《2018-2019学年高中物理 专题4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系试题 新人教版必修1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018-2019学年高中物理 专题4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系试题 新人教版必修1（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系1实验原理（1）保持 不变，探究加速度跟合外力的关系。（2）保持 不变，探究加速度与质量的关系。（3）作出aF图象和a图象，确定其关系。2实验器材小车、砝码、小盘、细绳、附有定滑轮的长木板、垫木、 、 、导线两根、纸带、 、 。3实验步骤（1）测量：用天平测量小盘和砝码的质量m和小车的质量m。（2）安装：按照如实验原理图所示装置把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上（即不给小车牵引力）（3）平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，使小车能匀速下滑。（4）操作：小盘通过细绳绕过滑轮系于小车上，先通电源后放开小车，取下纸带编号码
2、。保持小车的质量m不变，改变砝码和小盘的质量m，重复步骤。在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测加速度a。描点作图，作aF的图象。保持砝码和小盘的质量m不变，改变小车质量m，重复步骤和，作a图象。4误差分析（1）因实验原理不完善引起的误差：本实验用小盘和砝码的总重力mg代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力。（2）摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差。5数据处理（1）利用 及逐差法求a。（2）以a为纵坐标，F为横坐标，根据各组数据描点，如果这些点在一条过原点的直线上，说明a与F成 。（3）以a为纵坐标，为横坐标，
3、描点、连线，如果该线过原点，就能判定a与m成 。6注意事项（1）平衡摩擦力：适当垫高木板的右端，使小车的重力沿斜面方向的分力正好平衡小车和纸带受到的阻力。在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上，让小车拉着打点的纸带匀速运动。（2）不重复平衡摩擦力。（3）实验条件： 。（4）一先一后一按：改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通 ，后释放 ，且应在小车到达滑轮前按住小车。一、物理学思想方法1近似法：在探究加速度与力、质量的关系实验中，近似法是指绳对小车的拉力近似等于绳另一端连接的小盘和砝码的总重力，近似法要在小盘和砝码的总重力远小于小车的重力的情况下才能用。2
4、控制变量法：控制变量法是指分别研究加速度与力、加速度与质量关系时用到的方法，在实验中的具体体现是：研究加速度与力的关系时，保持小车质量不变；研究加速度与质量的关系时，保持小盘和砝码的总重力不变。3平衡摩擦力法：平衡摩擦力法是指通过调整斜面倾角，让小车重力沿斜面的分力与摩擦力抵消，使小车受到的合外力等于绳对小车的拉力，体现在实验中是让小车不挂小盘时能在斜面上匀速运动。4化曲为直法：化曲为直法是指处理数据时，不作am图象而作a图象，反映在图象中就是把原来的曲线变成倾斜的直线。【例题1】如图所示是某同学设计的“探究加速度a与力F、质量m的关系”的实验装置图，实验中认为细绳对小车的拉力F等于砂和砂桶的
5、总重力，小车运动的加速度可由纸带求得。（1）关于该同学对该实验的认识，下列说法中正确的是A该实验应用了等效替代的思想方法B该实验应用了控制变量的思想方法C实验时应先释放小车后接通电源D实验中认为细绳对小车的拉力F等于砂和砂桶的总重力，其前提必须保证砂和砂桶的总质量远远大于小车的质量（2）如图所示是该同学在某次实验中利用打点计时器打出的一条纸带，A、B、C、D、E、F是该同学在纸带上选取的六个计数点，其中计数点间还有若干个点未标出，设相邻两个计数点间的时间间隔为T。该同学用刻度尺测出AC间的距离为x1，BD间的距离为x2，则打B点时小车运动的速度vB=_，小车运动的加速度a=_。（3）某实验小组
6、在实验时保持砂和砂桶的总质量不变，改变小车质量m，分别得到小车加速度a与质量m及对应的数据如表中所示。根据表中数据，在图坐标纸中作出F不变时a与的图象。次数123456小车加速度a/（ms2）1.721.491.251.000.750.50小车质量m/kg0.290.330.400.500.711.00/kg13.503.002.502.001.401.00参考答案：（1）B （2） （3）见解析图（3）如图通关秘籍：平衡摩擦纸带挂，小车板上运速滑；若要盘码当拉力，其重与车不可比；先通电源后放车，纸带应选易于测；曲线化直好思想，作图比例要适当。二、数据处理1把小车在不同力作用下产生的加速度填在
7、下表中：实验次数加速度a/（ms2）小车受力F/N1234由以上数据画出它的aF关系图象如图所示。通过aF关系图象，我们可以得出小车的加速度a与力F成正比。2把不同质量的小车在相同力作用下产生的加速度填在下表中：实验次数加速度a/（ms2）小车质量M/kg1234由以上数据画出它的a图象，如图所示。通过a关系图象，我们可以得出小车的加速度a与质量的倒数成正比，说明a与M成反比。【例题2】某实验小组在“探究加速度与物体受力的关系”实验中，设计出如下的实验方案，其实验装置如图所示。已知小车质量M=214.6 g，砝码盘质量m0=7.8 g，所使用的打点计时器交流电频率f=50 Hz。其实验步骤是：
