高中物理1課時訓練17實驗探究加速度與力、質量的關系 含解析

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精課時訓練17實驗:探究加速度與力、質量的關系題組一實驗原理1。在研究物體的加速度、作用力和質量三個物理量的關系時,我們用實驗研究了小車“在質量一定的情況下，加速度和作用力之間的關系”;又研究了“在作用力一定的情況下,加速度和質量之間的關系”。這種研究物理問題的科學方法是（)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：研究三個或三個以上物理量間的關系時通常采用控制變量法。答案：B2.(多選)在“探究加速度與力、質量的關系"的實驗中,下列說法正確的是(）A。平衡摩擦力時,小盤應用細線通過定滑輪系在小車上,但小盤內不能裝鉤碼B.實驗中應始終保持小車和砝碼的質量遠遠大于鉤碼和小盤的質量C.實驗中如用縱坐標表示加速度,用橫坐標表示小車和車內砝碼的總質量,描出相應的點在一條直線上時，即可證明加速度與質量成反比D.平衡摩擦力時，小車后面的紙帶必須連好,因為運動過程中紙帶也要受到阻力解析:平衡摩擦力是通過調節(jié)長木板傾角來實現的,與小盤和鉤碼無關,故選項A錯誤;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B,故選項B正確;繪圖時，縱坐標表示加速度、橫坐標表示小車及車內砝碼的總質量的倒數，描出相應的點在一條直線上時，才可證明加速度與質量成反比，故選項C錯誤;紙帶與打點計時器之間的摩擦力會帶來誤差,應盡可能減少，故選項D正確.答案：BD題組二實驗數據處理3.在探究“加速度與力、質量的關系”的實驗中：(1）某同學在接通電源進行實驗之前，將實驗器材組裝，如圖所示。請你指出該裝置中錯誤或不妥之處：

。

(2)改正實驗裝置后,該同學順利地完成了實驗，如圖是他在實驗中得到的一條紙帶,圖中相鄰兩計數點之間的時間間隔為0。1s，由圖中的數據可算得小車的加速度為m/s2。

解析：(1）打點計時器必須使用交流電源，不能使用干電池；為保證細繩對小車的拉力即為小車受的合外力,實驗前必須平衡摩擦力,該裝置沒有平衡摩擦力；為了在紙帶上打下更多的點,實驗開始時小車的初始位置離打點計時器不可太遠.(2）加速度可用逐差法求出a===0.185m/s2。答案：(1)打點計時器不應使用干電池，應使用交流電源;實驗中沒有平衡小車的摩擦力；小車的初始位置離打點計時器太遠（2）0。1854。某同學測得一物體m一定時，a與F的關系的有關數據資料如下表.a/（m·s—2）1。984.065.958.12F/N2.004.006。008.00(1)根據表中數據，畫出a-F圖象.(2)從圖象可以判定:當m一定時，a與F的關系為.

解析:若a與F成正比,則圖象是一條過原點的直線。同時因實驗中不可避免地出現誤差,則在誤差范圍內圖線是一條過原點的直線即可。連線時應使直線過盡可能多的點，不在直線上的點應大致對稱分布在直線兩側,離直線較遠的點應視為錯誤數據，不予考慮。答案：（1)a—F圖象如解析圖所示（2）成正比關系題組三實驗步驟和誤差分析5.“驗證牛頓運動定律"的實驗，主要的步驟有:A.將一端附有定滑輪的長木板放在水平桌面上,取兩個質量相等的小車,放在光滑的水平長木板上;B.打開夾子,讓兩個小車同時從靜止開始運動,小車運動一段距離后，夾上夾子，讓它們同時停下來，用刻度尺分別測出兩個小車在這一段時間內通過的位移大??；C.分析所得到的兩個小車在相同時間內通過的位移大小與小車所受的水平拉力的大小關系,從而得到質量相等的物體運動的加速度與物體所受作用力大小的關系;D。在小車的后端也分別系上細繩，用一只夾子夾住這兩根細繩;E.在小車的前端分別系上細繩，繩的另一端跨過定滑輪各掛一個小盤，盤內分別放著數目不等的砝碼,使砝碼盤和盤內砝碼的總質量遠小于小車的質量，分別用天平測出兩個砝碼盤和盤內砝碼的總質量。上述實驗步驟,正確的排列順序是。

解析:此題考查的是實驗步驟，對于實驗的一些常識，必須牢記于心,結合本實驗的實驗步驟，不難排列出正確的順序。答案:AEDBC6.如圖所示是某同學探究加速度與力、質量的關系時，已接通電源正要釋放紙帶時的情況，請你指出該同學的五個錯誤:（1)電源:；

