【成才之路】高中物理 4.2实验 探究加速度与力、质量的关系练习 新人教版必修1

【成才之路】2015-2016学年高中物理 4.2实验探究加速度与力、质量的关系练习新人教版必修1基础夯实一、非选择题1．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，渗透了研究问题的多种科学方法：(1)实验环境的等效法：____________________________________________________；(2)实验条件设计的科学方法：_____________________________________________；(3)实验原理的简化：__________________________________________________，即当小车质量M车≫m沙时，细绳对小车的拉力大小近似等于沙及桶的总重力m沙g；(4)实验数据处理的科学方法：____________________________________；(5)由a－M车图象转化为a－1M车图象，所用的科学方法：________________。

(以上各题均选填“理想实验法”、“图象法”、“平衡摩擦力法”、“化曲为直法”、“控制变量法”或“近似法”)答案：(1)平衡摩擦力法(2)控制变量法(3)近似法(4)图象法(5)化曲为直法解析：(1)由于小车运动受到摩擦阻力，所以要进行平衡摩擦力，以减小实验误差，称为平衡摩擦力法；(2)在探究加速度、力与质量三者关系时，先保持其中一个量不变，来探究其他两个量之间的关系，称为控制变量法；(3)当小车质量M车≫m沙时，细绳对小车的拉力大小近似等于沙及桶的总重力m沙g，称为近似法；(4)通过图象研究实验的结果，称为图象法；(5)在作图时，由a－M车图象转化为a－1M车图象，使图线由曲线转化为直线，称为化曲为直法。

2．(重庆一中2013～2014学年高一上学期期末)(1)某同学设计了一个探究小车的加速度a与小车所受拉力F关系的实验，图甲为实验装置简图。

他想用钩码的重力表示小车受到的合外力，为了减小这种做法带来的实验误差，你认为下列说法正确的是( ) A．实验时要平衡摩擦力B．实验时不需要平衡摩擦力C．钩码的重力要远小于小车的总重力D．实验进行时应先释放小车再接通电源(2)如图乙所示是某次实验中得到的一条纸带，其中A、B、C、D、E是计数点，相邻计数点间的时间间隔为T，距离如图所示。

则打C点时小车速度的表达式为________________；该同学计算小车加速度的表达式为__________________________。

答案：①C ②L 44T 或L 3－L 12T L 4－2L 24T2解析：(1)只有保证钩码的重力要远小于小车的总重力，钩码的重力才能近似等于小车受到的合外力。

(2)C 点的瞬时速度等于AE 或者BD 的平均速度，即v C ＝L 44T ＝L 3－L 12T求加速度，使用逐差法，得a ＝x 3＋x 4－x 2＋x 1T 2＝L 4－2L 24T23．某同学设计了一个探究加速度a 与物体所受合力F 及质量m 关系的实验，图(a)表示为实验装置简图。

(交流电的频率为50Hz)(1)图(b)所示为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为________________m/s 2。

(保留两位有效数字)(2)保持沙和沙桶质量不变，改变小车质量m ，分别得到小车加速度a 与质量m 及对应的1m数据如下表：请在下图所示的坐标纸中画出a －m 图线，并由图线求出小车加速度a 与质量倒数m之间的关系式是__________________________。

答案：(1)3.2m/s 2(2)a ＝12m解析：(1)由逐差法得a ＝a ＝x 3＋x 4－x 1＋x 24T 2＝7.72＋7.21－＋4×0.042×10－2m/s 2≈3.2m/s 2(2)如图所示由图知斜率k ＝0.5，即保持拉力 F ＝0.5N ， 所以a ＝0.5m ＝12m4．(天津市2014～2015学年高一上学期五校期末联考)在《探究加速度与力、质量的关系》实验中，某组同学用如图1所示装置，来研究小车质量不变的情况下，小车的加速度与小车受到力的关系。

(1)图2是实验中获取的一条纸带的一部分，其中0、1、2、3、4是计数点，每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出)，计数点间的距离如图所示，打“3”计数点时小车的速度大小为________________m/s ，由纸带求出小车的加速度的大小为a ＝________________m/s 2。

(计算结果均保留2位有效数字)(2)下列措施中不正确的是________________。

A ．首先要平衡摩擦力，使小车受到的合力就是细绳对小车的拉力B ．平衡摩擦力的方法就是在塑料小桶中添加砝码，使小车能匀速滑动C ．每次改变拉小车的拉力后都需要重新平衡摩擦力D ．实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力(3)某组同学由实验得出数据，画出的a －1M的关系图线，如图3所示，从图象中可以看出，作用在小车上的恒力F ＝________________N 。

