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1、苏教版物理必修1第四章（2）实验探究加速度与力、质量的关系典型例题及综合模拟【典型例题】例1. 关于牛顿第一定律，下列说法正确的是（ ）A. 牛顿第一定律是一条实验定律B. 牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因C. 惯性定律和惯性的实质是相同的D. 物体的运动不需要力来维持正确答案：BD解答过程：牛顿第一定律是物体在理想情况下的运动规律，反映的是物体在不受外力情况下所遵循的运动规律，而自然界不受力的物体是不存在的，所以A是错误的. 惯性是物体保持原来运动状态不变的一种性质，惯性定律（即牛顿第一定律）反映的则是物体在一定情况下的运动规律，所以C错误。由牛顿第一定律知，物体的运动不需要力来维
2、持，但改变物体的运动状态则必须有力的作用。例2. 一个物体保持静止或匀速直线运动状态不变，这是因为（ ）A. 物体一定没有受到任何力 B. 物体一定受到两个平衡力的作用C. 物体所受合力一定为零 D. 物体可能受到两个平衡力的作用正确答案：CD解答过程：物体不受任何力的状态是不存在的，物体保持静止状态或匀速直线运动状态时所受的合力一定为零，可能是两个力，也可能是多个力。例3. 一般通过实验得出来的规律称为“定律”，牛顿第一定律能用实验直接加以验证吗？解答过程：牛顿第一定律回答了物体在不受外力作用时的运动情况，实际中不可能找到物体不受外力的情况（至少物体要受到重力的作用），因此它是不能直接用实验
3、来验证的。牛顿第一定律虽然不是通过物理现象概括出来的，但也是在大量的物理现象的基础上，通过科学的分析、想象、推理而得出的结论，同时这一结论又可以通过大量的实验事实给予佐证. 我们在学习牛顿第一定律时，不但要注意理解定律本身的内容，还应注意体会建立此定律过程中所采用的想象、推理方法。例4. 下列关于惯性的说法中，正确的是（ ）A. 人走路时没有惯性，被绊倒时有惯性B. 百米赛跑到终点时不能立即停下是由于惯性，停下时就没有惯性了C. 物体没有受外力作用时有惯性，受外力作用后惯性被克服了D. 物体的惯性与物体的运动状态及受力情况均无关正确答案：D解答过程：惯性是物体的固有属性，与其内在因素即质量有关
4、，与受力与否及运动状态无关。一切物体都有惯性，质量是物体惯性大小的量度，静止物体的惯性是保持其静止，匀速运动的物体的惯性是保持其速度不变。当物体在外力作用下运动状态发生变化时，只要其质量不变，其惯性大小就不发生变化。例5. 竖直向上托起的排球，离开手后能继续向上运动，这是由于（ ）A. 排球受到向上的托力B. 排球受到惯力C. 排球具有惯性D. 排球受到惯性的作用正确答案：C解答过程：球在离开手时有一个与手相同的速度，由于惯性球会保持原来的状态继续向上运动，故C正确。例6. （1）运动的火车比运动的自行车停下来要困难得多，能运用牛顿第一定律来解释其原因吗？解答过程：惯性的大小与物体的质量有关，
5、质量越大惯性也越大，火车比自行车质量大，当它们都有一定的速度时，在要停下的过程中火车保持原有速度的惯性比自行车大，原有速度不易改变，故火车难停下来。（2）推动一辆汽车比推动一辆自行车要困难得多，物体的惯性与其质量有什么关系？解答过程：因为汽车的质量大所以惯性大，开始汽车和自行车都静止，要使它们从静止运动起来，质量大的汽车在保持原有静止状态时的惯性较大，故汽车难以推动。例7. 请谈谈确定“探究加速度与力、质量的关系”实验研究课题的思路。解答过程：从前几章知识可知，物体的速度是描述物体运动状态的物理量，物体的运动状态变化，是以速度这一物理量的变化表现出来的，而我们已经学习过的加速度又是描述物体速度
6、变化快慢的物理量，所以第一个课题的确定就应是研究加速度与力的关系。而在相同力的作用下，由于物体的惯性不同，速度变化的快慢也不同，质量是物体惯性大小的量度，所以第二个课题的确定是研究加速度与质量的关系。题后思考：实验研究课题的确立，为科学探究提出了一个明确的目标。要注意通过观察分析或逻辑推理，培养自己提出问题、确定研究课题的能力。 例8. 在“实验：探究加速度与力、质量的关系”的探究过程中，为什么可用两车的位移之比表示加速度之比？解答过程：在本探究实验中，两车均做初速度为0的匀加速直线运动。由匀加速直线运动位移公式 ，（式中v00，且两车的运动时间t相等）可得a x，即，故可用两车的位移之比表示
7、加速度之比。题后思考：当探究的是某物理量与其他物理量之间的比例关系时，可以不测出该物理量的具体数值，只需测出不同情况下该物理量的比值就行了。例9. 在研究加速度与质量的关系时，为什么要以为横坐标，加速度a为纵坐标，描绘a图象，而不是描绘am图象？解答过程：根据我们的经验，在相同力的作用下，质量m越大，加速度a越小。这可能是“a与m成反比”，但也可能是“a与m2成反比”，甚至可能是更复杂的关系。我们从最简单的情况入手，检验“a是否与m成反比”。实际上“a与m成反比”就是“a与成正比”，如果以为横坐标、加速度a为纵坐标建立坐标系，根据a图象是不是过原点的直线，就能判断加速度a是不是与质量m成反比。
