2024-2025學(xué)年新教材高中物理第4章運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系2實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力質(zhì)量的關(guān)系課時(shí)作業(yè)含解析新人教版必修1

PAGE9-試驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系1.下列說(shuō)法中不正確的是()A.在不須要考慮物體本身的大小和形態(tài)時(shí),用質(zhì)點(diǎn)來(lái)代替物體的方法是志向模型法B.在推導(dǎo)勻變速直線運(yùn)動(dòng)位移公式時(shí),把整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程劃分成許多小段,每一小段近似看作勻速直線運(yùn)動(dòng),然后把各小段的位移相加,這里采納了微元法C.牛頓在探討運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系時(shí),提出了聞名的志向斜面試驗(yàn),該試驗(yàn)運(yùn)用了志向試驗(yàn)法D.在探究加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系時(shí),先保持質(zhì)量不變探討加速度與力的關(guān)系,再保持力不變探討加速度與質(zhì)量的關(guān)系,該試驗(yàn)運(yùn)用了限制變量法2.“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的試驗(yàn)裝置如圖所示，下列說(shuō)法正確的是()A.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)運(yùn)用低壓直流電源B.先接通電源，再釋放小車(chē)C.將接好紙帶的小車(chē)停在靠近滑輪處D.每次變更小車(chē)質(zhì)量時(shí)，應(yīng)重新平衡摩擦力3.在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”試驗(yàn)中，采納如圖所示的試驗(yàn)裝置與方案，本試驗(yàn)的特點(diǎn)是通過(guò)黑板擦限制兩小車(chē)的啟動(dòng)與停止、將測(cè)量?jī)绍?chē)的加速度轉(zhuǎn)換為測(cè)量?jī)绍?chē)的位移，試驗(yàn)中不須要測(cè)量的物理量是()A.小車(chē)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 B.小車(chē)通過(guò)的位移C.盤(pán)和盤(pán)中砝碼的總質(zhì)量 D.車(chē)和車(chē)上重物的總質(zhì)量4.在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的試驗(yàn)中，關(guān)于平衡摩擦力的說(shuō)法中正確的是()A.“平衡摩擦力”的本質(zhì)就是使小車(chē)受到的摩擦力為零B.“平衡摩擦力”的本質(zhì)就是使小車(chē)所受的重力沿斜面方向的分力與所受到的摩擦阻力相平衡C.“平衡摩擦力”的目的就是要使小車(chē)所受的合力等于所掛砝碼通過(guò)細(xì)繩對(duì)小車(chē)施加的拉力D.“平衡摩擦力”是否勝利，可由小車(chē)拖動(dòng)后由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上的點(diǎn)跡間距是否勻稱(chēng)而確定5.如圖甲所示,將力傳感器A固定在光滑水平桌面上,測(cè)力端通過(guò)輕質(zhì)水平細(xì)繩與滑塊相連,滑塊放在較長(zhǎng)的小車(chē)上。傳感器與計(jì)算機(jī)相連接,可獲得力隨時(shí)間變更的規(guī)律。一水平輕質(zhì)細(xì)繩跨過(guò)光滑的定滑輪,一端連接小車(chē),另一端系砂桶,整個(gè)裝置起先處于靜止?fàn)顟B(tài)。在滑塊與小車(chē)分別前緩慢向砂桶里倒入細(xì)砂,力傳感器采集的圖像如圖乙所示,則()A.2.5s前小車(chē)做變加速運(yùn)動(dòng)B.2.5s前小車(chē)所受摩擦力不變C.2.5s后小車(chē)做變加速運(yùn)動(dòng)(假設(shè)細(xì)砂仍在加注中)D.2.58后小車(chē)所受摩擦力不變6.利用如圖甲所示的裝置探究“質(zhì)量肯定，加速度與力的關(guān)系”試驗(yàn)時(shí)，甲同學(xué)依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出的小車(chē)的加速度a和小車(chē)所受拉力F的圖象如圖乙中的直線Ⅰ所示，乙同學(xué)畫(huà)出的圖象如圖乙中的直線Ⅱ所示．直線Ⅰ、Ⅱ在兩個(gè)坐標(biāo)軸上的截距都比較大，明顯超出了誤差范圍，下面關(guān)于形成這種狀況的說(shuō)明正確的是()A.試驗(yàn)前甲同學(xué)沒(méi)有平衡摩擦力B.甲同學(xué)在平衡摩擦力時(shí)，把長(zhǎng)木板不帶滑輪的一端墊得過(guò)高了C.試驗(yàn)前乙同學(xué)沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠D.乙同學(xué)在平衡摩擦力時(shí)，把長(zhǎng)木板不帶滑輪的一端墊得過(guò)高了7.圖甲是用來(lái)探究加速度和力之間關(guān)系的試驗(yàn)裝置示意圖，圖乙是其俯視圖．兩個(gè)質(zhì)量相等的小車(chē)，放在水平桌面上，前端各系一條細(xì)繩，繩的另一端跨過(guò)定滑輪各掛一個(gè)小盤(pán)，盤(pán)里可放砝碼．