当小车的质量为5kg 时，它的加速度为________________m/s 2。

答案：(1)0.26 0.50 (2)BC (3)5 1 解析：(1)v 3＝0.024＋0.02882×0.1m/s ＝0.26m/sa ＝0.0288＋0.0240－0.0189－0.01404×0.01m/s 2＝0.50m/s 2。

(2)实验首先要平衡摩擦力，使小车受到的合力就是细绳对小车的拉力，故A 正确；平衡摩擦力的方法就是，小车与纸带相连，小车前面不挂小桶，把小车放在斜面上给小车一个初速度，看小车能否做匀速直线运动，故B 错误；改变小车拉力，不需要重新平衡摩擦力，C 错误；实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力，故D 正确，本题选不正确的，故选B 、C 。

(3)由图可知a －1M的关系图线是一条过坐标原点的直线，说明物体所受的合力是定值，a －1M 图象的斜率：k ＝F ＝20.4＝5N ，当M ＝5N 时，a ＝FM＝1m/s 2 能力提升一、非选择题1．(东北育才中学2014～2015学年高一上学期期末)用如图所示的装置探究加速度与力和质量的关系，带滑轮的长木板和弹簧测力计均水平固定。

(1)实验时，一定要进行的操作是________________。

A ．小车靠近打点计时器，选接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数B ．改变砂和砂桶质量，打出几条纸带C ．用天平测出砂和砂桶的质量D ．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量(2)以弹簧测力计的示数F 为横坐标，以加速度a 为纵坐标，画出的a －F 图象可能正确的是________________。

(3)若测出的a －F 图象的斜率为K 后，则小车的质量为________________。

答案：(1)AB (2)A (3)2k解析：(1)根据实验原理不难选出A 、B ；(2)当质量一定，加速度与合外力成正比，所以A 正确；(3)由实验装置图可知拉小车的力等于2倍的弹簧测力计示数，故M ＝F 合a ＝2k。

2．在做“探究加速度和力、质量的关系”的实验中，保持小车和砝码的总质量不变，测得小车的加速度a 和拉力F 的数据如下表所示(1)(2)图象斜率的物理意义是______________________________________________。

(3)小车和砝码的总质量为________________kg 。

(4)图线(或延长线)与F 轴截距的物理意义是____________________________________ ________________________________________________________________________。

答案：(1)见解析 (2)小车和砝码总质量的倒数 (3)1 (4)小车受到的阻力为0.1N解析：(1)根据所给数据在所给坐标系中准确描点，作出的a －F 图象如图所示。

(2)图象斜率表示小车和砝码总质量的倒数。

(3)由(1)中图象可得：1M ＝ΔaΔF ，解得M ＝1kg 。

(4)由a －F 图象可知，当力F ＝0.1N 时，小车开始运动，说明此时小车受到的阻力为0.1N 。

3．(云南楚雄市2014～2015学年高一上学期期末)在“验证牛顿第二定律”的实验中，采用如图所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M 表示，盘及盘中砝码的质量用m 表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算出。

(1)当M 与m 的大小关系满足________________时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力。

(2)一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度，采用图象法处理数据。

为了比较容易地检查出加速度a 与质量M 的关系，应该做a 与________________的图象。

(3)如图(a)是甲同学根据测量数据做出的a －F 图线，说明实验存在的问题是______________________。

(4)乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a －F 图线，如图(b)所示，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同？答：________________________________。

(5)已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz ，每相邻两个计数点间还有4个点未画出，利用下图给出的数据可求出小车运动的加速度a ＝______________。

(结果保留三位有效数字)答案：(1)M 远大于m (2)1M(3)摩擦力平衡过度或倾角过大 (4)小车及车中砝码的质量M(5)1.58m/s 2解析：(1)只有M ≫m 时才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力。

(2)a 与1M成正比，而正比例函数图象是过坐标原点的一条直线，比较容易判定自变量和因变量之间的关系，故应作a －1M图象；(3)图中没有拉力时就产生了加速度，说明平衡摩擦力时木板倾角过大；(4)由图可知在拉力相同的情况下a 乙>a 丙，根据F ＝Ma 可得M ＝F a，所以M 乙<M 丙，故两人的实验中小车及车中砝码的总质量不同；(5)每两点之间还有4个点没有标出，所以相邻计数点间的时间间隔T ＝0.1s 根据逐差法得：a ＝s 4＋s 3－s 2－s 14T2＝0.0757＋0.0595－0.0440－0.02804×0.01＝1.58m/s 2。