高中物理1課時(shí)訓(xùn)練17實(shí)驗(yàn)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 含解析

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精課時(shí)訓(xùn)練17實(shí)驗(yàn):探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系題組一實(shí)驗(yàn)原理1。在研究物體的加速度、作用力和質(zhì)量三個(gè)物理量的關(guān)系時(shí),我們用實(shí)驗(yàn)研究了小車“在質(zhì)量一定的情況下，加速度和作用力之間的關(guān)系”;又研究了“在作用力一定的情況下,加速度和質(zhì)量之間的關(guān)系”。這種研究物理問題的科學(xué)方法是（)A。建立理想模型的方法 B.控制變量法C。等效替代法 D。類比法解析：研究三個(gè)或三個(gè)以上物理量間的關(guān)系時(shí)通常采用控制變量法。答案：B2.(多選)在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系"的實(shí)驗(yàn)中,下列說法正確的是(）A。平衡摩擦力時(shí),小盤應(yīng)用細(xì)線通過定滑輪系在小車上,但小盤內(nèi)不能裝鉤碼B.實(shí)驗(yàn)中應(yīng)始終保持小車和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鉤碼和小盤的質(zhì)量C.實(shí)驗(yàn)中如用縱坐標(biāo)表示加速度,用橫坐標(biāo)表示小車和車內(nèi)砝碼的總質(zhì)量,描出相應(yīng)的點(diǎn)在一條直線上時(shí)，即可證明加速度與質(zhì)量成反比D.平衡摩擦力時(shí)，小車后面的紙帶必須連好,因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)過程中紙帶也要受到阻力解析:平衡摩擦力是通過調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板傾角來實(shí)現(xiàn)的,與小盤和鉤碼無關(guān),故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;要使小盤和鉤碼的總重力代替小車受到的拉力就必須滿足選項(xiàng)B,故選項(xiàng)B正確;繪圖時(shí)，縱坐標(biāo)表示加速度、橫坐標(biāo)表示小車及車內(nèi)砝碼的總質(zhì)量的倒數(shù)，描出相應(yīng)的點(diǎn)在一條直線上時(shí)，才可證明加速度與質(zhì)量成反比，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間的摩擦力會(huì)帶來誤差,應(yīng)盡可能減少，故選項(xiàng)D正確.答案：BD題組二實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理3.在探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中：(1）某同學(xué)在接通電源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前，將實(shí)驗(yàn)器材組裝，如圖所示。請(qǐng)你指出該裝置中錯(cuò)誤或不妥之處：

。

(2)改正實(shí)驗(yàn)裝置后,該同學(xué)順利地完成了實(shí)驗(yàn)，如圖是他在實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶,圖中相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0。1s，由圖中的數(shù)據(jù)可算得小車的加速度為m/s2。

解析：(1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器必須使用交流電源，不能使用干電池；為保證細(xì)繩對(duì)小車的拉力即為小車受的合外力,實(shí)驗(yàn)前必須平衡摩擦力,該裝置沒有平衡摩擦力；為了在紙帶上打下更多的點(diǎn),實(shí)驗(yàn)開始時(shí)小車的初始位置離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不可太遠(yuǎn).(2）加速度可用逐差法求出a===0.185m/s2。答案：(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不應(yīng)使用干電池，應(yīng)使用交流電源;實(shí)驗(yàn)中沒有平衡小車的摩擦力；小車的初始位置離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太遠(yuǎn)（2）0。1854。某同學(xué)測(cè)得一物體m一定時(shí)，a與F的關(guān)系的有關(guān)數(shù)據(jù)資料如下表.a/（m·s—2）1。984.065.958.12F/N2.004.006。008.00(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，畫出a-F圖象.(2)從圖象可以判定:當(dāng)m一定時(shí)，a與F的關(guān)系為.