(2）電磁打點計時器位置：;

(3）滑輪位置：;

（4)小車位置：;

(5)長木板:。

解析:探究加速度與力、質量的關系時，電磁打點計時器應使用低壓(6V以下）交流電源，且要固定在長木板無滑輪的一端，即應靠右端；釋放紙帶時小車應靠近打點計時器；連接小車的細繩應與木板平行,故應調節(jié)滑輪位置使細繩與木板平行;實驗時應平衡摩擦力，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，故應適當墊高長木板右端平衡摩擦力。答案:（1）應用6V以下交流電源（2)應固定在木板右端（3）應使繩與木板平行(4)應靠近打點計時器（5）應適當墊高右端平衡摩擦力（建議用時：30分鐘)1.（多選）通過對生活經驗的分析,你可以猜想，在質量相同的情況下,加速度a與作用力F的關系可能是（）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,也就是根據生活中的物理現象，憑已有經驗,結合一定的理論依據進行猜想。由生活經驗知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、質量的關系”的實驗中，當作用力一定時(小盤和砝碼的重力不變）,探究加速度與質量的關系,以下說法中正確的是()A。平衡摩擦力時，應將小盤和砝碼用細繩通過定滑輪系在小車上B.每次改變小車的質量時,不需要重新平衡摩擦力C.實驗時,先放開小車,再接通打點計時器的電源D.小車運動的加速度可用天平測出小車的質量m和小盤與砝碼的總質量m0，直接用公式a=g求出解析：在平衡摩擦力時,不應將小盤和砝碼用細繩通過定滑輪連在小車上，而是在長木板不帶滑輪的一端墊上薄木塊并調整到恰當的位置,使小車能在長木板上帶著紙帶勻速下滑即可，故選項A錯誤，選項B正確;操作時應先接通打點計時器的電源再放開小車,故選項C錯誤；牛頓第二定律是本實驗要達到的目標,不能把它作為理論依據來計算加速度,其加速度只能從紙帶提供的數據通過計算得出,故選項D錯誤.答案：B3。在“探究物體的加速度與力、質量的關系"時，下列說法中正確的是（）A.同時測出物體的質量、加速度和力,能容易發(fā)現三者之間的關系B.保持物體的質量不變，一定要測出加速度的數值，才能找出加速度與力的關系C.可以利用物體做自由落體運動來探究加速度與質量的關系D.如果加速度與力的圖象是一條過原點的傾斜直線，則加速度與力成正比解析：判斷三個量之間的關系時，應保持一個量不變，來探究另兩個量之間的關系,即采取控制變量法，A錯；本實驗只是探究兩個量之間的關系,只要找到二者之間的比例關系即可,不一定要測出加速度的具體數值，B錯;自由落體運動加速度恒為g，不隨質量而變化，C錯。答案：D4.（多選）在做“探究加速度與力、質量的關系”的實驗時（）A.應使砂子和小桶的總質量遠小于小車和砝碼的總質量，以減小實驗誤差B.可以用天平測出小桶和砂子的總質量m1、小車和砝碼的總質量m2。根據公式a=g,求出小車的加速度C.處理實驗數據時采用描點法畫圖象，是為了減少誤差D。處理實驗數據時采用a—圖象，是為了便于根據圖線直觀地作出判斷解析：實驗中應滿足A所述的條件，故選項A正確;實驗中加速度不能根據公式求解，故選項B錯誤;畫圖象時偏離較遠的點已舍棄,誤差較小，故選項C正確；采用a—圖象，圖象為直線,更直觀，故選項D正確。答案:ACD5?！疤骄考铀俣扰c力、質量的關系”的實驗裝置如圖所示,在實驗中以下做法正確的是(）A.平衡摩擦力時，應將盤及盤中的砝碼用細線通過定滑輪系在小車上B.每次改變小車的質量時,均需重新平衡摩擦力C。實驗時，先放開小車,再接通打點計時器電源D.拉車子一端的繩子必須始終與木板保持平行解析:在該實驗中,我們認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,細繩的另一端不能懸掛裝砝碼的砝碼盤,故選項A錯誤；由于平衡摩擦力之后有Mgsinθ=μMgcosθ,故tanθ=μ，所以無論小車的質量是否改變,小車所受的滑動摩擦力都等于小車的重力沿斜面的分力,改變小車質量時不需要重新平衡摩擦力，故選項B錯誤；實驗時應先接通電源,然后再放開小車，故選項C錯誤;拉車子一端的繩子必須始終與木板保持平行，故選項D正確。答案:D6。在“探究加速度與力、質量的關系”的實驗中，下列說法中符合實際的是()A。通過同時改變小車的質量m及受到的拉力F的研究，能歸納出加速度、力、質量三者之間的關系B.通過保持小車質量不變，只改變小車的拉力的研究,就可以歸納出加速度、力、質量三者之間的關系C。通過保持小車受力不變，只改變小車質量的研究，就可以得出加速度、力、質量三者之間的關系D。先不改變小車質量,研究加速度與力的關系;再不改變受力，研究加速度與質量的關系,最后歸納出加速度、力、質量三者之間的關系解析:探究加速度與力、質量的關系時，先使質量不變,研究加速度與力的關系；再使受力不變，研究加速度與質量的關系;最后總結出加速度、力、質量三者之間的關系。所以，只有選項D正確。答案：D7。在保持質量不變，探究加速度與物體受力之間關系的實驗中(使用教材提供的裝置），小車質量m0和砝碼質量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，那么在選用組值測量時所畫出的圖線較準確。

