(10分)“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装…——2009 高考物理第 11 题答案解析

2009_江苏卷

2009 江苏 第 11 题 解答题 区分题
2009_江苏卷

11.(10分)“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。


图丙

(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。计时器大点的时间间隔为0.02s。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 $\mathrm { \mathbf { a } } { = } \mathrm { \underline { { ~ \Gamma ~ } } } 0 . 1 6 \mathrm { \quad } \mathrm { \mathbf { m } } / \mathrm { \mathbf { s } } ^ { 2 }$ .(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的实验数据如表

<table><tr><td rowspan=1 colspan=1>砝码盘中砝码总重力F(N)</td><td rowspan=1 colspan=1>0.196</td><td rowspan=1 colspan=1>0.392</td><td rowspan=1 colspan=1>0.588</td><td rowspan=1 colspan=1>0.784</td><td rowspan=1 colspan=1>0.980</td></tr><tr><td rowspan=1 colspan=1>加速度a $( \mathbf { m } \bullet \mathbf { s } |$ -2</td><td rowspan=1 colspan=1>0.69</td><td rowspan=1 colspan=1>1.18</td><td rowspan=1 colspan=1>1.66</td><td rowspan=1 colspan=1>2.18</td><td rowspan=1 colspan=1>2.70</td></tr></table>

请根据实验数据作出a﹣F的关系图象。

(3)根据提供的试验数据作出的a﹣F图线不通过原点,请说明主要原因

参考答案

(1) 0.16; (2) (见图); (3) 未计入砝码盘的重力 【点评】实验问题需要结合物理规律去解决。处理图象问题要注意图线的斜率、交点、拐点、面积等意义,能正确理解这些量的意义则很多问题将会迎刃而解。对于实验我们要清楚每一项操作存在的理由。其中平衡摩擦力的原因以及做法在实验中应当清楚。 数据处理时注意单位的换算和有效数字的保留

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【考点】M8:探究加速度与物体质量、物体受力的关系

【专题】16:压轴题

【分析】该实验是探究加速度与力、质量的三者关系,研究三者关系必须运用控制变量法。

纸带法实验中,若纸带匀变速直线运动,测得纸带上的点间距,利用匀变速直线运动推论,可计算出打出某点时纸带运动加速度。

根据图中的数据,合理的设计横纵坐标的刻度值,据数据确定个点的位置,将个点用一条直线连起来,延长交与坐标轴某一点。

知道为什么需要平衡摩擦力以及不平衡摩擦力带来什么问题。

【解答】解:(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 $\triangle \mathbf { x } { = } \mathrm { a t } ^ { 2 }$
由于每5个点取一个点,则连续两点的时间间隔为 $\mathrm { \ t = 0 . 1 s } .$
$\triangle \mathrm { x } { = \ ( 3 . 6 8 - 3 . 5 2 ) \ \times 1 0 ^ { - 2 } m }$ ,带入可得加速度 $\mathrm { a } { = } 0 . 1 6 \mathrm { m } / \mathrm { s } ^ { 2 }$


(2)如图所示

(3)未放入砝码时,小车已有加速度,可以判断未计入砝码盘的重力。

答案:(1)0.16 (2)(见图)

(3)未计入砝码盘的重力

【点评】实验问题需要结合物理规律去解决。处理图象问题要注意图线的斜率、交点、拐点、面积等意义,能正确理解这些量的意义则很多问题将会迎刃而解。对于实验我们要清楚每一项操作存在的理由。其中平衡摩擦力的原因以及做法在实验中应当清楚。

数据处理时注意单位的换算和有效数字的保留。

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