42实验探究加速度与力质量的关系习题.docx

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42实验探究加速度与力质量的关系习题

4.2-实验：

探究加速度与力、质量的关系-习题

4.2实验：

探究加速度与力、质量的关系习题

一、非选择题

1．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，渗透了研究问题的多种科学方法：

（1）实验环境的等效法：

____________________________________________________；

（2）实验条件设计的科学方法：

_____________________________________________；

（3）实验原理的简化：

__________________________________________________，即当小车质量M车≫m沙时，细绳对小车的拉力大小近似等于沙及桶的总重力m沙g；

（4）实验数据处理的科学方法：

____________________________________；

（5）由a－M车图象转化为a－

图象，所用的科学方法：

________________。

（以上各题均选填“理想实验法”、“图象法”、“平衡摩擦力法”、“化曲为直法”、“控制变量法”或“近似法”）

答案：

（1）平衡摩擦力法　

（2）控制变量法　（3）近似法　（4）图象法　（5）化曲为直法

解析：

（1）由于小车运动受到摩擦阻力，所以要进行平衡摩擦力，以减小实验误差，称为平衡摩擦力法；

（2）在探究加速度、力与质量三者关系时，先保持其中一个量不变，来探究其他两个量之间的关系，称为控制变量法；（3）当小车质量M车≫m沙时，细绳对小车的拉力大小近似等于沙及桶的总重力m沙g，称为近似法；（4）通过图象研究实验的结果，称为图象法；（5）在作图时，由a－M车图象转化为a－

图象，使图线由曲线转化为直线，称为化曲为直法。

2．（重庆一中2013～2014学年高一上学期期末）

（1）某同学设计了一个探究小车的加速度a与小车所受拉力F关系的实验，图甲为实验装置简图。

他想用钩码的重力表示小车受到的合外力，为了减小这种做法带来的实验误差，你认为下列说法正确的是（　　）

A．实验时要平衡摩擦力

B．实验时不需要平衡摩擦力

C．钩码的重力要远小于小车的总重力

D．实验进行时应先释放小车再接通电源

（2）如图乙所示是某次实验中得到的一条纸带，其中A、B、C、D、E是计数点，相邻计数点间的时间间隔为T，距离如图所示。

则打C点时小车速度的表达式为________________；该同学计算小车加速度的表达式为__________________________。

答案：

①C　②

或

解析：

（1）只有保证钩码的重力要远小于小车的总重力，钩码的重力才能近似等于小车受到的合外力。

（2）C点的瞬时速度等于AE或者BD的平均速度，即vC＝

＝

求加速度，使用逐差法，得

a＝

＝

3．某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验，图（a）表示为实验装置简图。

（交流电的频率为50Hz）

（1）图（b）所示为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为________________m/s2。

（保留两位有效数字）

（2）保持沙和沙桶质量不变，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

数据如下表：

实验次数

1

2

3

4

5

6

7

8

小车加速度a/m·s－2

1.90

1.72

1.49

1.25

1.00

0.75

0.50

0.30

小车质量m/kg

0.25

0.29

0.33

0.40

0.50

0.71

1.00

1.67

kg－1

4.00

3.45

3.03

2.50

2.00

1.41

1.00

0.60

　请在下图所示的坐标纸中画出a－

图线，并由图线求出小车加速度a与质量倒数

之间的关系式是__________________________。

答案：

（1）3.2m/s2　

（2）a＝

解析：

（1）由逐差法得

a＝

＝

＝

×10－2m/s2≈3.2m/s2

（2）如图所示

由图知斜率k＝0.5，即保持拉力F＝0.5N，

所以a＝

＝

4．（天津市2014～2015学年高一上学期五校期末联考）在《探究加速度与力、质量的关系》实验中，某组同学用如图1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。

（1）图2是实验中获取的一条纸带的一部分，其中0、1、2、3、4是计数点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图所示，打“3”计数点时小车的速度大小为________________m/s，由纸带求出小车的加速度的大小为a＝________________m/s2。

