新高考2024版高考物理一轮复习微专题小练习专题23实验：探究加速度与物体受力物体质量的关系

专题23　实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系

1．[2023·辽宁省大连市一模]某校举办科技节活动，一位同学设计了可以测量水平面上运动物体加速度的简易装置，如图所示．将一端系有摆球的细线悬于小车内O点，细线和摆球后面有一个半圆形的刻度盘．当小球与小车在水平面上保持相对静止时，根据悬绳与竖直方向的夹角θ，便可得到小车此时的加速度．

(1)为了制作加速度计的刻度盘，需要测量当地的重力加速度，该同学利用单摆进行测量，每当摆球经过最低点时计数一次，从计数1到51用时40秒，则该单摆周期为________s；若已知单摆摆长为l，周期为T，则计算当地重力加速度的表达式为g＝________；

(2)该加速度测量仪的刻度________．(填“均匀”或“不均匀”)

2．[2021·湖南卷]某实验小组利用图(a)所示装置探究加速度与物体所受合外力的关系．主要实验步骤如下：

(1)用游标卡尺测量垫块厚度h，示数如图(b)所示，h＝________ cm；

(2)接通气泵，将滑块轻放在气垫导轨上，调节导轨至水平；

(3)在右支点下放一垫块，改变气垫导轨的倾斜角度；

(4)在气垫导轨合适位置释放滑块，记录垫块个数n和滑块对应的加速度a；

(5)在右支点下增加垫块个数(垫块完全相同)，重复步骤(4)，记录数据如下表：

根据表中数据在图(c)上描点，绘制图线．

如果表中缺少的第4组数据是正确的，其应该是________ m/s2(保留三位有效数字).

3．物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等．例如：

(1)实验仪器．用游标卡尺测某金属管的内径，示数如图1所示．则该金属管的内径为________ mm.

(2)数据分析．打点计时器在随物体做匀变速直线运动的纸带上打点，其中一部分如图2所示，B、C、D为纸带上标出的连续3个计数点，相邻计数点之间还有4个计时点没有标出．打点计时器接在频率为50 Hz的交流电源上．则打C点时，纸带运动的速度vC＝________ m/s(结果保留小数点后两位).

(3)

实验原理．图3为“探究加速度与力的关系”的实验装置示意图．认为桶和砂所受的重力等于使小车做匀加速直线运动的合力．实验中平衡了摩擦力后，要求桶和砂的总质量m比小车质量M小得多．请分析说明这个要求的理由．

专题23　实验：探究加速度与物体受力、

物体质量的关系

1．(1)1.6　　(2)不均匀

解析：(1)由题意，知单摆周期为T＝＝＝ s＝1.6 s．根据单摆周期公式T＝2π，则计算当地重力加速度的表达式为g＝.

(2)由受力分析，结合牛顿第二定律，得mg tan θ＝ma，解得a＝g tan θ，可知加速度不随角度均匀变化．

2．略

3．(1)31.4　(2)0.44

(3)见解析

解析：(1)根据游标卡尺的读数规则有3.1 cm＋ 4×0.1 mm＝31.4 mm

(2)每隔4个点取一个点作为计数点，故两计数点间有5个间隔；故两点间的时间间隔为T＝5×0.02＝0.1 s，匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，则有vC＝＝0.44 m/s

(3)设绳的拉力为T，小车运动的加速度为a.对桶和砂，有mg－T＝ma，对小车，有T＝Ma，得T＝mg，小车受到细绳的拉力T等于小车受到的合力F，即F＝mg＝mg，可见，只有桶和砂的总质量m比小车质量M小得多时，才能认为桶和砂所受的重力mg等于使小车做匀加速直线运动的合力F.