兩個(gè)小車(chē)通過(guò)細(xì)線用夾子固定，打開(kāi)夾子，小盤(pán)和砝碼牽引小車(chē)運(yùn)動(dòng)，合上夾子，兩小車(chē)同時(shí)停止．試驗(yàn)中可以通過(guò)在小盤(pán)中增減砝碼來(lái)變更小車(chē)所受的拉力．為了探究小車(chē)的加速度大小和其受力大小之間的關(guān)系，下列做法中正確的是()A.同一次試驗(yàn)應(yīng)在兩小盤(pán)內(nèi)放置不同質(zhì)量的砝碼，兩小車(chē)內(nèi)也放置不同質(zhì)量的砝碼B.同一次試驗(yàn)應(yīng)在兩小盤(pán)內(nèi)放置不同質(zhì)量的砝碼，兩小車(chē)內(nèi)放置相同質(zhì)量的砝碼C.用刻度尺測(cè)量?jī)尚≤?chē)通過(guò)的位移比為1∶2，可知兩車(chē)加速度的比為1∶4D.兩小車(chē)質(zhì)量相同時(shí)與桌面間的摩擦力相同，因此在本試驗(yàn)中可以不考慮摩擦力8.某同學(xué)利用如圖（a）所示的試驗(yàn)裝置驗(yàn)證牛頓其次定律，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接溝通電的頻率為50Hz。試驗(yàn)過(guò)程中，該同學(xué)均采納正確的試驗(yàn)步驟進(jìn)行操作。（1）圖（b）為該同學(xué)在某次試驗(yàn)中得到的一條紙帶，兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖所示，則打C點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度大小為_(kāi)_______m/s，小車(chē)的加速度大小為_(kāi)___________；（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）（2）在打圖（b）所示的紙帶時(shí)，該同學(xué)測(cè)得小車(chē)的質(zhì)量為0.929kg，已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，則本次試驗(yàn)中所運(yùn)用的鉤碼質(zhì)量為_(kāi)__________g。9.用如圖所示的裝置探討在作用力F肯定時(shí),小車(chē)的加速度a與小車(chē)質(zhì)量M的關(guān)系,某位同學(xué)設(shè)計(jì)的試驗(yàn)步驟如下:A.用天平稱(chēng)出小車(chē)的質(zhì)量M和小盤(pán)(包括其中砝碼)的質(zhì)量m;B.按圖裝好試驗(yàn)器材;C.把輕繩系在小車(chē)上并繞過(guò)定滑輪懸掛砝碼盤(pán);D.將電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在6V電壓的蓄電池上,接通電源,放開(kāi)小車(chē),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn),并在紙帶上標(biāo)明小車(chē)的質(zhì)量;E.保持小盤(pán)及其中砝碼的質(zhì)量不變,增加小車(chē)上的砝碼個(gè)數(shù),并記錄每次增加后的M值,重復(fù)上述試驗(yàn);F.分析每條紙帶,測(cè)量并計(jì)算出加速度的值;G.作關(guān)系圖像,并由圖像確定關(guān)系。(1)該同學(xué)漏掉的重要試驗(yàn)步驟是________,該步驟應(yīng)排在_______步驟之后。(2)在上述步驟中,有錯(cuò)誤的是_________,應(yīng)把__________改為_(kāi)________。(3)在上述步驟中,處理不恰當(dāng)?shù)氖莀________,應(yīng)把___________改為_(kāi)__________。10.—同學(xué)用如圖甲所示試驗(yàn)裝置(打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶圖中未畫(huà)出)探究在水平固定的長(zhǎng)木板上物體加速度隨著外力變更的關(guān)系。分別用不同的重物P掛在光滑的輕質(zhì)滑輪上,使平行于長(zhǎng)木板的細(xì)線拉動(dòng)長(zhǎng)木板上的物體A由靜止起先加速運(yùn)動(dòng)(紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間的阻力及空氣阻力可忽視)。試驗(yàn)后將物體A換成物體B重做試驗(yàn),進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,分別得到了物體的加速度a與輕質(zhì)彈簧測(cè)力計(jì)彈力F的關(guān)系圖像,如圖乙中所示。(1)由圖甲推斷下列說(shuō)法正確的是_________。A.試驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源,后釋放重物PB.彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F即物體A或B受到的合外力C.試驗(yàn)中物體A或B的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)大于重物P的質(zhì)量D.彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)始終是重物P的重力的一半(2)該同學(xué)試驗(yàn)時(shí)將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到頻率為50Hz的溝通電源上,某次得到一條紙帶,打出的部分計(jì)數(shù)點(diǎn)如圖丙所示(每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn),圖中未畫(huà)出)。