課時作業(yè)十二實驗三：加速度與物體質量、物體受力的關系(限時：45分鐘)(班級________姓名________)1．某同學用圖(a)所示的實驗裝置研究重物在下落過程中的運動情況，其中打點計時器的電源為交流電源，可以使用的頻率有20Hz、30Hz和40Hz，打出紙帶的一部分如圖(b)所示．圖(a)圖(b)第1題圖該同學在實驗中沒有記錄交流電的頻率f，需要用實驗數(shù)據(jù)和其他題給條件進行推算．(1)若從打出的紙帶可判定重物勻加速下落，利用f和圖(b)中給出的物理量可以寫出：在打點計時器打出B點時，重物下落的速度大小為______，打出C點時重物下落的速度大小為______，重物下落的加速度大小為______．(2)已測得s1＝8.89cm，s2＝9.50cm，s3＝10.10cm；當重力加速度大小為9.80m/s2，實驗中重物受到的平均阻力大小約為其重力的1%.2．某探究學習小組用如圖所示的方案測滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)．在實驗桌上固定一斜面，在斜面上距斜面底端擋板一定距離處放置一小滑塊，系住小滑塊的輕質細線跨過光滑的定滑輪后系住一小球，整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)．剪斷細線后，小滑塊沿斜面向下運動與擋板相碰，小球自由下落與地面相碰，先后聽到兩次碰撞的聲音．反復調節(jié)擋板的位置，直到只聽到一次碰撞的聲音．測得此情況下小滑塊距擋板的距離x＝0.5m，距桌面距離h＝0.3m，小球下落的高度H＝1.25m，取g＝10m第2題圖(1)小滑塊與擋板碰前的速度大小為________m/s.(2)滑塊與木板間動摩擦因數(shù)的表達式為__________(用所給物理量的符號表示)，代入數(shù)據(jù)得μ＝________．3．某實驗小組在“探究加速度與物體受力的關系”實驗中，設計出如下的實驗方案，其實驗裝置如圖甲所示．已知小車質量M＝214.6g，砝碼盤質量m0＝7.8g，所使用的打點計時器交流電頻率f＝50甲A．按圖中所示安裝好實驗裝置；B．調節(jié)長木板的傾角，輕推小車后，使小車能沿長木板向下做勻速直線運動；C．取下細繩和砝碼盤，記下砝碼盤中砝碼的質量m；D．將小車置于打點計時器旁，先接通電源，再放開小車，打出一條紙帶，由紙帶求得小車的加速度a；E．重新掛上細繩和砝碼盤，改變砝碼盤中砝碼的質量，重復B-D步驟，求得小車在不同合外力F作用下的加速度．回答下列問題：(1)按上述方案做實驗，是否要求砝碼和砝碼盤的總質量遠小于小車的質量？______(選填“是”或“否”)．(2)實驗中打出的其中一條紙帶如圖乙所示，由該紙帶可求得小車的加速度a＝______m/s2.乙(3)某同學將有關測量數(shù)據(jù)填入他所設計的表格中，如下表．次數(shù)12345砝碼盤中砝碼的重力F/N0.100.200.290.390.49小車的加速度a/(m·s－2)0.881.441.842.382.89他根據(jù)表中的數(shù)據(jù)畫出a-F圖象(如圖丙)．造成圖線不過坐標原點的一條最主要原因是____________________________________________________________，從該圖線延長線與橫軸的交點可求出的物理量是__________，其大小為________．丙第3題圖4．圖為測量物塊與水平桌面之間動摩擦因數(shù)的實驗裝置示意圖．實驗步驟如下：第4題圖①用天平測量物塊和遮光片的總質量M、重物的質量m；用游標卡尺測量遮光片的寬度d；用米尺測量兩光電門之間的距離s；②調整輕滑輪，使細線水平；③讓物塊從光電門A的左側由靜止釋放，用數(shù)字毫秒計分別測出遮光片經(jīng)過光電門A和光電門B所用的時間ΔtA和ΔtB，求出加速度a；④多次重復步驟③，求a的平均值eq\o(a,\s\up6(－))；⑤根據(jù)上述實驗數(shù)據(jù)求出動摩擦因數(shù)μ.回答下列問題：(1)物塊的加速度a可用d、s、ΔtA和ΔtB表示為a＝______；(2)動摩擦因數(shù)μ可用M、m、eq\o(a,\s\up6(－))和重力加速度g表示為μ＝__________；(3)如果細線沒有調整到水平，由此引起的誤差屬于____(選填“偶然誤差”或“系統(tǒng)誤差”)．5．某同學利用如圖(a)所示實驗裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)獲得了小車加速度a與鉤碼的質量m的對應關系圖，如圖(b)所示．