qū)一模）（1）“探究動能定理”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，當(dāng)小車在兩條橡皮筋作用下彈出時，橡皮筋對小車做的功記為W0．當(dāng)用4條、6條、8條…完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次、第4次…實(shí)驗(yàn)時，橡皮筋對小車做的功記為2W0、3W0、4W0…，每次實(shí)驗(yàn)中由靜止彈出的小車獲得的最大速度可由打點(diǎn)計(jì)時器所打的紙帶測出．關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是
AC
AC

    A．某同學(xué)在一次實(shí)驗(yàn)中，得到一條記錄紙帶．紙帶上打出的點(diǎn)，兩端密、中間疏．出現(xiàn)這種情況的原因，可能是沒有使木板傾斜或傾角太�。�
    B．當(dāng)小車速度達(dá)到最大時，橡皮筋處于伸長狀態(tài)，小車在兩個鐵釘?shù)倪B線處
    C．應(yīng)選擇紙帶上點(diǎn)距均勻的一段計(jì)算小車的最大速度
    D．應(yīng)選擇紙帶上第一點(diǎn)到最后一點(diǎn)的一段計(jì)算小車的最大速度．
（2）某興趣小組在做“探究做功和物體速度變化關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)前，提出了以下幾種猜想：①W∝v，②W∝v2，③W∝
v
．他們的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，PQ為一塊傾斜放置的木板，在Q處固定一個速度傳感器（用來測量物體每次通過Q點(diǎn)的速度）．在剛開始實(shí)驗(yàn)時，有位同學(xué)提出，不需要測出物體質(zhì)量，只要測出物體初始位置到速度傳感器的距離和讀出速度傳感器的讀數(shù)就行了，大家經(jīng)過討論采納了該同學(xué)的建議．

①請你簡要說明為什么不需要測出物體的質(zhì)量？
②讓小球分別從不同高度無初速釋放，測出物體初始位置到速度傳感器的距離L1、L2、L3、L4…，讀出小球每次通過Q點(diǎn)的速度v1、v2、v3、v4、…，并繪制了如圖乙所示的L-v圖象．若為了更直觀地看出L和v的變化關(guān)系，他們下一步應(yīng)怎么做？
（3）某同學(xué)要測量一均勻新材料制成的圓柱體的電阻率ρ．步驟如下：
①用游標(biāo)為20分度的卡尺測量其長度如圖，由圖可知其長度為
50.15
50.15
mm；
②用螺旋測微器測量其直徑如右上圖，由圖可知其直徑為
4.700
4.700
mm；
③用多用電表的電阻“×10”擋，按正確的操作步驟測此圓柱體的電阻，表盤的示數(shù)如圖，則該電阻的阻值約為
220
220
Ω．
④該同學(xué)想用伏安法更精確地測量其電阻R，現(xiàn)有的器材及其代號和規(guī)格如下：
待測圓柱體電阻R
電流表A1（量程0～4mA，內(nèi)阻約50Ω）
電流表A2（量程0～10mA，內(nèi)阻約30Ω）
電壓表V1（量程0～3V，內(nèi)阻約10kΩ）
電壓表V2（量程0～15V，內(nèi)阻約25kΩ）
直流電源E（電動勢4V，內(nèi)阻不計(jì)）
滑動變阻器R1（阻值范圍0～15Ω，允許通過的最大電流2.0A）
滑動變阻器R2（阻值范圍0～2kΩ，允許通過的最大電流0.5A）
開關(guān)S
導(dǎo)線若干
為使實(shí)驗(yàn)誤差較小，要求測得多組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，請?jiān)谟铱蛑挟嫵鰷y量的電路圖，并標(biāo)明所用器材的代號．
⑤若該同學(xué)用伏安法跟用多用電表測量得到的R測量值幾乎相等，由此可估算此圓柱體材料的電阻率約為ρ=
7.6×10-2
7.6×10-2
Ω?m．（保留2位有效數(shù)字）