,則小車(chē)的加速度________(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。11.在探究“物體質(zhì)量肯定時(shí)加速度與力的關(guān)系”的試驗(yàn)中,某愛(ài)好小組對(duì)教材介紹的試驗(yàn)方案進(jìn)行了優(yōu)化,設(shè)計(jì)了如圖所示的試驗(yàn)裝置。其中M為帶滑輪的小車(chē)的質(zhì)量,m為砂和砂桶的質(zhì)量(滑輪質(zhì)量不計(jì))。(1)依據(jù)優(yōu)化后試驗(yàn)原理圖,該試驗(yàn)__________(填“須要”或“不須要”)將帶滑輪的長(zhǎng)木板右端墊高,以平衡摩擦力；試驗(yàn)中__________(填“肯定要”或“不必要”)保證砂和砂桶的質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量M;(2)該同學(xué)在試驗(yàn)中得到如圖(a)所示的一條紙帶(兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出),已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器采納的是頻率為50Hz的溝通電,依據(jù)紙帶可求出小車(chē)的加速度為_(kāi)________(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。(3)如圖(b)所示,以彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F為橫坐標(biāo),加速度為縱坐標(biāo),畫(huà)出的圖像是一條直線,可得到小車(chē)的加速度與合外力成_______比。12.“用DIS探討加速度與力的關(guān)系”的試驗(yàn)裝置如圖(a)所示,通過(guò)變更懸掛的重物,多次測(cè)量,可得滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖像。他們?cè)谲壍浪胶蛢A斜的兩種狀況下分別做了試驗(yàn),得到了兩條圖線,如圖(b)所示。(1)圖線________是在軌道左側(cè)抬高成為斜面的狀況下得到的(選填“①”或“②”)。(2)王銘同學(xué)做試驗(yàn)時(shí),下列說(shuō)法正確的是______。A.重物的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于滑塊和位移傳感器放射部分的總質(zhì)量MB.重物的質(zhì)量可以不必遠(yuǎn)小于滑塊和位移傳感器放射部分的總質(zhì)量MC.力傳感器的拉力大小等于重物的重力大小

答案以及解析1.答案：C解析：質(zhì)點(diǎn)是志向化模型,在不須要考慮物體本身的大小和形態(tài)時(shí),用質(zhì)點(diǎn)來(lái)代替物體的方法是志向模型法,故A正確;在推導(dǎo)勻變速直線運(yùn)動(dòng)位移公式時(shí),把整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程劃分成許多小段,每一小段近似看作勻速直線運(yùn)動(dòng),然后把各小段的位移相加,物理學(xué)中把這種探討方法叫作“微元法”,故B正確;伽利略依據(jù)志向斜面試驗(yàn)將牢靠的事實(shí)和理論結(jié)合起來(lái),提出力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的緣由,而不是牛頓,故C不正確;在探究加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系時(shí),先保持質(zhì)不變探討加速度與力的關(guān)系,再保持力不變探討加速度與質(zhì)量的關(guān)系,該試驗(yàn)運(yùn)用了限制變量法,故D正確。要求選不正確的,故選C。2.答案：B解析：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)運(yùn)用溝通電源，故A錯(cuò)誤；試驗(yàn)中要先接通電源，然后釋放小車(chē)，故B正確；將接好紙帶的小車(chē)停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，故C錯(cuò)誤；每次變更小車(chē)質(zhì)量時(shí)，不須要重新平衡摩擦力，故D錯(cuò)誤．故選B3.答案：A解析：本試驗(yàn)的特點(diǎn)是通過(guò)黑板擦限制兩小車(chē)的啟動(dòng)與停止，即兩小車(chē)同時(shí)啟動(dòng)、同時(shí)停止，所用時(shí)間完全相同，故不用測(cè)量小車(chē)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，將測(cè)量?jī)绍?chē)的加速度轉(zhuǎn)換為測(cè)量?jī)绍?chē)的位移，即該試驗(yàn)須要測(cè)量?jī)绍?chē)的位移，在初速度為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)中有，若運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，則位移與加速度成正比，小車(chē)的加速度之比；要達(dá)到試驗(yàn)?zāi)康模€需測(cè)量的物理量是兩組砝碼和盤(pán)的總重量(質(zhì)量)以及小車(chē)和車(chē)上重物的總質(zhì)量，A正確，B、C、D錯(cuò)誤．