8、A按图中所示安装好实验装置；B调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下做匀速运动；C取下细绳和砝码盘，记下砝码盘中砝码的质量m；D将小车置于打点计时器旁，先接通电源，再放开小车，打出一条纸带，由纸带求得小车的加速度a；E重新挂上细绳和砝码盘，改变砝码盘中砝码的质量，重复BD步骤，求得小车在不同合外力F作用下的加速度。回答下列问题：（1）按上述方案做实验，是否要求砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量？_（填“是”或“否”）。（2）实验中打出的其中一条纸带如图所示，由该纸带可求得小车的加速度a=_m/s2。（3）某同学将有关测量数据填入他所设计的表格中，如下表：次数12345砝码盘中砝码
9、的重力F/N0.100.200.290.390.49小车的加速度a/（ms2）0.881.441.842.382.89他根据表中的数据画出aF图象（如图）。造成图线不过坐标原点的一条最主要原因是_，从该图线延长线与横轴的交点可求出的物理量是_，其大小为_。参考答案：（1）否 （2）0.88 （3）在计算小车所受的合外力时未计入砝码盘的重力（只要涉及“未考虑砝码质量的因素”就算正确） 砝码盘的重力 0.08 N（2）a=0.88 m/s2.（3）实验中本应有（m0+m）g=Ma，由于实验中未计入砝码盘质量m0，测得的图象与真实图象相比沿F轴左移m0g，图象将不过原点。由图象及上述分析可知，m0g
10、=0.08 N。1在研究物体的“加速度、作用力和质量”三个物理量的关系时，我们用实验研究了小车“在质量一定的情况下，加速度和作用力的关系”；又研究了“在作用力一定的情况下，加速度和质量之间的关系”。这种研究物理问题的科学方法是A建立理想模型的方法B控制变量法C等效替代法D类比法2在“验证牛顿运动定律”实验的准备阶段，小车不挂小桶时，先将木板的一端垫起一定高度。这样做的目的是A测量小车运动的加速度B平衡摩擦力C测量小车运动的速度D测量木板倾斜的角度3（2018江苏省盐城市龙冈中学高二年级学业水平调研考试）在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，下列做法正确的是A在用打点计时器打纸带时，应该先放
11、开小车，再接通打点计时器的电源B在探究加速度与质量的关系时，应该改变拉力的大小C在探究加速度与质量的关系时，为了直观判断两者间的关系，应作出图象D在探究加速度与力的关系时，作图象应该用折线将所描的点依次连接4在用实验探究加速度和力、质量的关系时，下列关于实验的思路和数据分析，不正确的是A实验的基本思想是：保持物体的质量不变，测量物体在不同力作用下的加速度，分析加速度与力的关系B实验的基本思想是：保持物体所受力相同，测量质量不同的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系C在处理实验数据中，以a为纵坐标，F为横坐标，根据数据在坐标系中描点，若这些点在一条过原点的直线上，说明a与F成正比D在
12、处理实验数据时，以a为纵坐标，m为横坐标，根据数据在坐标系中描点，若这些点在一条过原点的直线上，说明a与m成正比5在做探究加速度与力、质量的关系的实验时，下列说法中错误的是A应使砂和小桶的总质量远小于小车和砝码的总质量，以减小实验误差B可以用天平测出小桶和砂的总质量m1，小车和砝码的总质量m2，根据公式a=m1g/m2求出小车的加速度C处理实验数据时采用描点法画图象，是为了减小误差D处理实验数据时采用a图象，是为了便于根据图线直观地作出判断6在研究小车的加速度a和小车的质量M的关系时，由于始终没有满足为砂桶及砂桶中砂的质量的条件，结果得到的图象应是A B C D7（2018江苏省无锡市普通高中
13、高二上学期期末考试）某组同学用如图所示装置，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。下列措施中不需要和不正确的是A首先要平衡摩擦力，使小车受到合力就是细绳对小车的拉力B小车的质量要远大于塑料桶的质量C实验中可以通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力D每次改变小车受到的拉力后都需要重新平衡摩擦力8在“探究加速度和力、质量的关系”实验中，采用如图所示的装置图进行实验：（1）实验中，需要在木板的右端垫上一个小木块，其目的_；（2）在实验操作中，下列说法正确的是_（填序号）A实验中，若要将砝码（包括砝码盘）的重力大小作为小车所受拉力F的大小应让小车质量远大于砝码（包括砝码盘）的
14、重力B实验时，应先放开小车，再接通打点计时器的电源C每改变一次小车的质量，都需要改变垫入的小木块的厚度D先保持小车质量不变，研究加速度与力的关系；再保持小车受力不变， 研究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度与力、质量的关系（3）右图为研究“在外力一定的条件下，小车的加速度与其质量的关系”时所得的实验图象，横坐标m为小车上砝码的质量。设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，若牛顿定律成立，则小车的质量为_。9（2018云南省曲靖市沾益区四中高二上学期期末考试）在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某同学使用了如图所示的装置，打点计时器的打点频率为50 Hz。（1）该同学得到一条纸带，在纸带上取连续的六个点，如图所示，相邻两点间的距离分别为10
