高考物理同步（人教版） 第3章第4讲 实验：验证牛顿运动定律②挑战练习

111挑战练习1(2009上海高考)如图为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速度和力的关系”的实验装置来源: (1)在该实验中必须采用控制变量法，应保持_不变，用钩码所受的重力作为_，用DIS测小车的加速度(2)改变所挂钩码的数量，多次重复测量在某次实验中根据测得的多组数据可画出aF关系图线(如图所示)分析此图线的OA段可得出的实验结论是_此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是()A小车与轨道之间存在摩擦B导轨保持了水平状态C所挂钩码的总质量太大D所用小车的质量太大【解析】(1)因为要探究“加速度和力的关系”所以应保持小车的总质量不变，钩码所受的重力作为小车所受外力(2)由于OA段aF关系为一倾斜的直线，所以在质量不变的条件下，加速度与外力成正比；由实验原理： mgMa得a，而实际上a，可见AB段明显偏离直线是由于没有满足Mm造成的【答案】(1)小车的总质量小车所受外力(2)在质量不变的条件下，加速度与外力成正比C2（2009江苏高考）“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示.（1）在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示.计时器打点的时间间隔为0.02 s.从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离.该小车的加速度a= m/s2.（结果保留两位有效数字）（2）平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上.挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度.小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表：砝码盘中砝码总重力F(N)0.1960.3920.5880.7840.980加速度a（ms-2）0.691.181.662.182.70请根据实验数据作出a-F的关系图象.（3）根据提供的实验数据作出的a-F图线不通过原点，请说明主要原因.【解析】（1）处理匀变速直线运动中所打出的纸带，求解加速度用公式 at2，关键弄清公式中各个量的物理意义，为连续相等时间内的位移差，t为连续相等的时间间隔，如果每5个点取一个计数点，则连续两计数点的时间间隔为t=0.1 s， at2=（3.68-3.52）10-2 m，带入可得加速度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）根据图中的数据，合理的设计横纵坐标的刻度值，使图线倾斜程度不能太小也不能太大，以与水平方向夹角45左右为宜.由此确定F的范围从0设置到1 N较合适，而a则从0到3 m/s2较合适.设好刻度，根据数据确定5个点的位置，将5个点用一条直线连起来，延长交与坐标轴某一点.如图所示.（3）与纵坐标相交而不过原点，该交点说明当不挂砝码时，小车仍有加速度，即绳对小车仍有拉力，从此拉力的来源考虑很容易得到答案，是因为砝码盘的重力，而在（2）问的图表中只给出了砝码的总重力，没有考虑砝码盘的重力.【答案】(1) 0.16(0.15也算对) （2）如图所示111