解析:若a與F成正比,則圖象是一條過原點(diǎn)的直線。同時(shí)因?qū)嶒?yàn)中不可避免地出現(xiàn)誤差,則在誤差范圍內(nèi)圖線是一條過原點(diǎn)的直線即可。連線時(shí)應(yīng)使直線過盡可能多的點(diǎn)，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)大致對(duì)稱分布在直線兩側(cè),離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)應(yīng)視為錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，不予考慮。答案：（1)a—F圖象如解析圖所示（2）成正比關(guān)系題組三實(shí)驗(yàn)步驟和誤差分析5.“驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律"的實(shí)驗(yàn)，主要的步驟有:A.將一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板放在水平桌面上,取兩個(gè)質(zhì)量相等的小車,放在光滑的水平長(zhǎng)木板上;B.打開夾子,讓兩個(gè)小車同時(shí)從靜止開始運(yùn)動(dòng),小車運(yùn)動(dòng)一段距離后，夾上夾子，讓它們同時(shí)停下來，用刻度尺分別測(cè)出兩個(gè)小車在這一段時(shí)間內(nèi)通過的位移大?。籆.分析所得到的兩個(gè)小車在相同時(shí)間內(nèi)通過的位移大小與小車所受的水平拉力的大小關(guān)系,從而得到質(zhì)量相等的物體運(yùn)動(dòng)的加速度與物體所受作用力大小的關(guān)系;D。在小車的后端也分別系上細(xì)繩，用一只夾子夾住這兩根細(xì)繩;E.在小車的前端分別系上細(xì)繩，繩的另一端跨過定滑輪各掛一個(gè)小盤，盤內(nèi)分別放著數(shù)目不等的砝碼,使砝碼盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，分別用天平測(cè)出兩個(gè)砝碼盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量。上述實(shí)驗(yàn)步驟,正確的排列順序是。

解析:此題考查的是實(shí)驗(yàn)步驟，對(duì)于實(shí)驗(yàn)的一些常識(shí)，必須牢記于心,結(jié)合本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)步驟，不難排列出正確的順序。答案:AEDBC6.如圖所示是某同學(xué)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，已接通電源正要釋放紙帶時(shí)的情況，請(qǐng)你指出該同學(xué)的五個(gè)錯(cuò)誤:（1)電源:；

(2）電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器位置：;

(3）滑輪位置：;

（4)小車位置：;