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

(8分)對于落體運(yùn)動規(guī)律的研究，著名科學(xué)家伽利略做出了具大的貢獻(xiàn)，關(guān)于他的研究工作，回答以下問題：

(一)(4分)科學(xué)探究活動通常包括以下要素：提出問題，猜想與假設(shè)，制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)，分析與論證，評估，交流與合作等．伽利略對落體運(yùn)動規(guī)律的探究過程如下：

A．伽利略依靠邏輯的力量推翻了亞里斯多德的觀點(diǎn)；

B．伽利略提出了“落體運(yùn)動的速度v與時間t成正比”的觀點(diǎn)；

C．為“沖淡”重力，伽利略設(shè)計(jì)用斜面來研究小球在斜面上運(yùn)動的情況；

D．伽利略換用不同質(zhì)量小球，沿同一斜面從不同位置由靜止釋放，并記錄相應(yīng)數(shù)據(jù)；

E．伽利略改變斜面的傾角，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，記錄相應(yīng)數(shù)據(jù)；

F．伽利略對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析；

G．伽利略將斜面實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)論推廣到斜面傾角增大到90°時．

(1) 與上述過程中B步驟相應(yīng)的科學(xué)探究要素是                    ．

(2) 與上述過程中F步驟相應(yīng)的科學(xué)探究要素是                    ．

 (二)(4分)伽利略提出了“落體運(yùn)動的速度v與時間t成正比”的觀點(diǎn)，但在伽利略時代無法直接測出物體運(yùn)動的速度．伽利略借助于數(shù)學(xué)方法，通過數(shù)學(xué)推理，巧妙地將研究“速度與時間的關(guān)系”轉(zhuǎn)換為研究“位移與時間的關(guān)系”，解決了這一難題．接著，伽利略用一條刻有光滑凹槽的長木板做成一個斜面，讓小球沿斜槽滾下，同時采用滴水計(jì)時法．下表是伽利略手稿中記錄的一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．

時間單位t

1

2

3

4

5

6

7

距離單位s

32

130

298

526

824

1192

1600

上表的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能驗(yàn)證伽利略得出的位移與時間的關(guān)系嗎？如果能，請簡要寫出你的理由，并在下列坐標(biāo)紙中作出能直觀反映這一結(jié)論正確的圖象．如果不能，請說明理由．(如有需要可利用上表中的空格,作圖時請標(biāo)明橫軸的意義．)

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科目：高中物理 來源： 題型：

(8分)利用實(shí)驗(yàn)探究“當(dāng)合外力大小一定時，物體運(yùn)動的加速度大小與其質(zhì)量成反比”．給定的器材有：傾角可以調(diào)節(jié)的長斜面（如圖）、小車、計(jì)時器、米尺、天平（含砝碼）、鉤碼等．在實(shí)驗(yàn)過程中不考慮摩擦，重力加速度為g，請結(jié)合下列實(shí)驗(yàn)步驟回答相關(guān)問題．

（1）用天平測出小車的質(zhì)量為m０；

（2）讓小車自斜面上方一固定點(diǎn)A1從靜止開始下滑到斜面底端A2，用計(jì)時器記下所用的時間為t０；

（3）用米尺測出A1與A2之間的距離為S；則：小車的加速度大小a＝            ．

（4）用米尺測出A1相對于A2的高度為h０；則：小車所受的合外力大小F＝                  ．

（5）在小車中加鉤碼，用天平測出此時小車與鉤碼的總質(zhì)量，同時通過改變斜面的傾角來改變固定點(diǎn)A1相對于A2的高度h，測出小車從A1靜止開始下滑到斜面底端A2所需的時間t；問：質(zhì)量不相等的前后兩次應(yīng)怎樣操作才能使小車所受合外力大小一定？

答：                                                                      ．

（6）多次改變小車與鉤碼的總質(zhì)量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測出各次對應(yīng)的、h、t的值．

以          為縱坐標(biāo)、          為橫坐標(biāo)建立坐標(biāo)系，根據(jù)各組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)．如果這些點(diǎn)在一條過原點(diǎn)的直線上，則可間接說明“當(dāng)合外力大小一定時，物體運(yùn)動的加速度大小與其質(zhì)量成反比”．

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同步練習(xí)冊答案