探究加速度与力、加速度与质量的关系实验(验证牛顿第二定律)的题目

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1、母题二十六、探究加速度与力、加速度与质量的关系实验、验证牛顿第二定律【解法归纳】由于与加速度相关的有力和质量两个因素，所以探究加速度与力、加速度与质量的关系实验采用控制变量法。探究加速度与力的关系控制质量不变；探究加速度与质量的关系采用控制力不变。典例26（2010山东理综）某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系。弹簧秤固定在一合适的木板上，桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔代替定滑轮，细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接。在桌面上画出两条平行线MN、PQ，并测出间距d。开始时将木板置于MN处，现缓

2、慢向瓶中加水，直到木板开始运动为止，记下弹簧秤的示数F0，以此表示滑动摩擦力的大小。再将木板放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧秤的示数F1。然后释放木板，并用秒表记下木板运动到PQ处的时间t。①木板的加速度可以用d、t表示为a=；为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的办法是（一种即可）。②改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度a与弹簧秤示数F1的关系。下列图象能表示该同学实验结果的是。③用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是a．可以改变滑动摩擦力的大小b．可以更方便地获取多组实验数据c．可以

3、比较精确地测出摩擦力的大小d．可以获得更大的加速度以提高实验精度【解析】由木板做匀加速运动，由d=at2/2得a=。由牛顿第二定律可得F1-F0=ma，解得a=F1/m-F0/m，此实验要求水的质量必须远远小于木板质量，当矿泉水瓶中水的质量逐渐增大到一定量后，图象将向下弯曲，所以能够表示该同学实验结果的图象是图c。由于水的质量可以几乎连续变化，所以可以方便地获取多组实验数据，所以选项b正确。【答案】增大d或让F1大于F0的前提下尽量小cb【点评】本题考查探究加速度与力的关系实验，意在考查考生对新颖实验情景的把握和理

4、解，考查考生的实验能力、分析能力和综合运用知识能力。图4衍生题1．（2010江苏物理）为了探究受到空气阻力时，物体运动速度随时间的变化规律，某同学采用了“加速度与物体质量、物体受力关系”的实验装置（如图4所示）．实验时，平衡小车与木板之间的摩擦力后，在小车上安装一薄板，以增大空气对小车运动的阻力．（1）往砝码盘中加入一小砝码，在释放小车（选填“之前”或“之后”）接通打点计时器的电源，在纸带上打出一系列的点．（2）从纸带上选取若干计数点进行测量，得出各计数点的时间t与速度v的数据如下表：时间t/s00.501.001

5、.502.002.50[学。科。速度v/（m·s-1）0.120.190.230.260.280.29请根据实验数据作出小车的v—t图象．（3）通过对实验结果的分析，该同学认为：随着运动速度的增加，小车所受的空气阻力将变大，你是否同意他的观点？请根据v-t图象简要阐述理由．图4J【解析】根据打点计时器的使用方法，为了使纸带上打上尽可能多的点，应先接通电源后释放小车，所以在释放小车之前接通打点计时器的电源。根据实验数据先在描点后用平滑曲线作出小车的v—t图象．由作出的小车v—t图象可知，小车做加速度越来越小的加速运动

6、。由于小车所受拉力可视为不变，加速度减小，说明随着速度增大，小车受到的空气阻力增大。【答案】（1）之前（2）小车的v—t图象如图4-J所示。（3）同意。在v-t图象中，速度越大，加速度越小，小车受到的合外力越小，说明小车受到的空气阻力越大。【点评】本题迁移教材实验装置和方法，考查探究阻力与速度的关系。.衍生题2（2009江苏物理）“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图2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2乙所示。计时器打点的时间间隔为0.02s。从比较清晰的点起，每

7、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）图2丙图2甲图2乙（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与砝码盘中砝码的总重力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(m/s2)0.691.181.662.182.70请根据实验数据作出a—F的关系图象。图2丁（3）根据提供的实验数据作出的a—F图线不通过原

8、点，请说明主要原因。【解析】由△s=at2可得（3.83—3.52）×10-2=2aT2，而T=0.10s，解得a=0.16m/s2。由实验数据作出的a—F图线可看出，当砝码盘中砝码总重力F=0时，小车就具有加速度0.2m/s2，其主要原因是砝码盘中没有放入砝码时，在砝码盘的重力作用下拉着小车做加速运动。【答案】（1）0.16（2）如右图6丁所示。（3）未计