(5)長(zhǎng)木板:。

解析:探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)使用低壓(6V以下）交流電源，且要固定在長(zhǎng)木板無滑輪的一端，即應(yīng)靠右端；釋放紙帶時(shí)小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；連接小車的細(xì)繩應(yīng)與木板平行,故應(yīng)調(diào)節(jié)滑輪位置使細(xì)繩與木板平行;實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)平衡摩擦力，使小車所受重力沿斜面方向的分力與小車所受摩擦力平衡，故應(yīng)適當(dāng)墊高長(zhǎng)木板右端平衡摩擦力。答案:（1）應(yīng)用6V以下交流電源（2)應(yīng)固定在木板右端（3）應(yīng)使繩與木板平行(4)應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（5）應(yīng)適當(dāng)墊高右端平衡摩擦力（建議用時(shí)：30分鐘)1.（多選）通過對(duì)生活經(jīng)驗(yàn)的分析,你可以猜想，在質(zhì)量相同的情況下,加速度a與作用力F的關(guān)系可能是（）A。a與F成正比B.a與F成反比C.a隨著F的增大而增大D。a隨著F的增大而減小解析:本題考查的是一種處理物理問題的方法,也就是根據(jù)生活中的物理現(xiàn)象，憑已有經(jīng)驗(yàn),結(jié)合一定的理論依據(jù)進(jìn)行猜想。由生活經(jīng)驗(yàn)知a與F成正比,隨著外力F的增大而增大。故選A、C。答案：AC2。在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)作用力一定時(shí)(小盤和砝碼的重力不變）,探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系,以下說法中正確的是()A。平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將小盤和砝碼用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上B.每次改變小車的質(zhì)量時(shí),不需要重新平衡摩擦力C.實(shí)驗(yàn)時(shí),先放開小車,再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源D.小車運(yùn)動(dòng)的加速度可用天平測(cè)出小車的質(zhì)量m和小盤與砝碼的總質(zhì)量m0，直接用公式a=g求出解析：在平衡摩擦力時(shí),不應(yīng)將小盤和砝碼用細(xì)繩通過定滑輪連在小車上，而是在長(zhǎng)木板不帶滑輪的一端墊上薄木塊并調(diào)整到恰當(dāng)?shù)奈恢?使小車能在長(zhǎng)木板上帶著紙帶勻速下滑即可，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確;操作時(shí)應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源再放開小車,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；牛頓第二定律是本實(shí)驗(yàn)要達(dá)到的目標(biāo),不能把它作為理論依據(jù)來計(jì)算加速度,其加速度只能從紙帶提供的數(shù)據(jù)通過計(jì)算得出,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案：B3。在“探究物體的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系"時(shí)，下列說法中正確的是（）A.同時(shí)測(cè)出物體的質(zhì)量、加速度和力,能容易發(fā)現(xiàn)三者之間的關(guān)系B.保持物體的質(zhì)量不變，一定要測(cè)出加速度的數(shù)值，才能找出加速度與力的關(guān)系C.可以利用物體做自由落體運(yùn)動(dòng)來探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系D.如果加速度與力的圖象是一條過原點(diǎn)的傾斜直線，則加速度與力成正比解析：判斷三個(gè)量之間的關(guān)系時(shí)，應(yīng)保持一個(gè)量不變，來探究另兩個(gè)量之間的關(guān)系,即采取控制變量法，A錯(cuò)；本實(shí)驗(yàn)只是探究?jī)蓚€(gè)量之間的關(guān)系,只要找到二者之間的比例關(guān)系即可,不一定要測(cè)出加速度的具體數(shù)值，B錯(cuò);自由落體運(yùn)動(dòng)加速度恒為g，不隨質(zhì)量而變化，C錯(cuò)。答案：D4.（多選）在做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)（）A.應(yīng)使砂子和小桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量，以減小實(shí)驗(yàn)誤差B.可以用天平測(cè)出小桶和砂子的總質(zhì)量m1、小車和砝碼的總質(zhì)量m2。根據(jù)公式a=g,求出小車的加速度C.處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)采用描點(diǎn)法畫圖象，是為了減少誤差D。處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)采用a—圖象，是為了便于根據(jù)圖線直觀地作出判斷解析：實(shí)驗(yàn)中應(yīng)滿足A所述的條件，故選項(xiàng)A正確;實(shí)驗(yàn)中加速度不能根據(jù)公式求解，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;畫圖象時(shí)偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)已舍棄,誤差較小，故選項(xiàng)C正確；采用a—圖象，圖象為直線,更直觀，故選項(xiàng)D正確。答案:ACD5?！疤骄考铀俣扰c力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,在實(shí)驗(yàn)中以下做法正確的是(）A.平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將盤及盤中的砝碼用細(xì)線通過定滑輪系在小車上B.每次改變小車的質(zhì)量時(shí),均需重新平衡摩擦力C。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開小車,再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源D.拉車子一端的繩子必須始終與木板保持平行解析:在該實(shí)驗(yàn)中,我們認(rèn)為繩子的拉力就等于小車所受的合外力,故在平衡摩擦力時(shí),細(xì)繩的另一端不能懸掛裝砝碼的砝碼盤,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由于平衡摩擦力之后有Mgsinθ=μMgcosθ,故tanθ=μ，所以無論小車的質(zhì)量是否改變,小車所受的滑動(dòng)摩擦力都等于小車的重力沿斜面的分力,改變小車質(zhì)量時(shí)不需要重新平衡摩擦力，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源,然后再放開小車，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;拉車子一端的繩子必須始終與木板保持平行，故選項(xiàng)D正確。答案:D6。在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，下列說法中符合實(shí)際的是()A。通過同時(shí)改變小車的質(zhì)量m及受到的拉力F的研究，能歸納出加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系B.通過保持小車質(zhì)量不變，只改變小車的拉力的研究,就可以歸納出加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系C。通過保持小車受力不變，只改變小車質(zhì)量的研究，就可以得出加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系D。先不改變小車質(zhì)量,研究加速度與力的關(guān)系;再不改變受力，研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系,最后歸納出加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系解析:探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，先使質(zhì)量不變,研究加速度與力的關(guān)系；再使受力不變，研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系;最后總結(jié)出加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系。所以，只有選項(xiàng)D正確。答案：D7。在保持質(zhì)量不變，探究加速度與物體受力之間關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中(使用教材提供的裝置），小車質(zhì)量m0和砝碼質(zhì)量m分別選取下列四組值：A。m0=500g，m分別為50g、70g、100g、125gB。m0=500g，m分別為20g、30g、40g、50gC.m0=200g，m分別為50g、75g、100g、125gD.m0=200g，m分別為30g、40g、50g、60g(1）如果其他操作都正確，那么在選用組值測(cè)量時(shí)所畫出的圖線較準(zhǔn)確。

(2）在選用此組值時(shí)，m取時(shí)實(shí)驗(yàn)誤差較大。

解析:在B組數(shù)據(jù)中,最容易滿足小車質(zhì)量m0遠(yuǎn)大于砝碼質(zhì)量m的條件。答案：（1）B（2）50g8。在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系"的實(shí)驗(yàn)中，備有下列器材：A。電火花計(jì)時(shí)器;B。天平;C。停表；D.交流電源;E。電池;F.紙帶;G.細(xì)繩、砝碼、滑塊；H。氣墊導(dǎo)軌(一端帶定滑輪）;I.毫米刻度尺;J。小型氣泵。(1）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用的器材有；

實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象是。

（2)本實(shí)驗(yàn)分兩大步驟進(jìn)行:①

；

②

.