(2）在選用此組值時，m取時實驗誤差較大。

解析:在B組數據中,最容易滿足小車質量m0遠大于砝碼質量m的條件。答案：（1）B（2）50g8。在“探究加速度與力、質量的關系"的實驗中，備有下列器材：A。電火花計時器;B。天平;C。停表；D.交流電源;E。電池;F.紙帶;G.細繩、砝碼、滑塊；H。氣墊導軌(一端帶定滑輪）;I.毫米刻度尺;J。小型氣泵。(1）實驗中應選用的器材有；

實驗的研究對象是。

（2)本實驗分兩大步驟進行:①

；

②

.

解析:根據原理想步驟，根據步驟想器材。本實驗的重點是：在m一定時,根據在不同力作用下打出的紙帶，求出加速度;F一定時，根據在不同質量條件下打出的紙帶，求出加速度,故只要明確電火花計時器及氣墊導軌的工作條件,則不難將器材選出。答案:（1）A、B、D、F、G、H、I、J放在氣墊導軌上的滑塊(2)①研究a與F的關系(m一定）②研究a與m的關系(F一定）9。如圖所示，在光滑的導軌上放著兩輛完全一樣的小車，1號車放在左邊,系有一根通過木板右端的小定滑輪的細線,線的另一端有一小桶,桶中可放砝碼。2號車在右端,系有一根通過木板左端的小定滑輪的細線,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，電磁鐵串聯后接在6V的學生電源上（閉合)。斷開電源，電磁鐵同時失去磁性,小車在拉力作用下從兩端向中間運動,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.由于兩車的運動時間t相等,根據位移公式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：設放開后經時間t兩車在P點相遇,如圖所示，設兩車的位移分別為x1、x2,則對1號車:x1=a1t2，對2號車：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.某同學設計了如圖所示的裝置來探究加速度與力的關系。彈簧測力計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,細繩的兩端分別與彈簧測力計的掛鉤和礦泉水瓶連接。在桌面上畫出兩條平行線MN、PQ，并測出間距d。開始時將木板置于MN處,現緩慢向瓶中加水,直到木板剛剛開始運動為止,記下彈簧測力計的示數F0，以此表示滑動摩擦力的大小.再將木板放回原處并按住,繼續(xù)向瓶中加水后,記下彈簧測力計的示數F1,然后釋放木板,并用停表記下木板運動到PQ處的時間t。(1)木板的加速度可以用d、t表示為a=；為了減小測量加速度的偶然誤差可以采用的方法是（一種即可)

.

（2)改變瓶中水的質量重復實驗,確定加速度a與彈簧測力計示數F1的關系。下列圖象能表示該同學實驗結果的是.

（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)點是.

A?？梢愿淖兓瑒幽Σ亮Φ拇笮.可以更方便地獲取多組實驗數據C?？梢员容^精確地測出摩擦力的大小D?？梢垣@得更大的加速度以提高實驗精度解析:(1)木板做初速度為零的勻加速直線運動，其位移d=at2,加速度a=。為了減小偶然誤差,可多次測量時間t,取t的平均值。（2）當F1<F0時,木板不動，加速度為零,A、B均錯;當F1〉F0時，木板開始運動，但F1并非繩子的拉力而是瓶和水的總重力。只有當瓶和水的質量遠小于木板和彈簧測力計的質量時,F1才可近似等于繩子拉力，此時a-F1圖線為一