4.答案：BCD解析：小車(chē)所受的摩擦力不行避開(kāi)，平衡摩擦力的本質(zhì)就是使小車(chē)的重力沿斜面方向的分力與小車(chē)所受的阻力相平衡，A錯(cuò)誤，B正確；其目的是使小車(chē)所受的合力等于細(xì)繩對(duì)小車(chē)的拉力，C正確；恰好平衡摩擦力時(shí)，小車(chē)拖動(dòng)紙帶，不給小車(chē)供應(yīng)拉力，給小車(chē)一個(gè)初速度，小車(chē)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶點(diǎn)跡間距應(yīng)當(dāng)是勻稱(chēng)的，D正確．5.答案：CD解析：由題圖乙分析可知,2.5s前整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài),小車(chē)受靜摩擦力,且靜摩擦力在變更,故A、B錯(cuò)誤;2.5s后滑塊起先滑動(dòng),小車(chē)受滑動(dòng)摩擦力,且大小不變,而由于砂桶質(zhì)量不斷增大,小車(chē)所受細(xì)繩的拉力不斷增大,所以小車(chē)做變加速運(yùn)動(dòng),故C、D正確。6.答案：BC解析：圖線Ⅰ表明不對(duì)小車(chē)施加拉力小車(chē)就有加速度，說(shuō)明平衡摩擦力過(guò)度，即把長(zhǎng)木板不帶滑輪的一端墊得過(guò)高了，A錯(cuò)誤，B正確；圖線Ⅱ表明對(duì)小車(chē)施加的拉力達(dá)到肯定程度后，小車(chē)才加速運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明沒(méi)有平衡摩擦力或摩擦力平衡不夠，C正確，D錯(cuò)誤．7.答案：BD解析：本試驗(yàn)用來(lái)探究加速度和力之間的關(guān)系，所以應(yīng)保證小車(chē)的質(zhì)量不變，即兩小車(chē)內(nèi)放置相同質(zhì)量的砝碼．通過(guò)兩小盤(pán)內(nèi)放置不同質(zhì)量的砝碼使力F不同，A錯(cuò)誤，B正確；由于兩小車(chē)質(zhì)量總是相同，則與桌面間的摩擦力相同，因此在本試驗(yàn)中可以不考慮摩擦力，D正確；由，可得兩車(chē)位移比為1∶2時(shí)加速度比為1∶2，C錯(cuò)誤．8.答案：（1）0.60；0.51（2）51解析：（1）由于小車(chē)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，而C點(diǎn)為兩點(diǎn)的時(shí)間中點(diǎn)，所以，代入數(shù)據(jù)可解得，由逐差法可知，代入數(shù)據(jù)可解得；（2）設(shè)輕繩對(duì)小車(chē)的拉力為T(mén)，鉤碼質(zhì)量為m，小車(chē)質(zhì)量為M，則由牛頓其次定律可得，，兩式聯(lián)立可得，代入數(shù)據(jù)可解得。9.答案：(1)平衡摩擦力;B(2)步驟D;蓄電池;溝通學(xué)生電源(3)步驟G;關(guān)系圖像;關(guān)系圖像解析：試驗(yàn)中把砝碼及盤(pán)的重力看作與小車(chē)所受合力大小相等,沒(méi)有考慮摩擦力,故必需平衡摩擦力。電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在6V電壓的蓄電池上將無(wú)法工作,必需接在4~6V的溝通學(xué)生電源上。作關(guān)系圖像,得到的是曲線,很難做出正確的推斷,必需“化曲為直”,改作關(guān)系圖像。10.答案：(1)A(2)0.79解析：(1)試驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源,后釋放重物P,故A正確;彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)即細(xì)線的拉力,但A或B還受木板的摩擦力,故B錯(cuò)誤;本試驗(yàn)中細(xì)線的拉力可干脆通過(guò)彈簧測(cè)力計(jì)讀出,所以不要求物體A或B的質(zhì)量遠(yuǎn)大于重物P的質(zhì)量,故C錯(cuò)誤;只有當(dāng)P處于平衡狀態(tài)時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)才是重物P的重力的一半,故D錯(cuò)誤。(2)溝通電源的頻率為50Hz,所以打點(diǎn)周期為0.02s,每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn),圖中未畫(huà)出,所以相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔,利用逐差法可知,,代入數(shù)據(jù)可得:。11.答案：(1)須要;不必要(2)0.478(3)正解析：(1)依據(jù)優(yōu)化后試驗(yàn)原理圖,該試驗(yàn)須要將帶滑輪的長(zhǎng)木板右端墊高,以平衡摩擦力,這樣才能使得彈簧測(cè)力計(jì)的拉力的2倍等于小車(chē)的合外力;由于有彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量拉力的大小,則試驗(yàn)中不必要保證砂和砂桶的質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量M;(2)頻率為50Hz,則周期為0.02s,由于兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出,所以相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