解析:根據(jù)原理想步驟，根據(jù)步驟想器材。本實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)是：在m一定時(shí),根據(jù)在不同力作用下打出的紙帶，求出加速度;F一定時(shí)，根據(jù)在不同質(zhì)量條件下打出的紙帶，求出加速度,故只要明確電火花計(jì)時(shí)器及氣墊導(dǎo)軌的工作條件,則不難將器材選出。答案:（1）A、B、D、F、G、H、I、J放在氣墊導(dǎo)軌上的滑塊(2)①研究a與F的關(guān)系(m一定）②研究a與m的關(guān)系(F一定）9。如圖所示，在光滑的導(dǎo)軌上放著兩輛完全一樣的小車，1號(hào)車放在左邊,系有一根通過木板右端的小定滑輪的細(xì)線,線的另一端有一小桶,桶中可放砝碼。2號(hào)車在右端,系有一根通過木板左端的小定滑輪的細(xì)線,線的另一端有一相同的小桶。兩輛車一開始被左、右兩端的電磁鐵吸住，電磁鐵串聯(lián)后接在6V的學(xué)生電源上（閉合)。斷開電源，電磁鐵同時(shí)失去磁性,小車在拉力作用下從兩端向中間運(yùn)動(dòng),在某位置相碰,記下相碰位置，可以通過木板上的刻度知道兩車通過的位移.由于兩車的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t相等,根據(jù)位移公式x=at2,只要比較兩車的位移x就可以比較兩車的加速度a，試作比較。解析：設(shè)放開后經(jīng)時(shí)間t兩車在P點(diǎn)相遇,如圖所示，設(shè)兩車的位移分別為x1、x2,則對(duì)1號(hào)車:x1=a1t2，對(duì)2號(hào)車：x2=a2t2,兩式相比可得（即a與x成正比)，所以兩車的加速度大小即可通過比較兩車位移大小得出。答案:10.某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置來探究加速度與力的關(guān)系。彈簧測(cè)力計(jì)固定在一合適的木板上,桌面的右邊緣固定一支表面光滑的鉛筆以代替定滑輪,細(xì)繩的兩端分別與彈簧測(cè)力計(jì)的掛鉤和礦泉水瓶連接。在桌面上畫出兩條平行線MN、PQ，并測(cè)出間距d。開始時(shí)將木板置于MN處,現(xiàn)緩慢向瓶中加水,直到木板剛剛開始運(yùn)動(dòng)為止,記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F0，以此表示滑動(dòng)摩擦力的大小.再將木板放回原處并按住,繼續(xù)向瓶中加水后,記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F1,然后釋放木板,并用停表記下木板運(yùn)動(dòng)到PQ處的時(shí)間t。(1)木板的加速度可以用d、t表示為a=；為了減小測(cè)量加速度的偶然誤差可以采用的方法是（一種即可)

.

（2)改變瓶中水的質(zhì)量重復(fù)實(shí)驗(yàn),確定加速度a與彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F1的關(guān)系。下列圖象能表示該同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是.

（3)（多選）用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比,它的優(yōu)點(diǎn)是.

A。可以改變滑動(dòng)摩擦力的大小B.可以更方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)C?？梢员容^精確地測(cè)出摩擦力的大小D。可以獲得更大的加速度以提高實(shí)驗(yàn)精度解析:(1)木板做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，其位移d=at2,加速度a=。為了減小偶然誤差,可多次測(cè)量時(shí)間t,取t的平均值。（2）當(dāng)F1<F0時(shí),木板不動(dòng)，加速度為零,A、B均錯(cuò);當(dāng)F1〉F0時(shí)，木板開始運(yùn)動(dòng)，但F1并非繩子的拉力而是瓶和水的總重力。只有當(dāng)瓶和水的質(zhì)量遠(yuǎn)小于木板和彈簧測(cè)力計(jì)的質(zhì)量時(shí),F1才可近似等于繩子拉力，此時(shí)a-F1圖線為一