實驗中小車(含發(fā)射器)的質量為200g第5題圖(1)根據(jù)該同學的結果，小車的加速度與鉤碼的質量成__________(選填“線性”或“非線性”)關系．(2)由圖(b)可知，a-m圖線不經(jīng)過原點，可能的原因是____________________________．(3)若利用本實驗裝置來驗證“在小車質量不變的情況下，小車的加速度與作用力成正比”的結論，并直接以鉤碼所受重力mg作為小車受到的合外力，則實驗中應采取的改進措施是__________________，鉤碼的質量應滿足的條件是__________________．課時作業(yè)(十二)實驗三：加速度與物體質量、物體受力的關系1.(1)eq\f(f,2)(s1＋s2)eq\f(f,2)(s2＋s3)eq\f(f2,2)(s3－s1)(2)40【解析】(1)由于重物勻加速下落，B點的速度vB等于AC段的平均速度，即vB＝eq\f(s1＋s2,2T)由于T＝eq\f(1,f)，故vB＝eq\f(f,2)(s1＋s2)同理可得vC＝eq\f(f,2)(s2＋s3)勻加速直線運動的加速度a＝eq\f(Δv,Δt)故a＝eq\f(vc－vB,T)＝eq\f(\f(f,2)\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(s2＋s3))－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(s1＋z2)))),\f(1,f))＝eq\f(f2,2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(s3－s1))(2)重物下落的過程中，由牛頓第二定律可得mg－F阻＝ma由已知條件F阻＝0.01mg解得a＝0.99f＝eq\r(\f(2a,s3－s1))≈40Hz2．(1)2(2)μ＝eq\f(Hh－x2,H\r(x2－h(huán)2))0.25【解析】(1)同時聽到聲音說明小球與小滑塊運動時間相同，設都為t，由小球做自由落體運動有H＝eq\f(1,2)gt2，解得t＝eq\r(\f(2H,g))＝0.5s，則小滑塊與擋板碰撞時的速度為v＝eq\f(2x,t)＝2m/s.(2)對滑塊做勻加速直線運動，有x＝eq\f(1,2)at2由牛頓第二定律得mgsinθ－μmgcosθ＝ma由幾何關系得sinθ＝eq\f(h,x)，cosθ＝eq\f(\r(x2－h(huán)2),x)聯(lián)立以上各式解得μ＝eq\f(Hh－x2,H\r(x2－h(huán)2))代入數(shù)值解得μ＝0.25.3．(1)否(2)0.88(3)在計算小車所受的合外力時未計入砝碼盤的重力(只要涉及“未考慮砝碼質量的因素”就算正確)砝碼盤的重力0.08N【解析】(1)小車加速運動時所受的合外力即為砝碼和砝碼盤的總重力，而實驗中的研究對象是小車，因此，實驗中不必使砝碼及砝碼盤的質量遠小于小車的質量．(2)a＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al\co1(8.64＋7.75)))－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al\co1(6.87＋6.00))),4×0.12)×10－2m/s2＝0.88m/s2.(3)實驗中本應有(m0＋m)g＝Ma，由于實驗中未計入砝碼盤的質量m0，測得的圖象與真實圖象相比沿F軸左移m0g，圖象將不過原點．由圖象及上述分析可知，m0g4．(1)eq\f(1,2s)[(eq\f(d,ΔtB))2－(eq\f(d,ΔtA))2](2)eq\f(mg－（M＋m）\o(a,\s\up6(－)),Mg)(3)系統(tǒng)誤差【解析】(1)遮光片經(jīng)過光電門A和B的平均速度分別表示A、B位置的瞬時速度，vA＝eq\f(d,ΔtA)，vB＝eq\f(d,ΔtB)，又由速度位移公式得：a＝eq\f(veq\o\al(2,B)－veq\o\al(2,A),2s)＝eq\f(1,2s)[(eq\f(d,ΔtB))2－(eq\f(d,ΔtA))2]．(2)對遮光片、物塊和重物由牛頓第二定律得：F－μMg＝Meq\o(a,\s\up6(－))，mg－F＝meq\o(a,\s\up6(－))，即mg－μMg＝(M＋m)eq\o(a,\s\up6(－))，所以μ＝eq\f(mg－（M＋m）\o(a,\s\up6(－)),Mg).(3)如果細線沒有調整到水平，由此引起的誤差是實驗原理不完善引起的系統(tǒng)誤差．5．(1