8、当然，检查am图象是不是双曲线，也能判断它们之间是不是反比例关系，但检查这条曲线是不是双曲线并不容易；而采用a图象，检查图线是不是过原点的倾斜直线，则容易多了。所以，在研究加速度与质量的关系时，要描绘a图象，而不是描绘am图象。题后思考：“化曲为直”，是实验研究中经常采用的一种有效方法。题型练习：如果a图象是通过原点的一条直线，则说明（ ）A. 物体的加速度a与物体的质量m成正比；B. 物体的加速度a与物体的质量m成反比；C. 物体的质量m与物体的加速度a成正比；D. 物体的质量m与物体的加速度a成反比。正确答案：B解答过程：物体的质量是一定的，在合外力一定的情况下质量越大，加速度越小。故加速
9、度与质量成反比。例10. 在“探究加速度与力、质量的关系”这一实验中，有两位同学通过测量，分别作出aF图象，如下图（a）（b）中的A、B线所示；试分析：（1）A线不通过坐标原点的原因是 ；（2）B线不通过坐标原点的原因是 。解答过程：（1）A线在F轴上有一定的截距，表明F达到一定的值后小车才开始有加速度，这是没有平衡摩擦力，或平衡摩擦力不够引起的。（2）B线在a轴上有一定的截距，表明F为0即不加F时小车已经有了一定的加速度，这是平衡摩擦力时木板倾角太大，即平衡摩擦力过度引起的。题后思考：运用图象分析实验误差的原因，是实验探究中一项很重要的能力。例11. 根据牛顿第二定律的探究实验回答下列各问。
10、（1）本实验中探究的方法：_。_。（2）在验证实验中实验仪器有：砂桶和砂子，小车和砝码，带滑轮的长木板，打点计时器和纸带、复写纸，除了以上仪器外，还需要的仪器有_。A. 秒表B. 弹簧测力计C. 毫米刻度尺D. 天平E. 低压直流电源F. 低压变流电源解答过程：（1）探究加速度与力、质量的关系的原理是利用控制变量法，则有：当作用力不变时，加速度与质量的倒数成正比；当物体的质量不变时，加速度与作用力成正比。（2）需要的仪器还有CDF。例12. 某同学用弹簧测力计、木块和细绳去粗略测定木块与固定斜面之间的动摩擦因数 。设此斜面的倾角不大，不加拉力时木块在斜面上保持静止。（1）是否要用弹簧测力计称出
11、木块的重力？（2）写出实验的主要步骤。（3）推导出求的计算式。解答过程：（1）要用弹簧测力计称出木块的重力（这从下面求的计算式中即可看出）。（2）实验的主要步骤是： 用弹簧测力计拉动木块沿斜面向上做匀速运动，记下弹簧测力计的读数F1； 用弹簧测力计拉动木块沿斜面向下做匀速运动，记下弹簧测力计的读数F2； 用弹簧测力计测出木块的重力G。（3）由木块沿斜面向上做匀速运动，有F1 G cos G sin ；由木块沿斜面向下做匀速运动，有F2 G cos G sin 。两式相加得 ，两式相减得 ，以上两式平方相加整理得 。题后思考：运用给定的仪器，根据所学的物理知识，设计可行的实验，以达到预期的目的，
12、这是一种更高要求的实验探究能力。【模拟试题】（答题时间：40分钟）1. 关于伽利略理想实验，下列认识正确的是：（ ）A. 理想实验是不科学的假想实验。B. 理想实验所得到的结论是不可靠的。C. 理想实验是一种科学方法。D. 牛顿第一定律描述的是一种理想化状态。2. 一切物体都有惯性，但是（ ）A. 运动时的惯性比静止时的惯性大 B. 运动越快，物体的惯性越大C. 物体受力越大，惯性越大 D. 物体的惯性在任何情况下都是不变的3. 氢气球下面吊着一个重物升空，若氢气球突然爆炸，那么重物将（ ）A. 先竖直上升，后竖直下落B. 匀速竖直下落C. 加速竖直下落D. 匀速竖直上升4. 对于牛顿第一定律
13、的看法，下列观点正确的是（ ）A. 牛顿第一定律可以通过实验验证，所以惯性定律是正确的B. 验证牛顿第一定律的实验做不出来，所以不能肯定惯性定律是正确的C. 验证牛顿第一定律的实验做不出来，但可以在事实的基础上，经过进一步的科学推理得出惯性定律D. 验证牛顿第一定律的实验虽然现在做不出来，但总有一天可以用实验来验证。5. 某同学做探究加速度与力、质量的关系的实验，在平衡摩擦力时把木板的一端垫得过高，所得的aF图象为下图中的（ ） （a）（b）（c）（d）A. （a）图 B. （b）图 C. （c）图 D. （d）图6. 在利用打点计时器探究加速度与力、质量关系的实验中，以下做法正确的是（ ）A
14、. 平衡摩擦力时，应将重物用细绳通过定滑轮系在小车上B. 每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力C. 实验时，先放开小车，后接通电源D.“重物的质量远小于小车的质量”这一条件如不满足，对探究过程也不会产生影响7. 有人设想，乘坐气球飘在高空，由于地球的自转，一昼夜就能周游世界。请你评价一下，这个设想可行吗？8. 通过对本节知识的学习，你认为应如何正确理解物体运动和力的关系？9. 以钩码作为小车的拉力，并利用打点计时器依次测出小车的加速度。然后画出如图所示的图象，该图象虽是一条直线，但不通过坐标原点。请你分析其原因，应如何改进实验才能使实验得出的图象通过坐标原点？10. 如图所示，为测定木块与斜面间的动摩擦因数，某同学让木块从斜面上端由静止开始匀加速下滑，他使用的实验器材仅限于：倾角固定的斜面（倾角未知）、木块、秒表和米尺。（重力加速度g为已知，表示斜面截面的三条边的长度）（1）实验中需要记录的数据是 。（2）用记录的数据计算动摩擦因