（计算结果均保留2位有效数字）

（2）下列措施中不正确的是________________。

A．首先要平衡摩擦力，使小车受到的合力就是细绳对小车的拉力

B．平衡摩擦力的方法就是在塑料小桶中添加砝码，使小车能匀速滑动

C．每次改变拉小车的拉力后都需要重新平衡摩擦力

D．实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力

（3）某组同学由实验得出数据，画出的a－

的关系图线，如图3所示，从图象中可以看出，作用在小车上的恒力F＝________________N。

当小车的质量为5kg时，它的加速度为________________m/s2。

答案：

（1）0.26　0.50　

（2）BC　（3）5　1

解析：

（1）v3＝

m/s＝0.26m/s

a＝

m/s2＝0.50m/s2。

（2）实验首先要平衡摩擦力，使小车受到的合力就是细绳对小车的拉力，故A正确；平衡摩擦力的方法就是，小车与纸带相连，小车前面不挂小桶，把小车放在斜面上给小车一个初速度，看小车能否做匀速直线运动，故B错误；改变小车拉力，不需要重新平衡摩擦力，C错误；实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力，故D正确，本题选不正确的，故选B、C。

（3）由图可知a－

的关系图线是一条过坐标原点的直线，说明物体所受的合力是定值，a－

图象的斜率：

k＝F＝

＝5N，当M＝5N时，a＝

＝1m/s2

能力提升

一、非选择题

1．（东北育才中学2014～2015学年高一上学期期末）用如图所示的装置探究加速度与力和质量的关系，带滑轮的长木板和弹簧测力计均水平固定。

（1）实验时，一定要进行的操作是________________。

A．小车靠近打点计时器，选接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数

B．改变砂和砂桶质量，打出几条纸带

C．用天平测出砂和砂桶的质量

D．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量

（2）以弹簧测力计的示数F为横坐标，以加速度a为纵坐标，画出的a－F图象可能正确的是________________。

（3）若测出的a－F图象的斜率为K后，则小车的质量为________________。

答案：

（1）AB　

（2）A　（3）

解析：

（1）根据实验原理不难选出A、B；

（2）当质量一定，加速度与合外力成正比，所以A正确；（3）由实验装置图可知拉小车的力等于2倍的弹簧测力计示数，故M＝

＝

。

2．在做“探究加速度和力、质量的关系”的实验中，保持小车和砝码的总质量不变，测得小车的加速度a和拉力F的数据如下表所示

F（N）

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

a（m/s2）

0.11

0.19

0.29

0.40

0.51

（1）根据表中的数据在坐标系上作出a－F图象；

（2）图象斜率的物理意义是______________________________________________。

（3）小车和砝码的总质量为________________kg。

（4）图线（或延长线）与F轴截距的物理意义是____________________________________

________________________________________________________________________。

答案：

（1）见解析　

（2）小车和砝码总质量的倒数

（3）1　（4）小车受到的阻力为0.1N

解析：

（1）根据所给数据在所给坐标系中准确描点，作出的a－F图象如图所示。

（2）图象斜率表示小车和砝码总质量的倒数。

（3）由

（1）中图象可得：

＝

，解得M＝1kg。

（4）由a－F图象可知，当力F＝0.1N时，小车开始运动，说明此时小车受到的阻力为0.1N。

3．（云南楚雄市2014～2015学年高一上学期期末）在“验证牛顿第二定律”的实验中，采用如图所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算出。

（1）当M与m的大小关系满足________________时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力。

（2）一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度，采用图象法处理数据。

为了比较容易地检查出加速度a与质量M的关系，应该做a与________________的图象。

（3）如图（a）是甲同学根据测量数据做出的a－F图线，说明实验存在的问题是______________________。

（4）乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a－F图线，如图（b）所示，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同？

答：

________________________________。

（5）已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，每相邻两个计数点间还有4个点未画出，利用下图给出的数据可求出小车运动的加速度a＝______________。

（结果保留三位有效数字）

答案：

（1）M远大于m　

（2）

　（3）摩擦力平衡过度或倾角过大　（4）小车及车中砝码的质量M

（5）1.58m/s2

解析：

（1）只有M≫m时才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力。

（2）a与

成正比，而正比例函数图象是过坐标原点的一条直线，比较容易判定自变量和因变量之间的关系，故应作a－

图象；

（3）图中没有拉力时就产生了加速度，说明平衡摩擦力时木板倾角过大；

（4）由图可知在拉力相同的情况下a乙>a丙，根据F＝Ma可得M＝

，所以M乙

（5）每两点之间还有4个点没有标出，所以相邻计数点间的时间间隔T＝0.1s

根据逐差法得：

a＝

＝

＝1.58m/s2