《探究加速度与力和质量的关系》练习题.docx

1、探究加速度与力和质量的关系练习题探究加速度与力和质量的关系练习题LT【变式训练】1.在“探究加速度与力、质量的关系”时采用如图2所示的实验装置，小车及车中砝码质量为M，砂桶及砂的质量为m。图2(1)若已平衡摩擦力，在小车做匀加速直线运动过程中，绳的张力大小FT_，当M与m的大小满足_时，才可认为绳子对小车的拉力大小等于砂和砂桶的重力。(2)某同学在保持砂和砂桶质量m一定的条件下，探究小车加速度a与质量M的关系，其具体操作步骤如下，则做法合理的有()A.平衡摩擦力时，砂桶应用细线通过定滑轮系在小车上且小车后面的纸带也必须连好B.每次改变小车质量M时，都需要重新平衡摩擦力C.实验时，先接通计时器的

2、电源，再放开小车D.用天平测出m及M，直接用公式a求出小车运动的加速度解析(1)由牛顿第二定律知：对小车有FTMa，对砂和砂桶有mgFTma，所以FT，可见当Mm时，FTmg。(2)平衡摩擦力时，应在不挂砂桶的情况下让小车带着纸带匀速下滑来平衡摩擦力，A错误；每次改变小车质量M时，不需要重新平衡摩擦力，B错误；实验时，先接通计时器的电源，再放开小车，C正确；小车运动的加速度必须由纸带上的测量数据计算得到，D错误。答案(1)Mm(2)C热点二数据处理及误差分析【例2】一小组的同学用如图3所示装置做“探究物体质量一定时，加速度与力的关系”的实验。图3(1)下列说法正确的有_。A.平衡摩擦力时，用细

3、线一端挂空砝码盘，另一端与小车相连，将木板适当倾斜，使小车在木板上近似做匀速直线运动B.每次改变砝码及砝码盘总质量之后，应重新平衡摩擦力C.应让砝码及砝码盘总质量远大于小车及里面钩码的总质量D.砝码及砝码盘总质量远小于小车及里面钩码总质量时，可以近似认为小车受到的拉力等于砝码及砝码盘的重力(2)图4甲为实验中按规范操作打出的一条纸带的一部分。从比较清晰的点迹起，在纸带上标出了连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻两计数点之间都有4个计时点没有标出，用刻度尺分别测量出A点到B、C、D、E的距离如图4所示，已知打点计时器接在频率为50 Hz的交流电源上，则此次实验中小车运动加速度的测量值a_m/

4、s2。(结果保留两位有效数字)图4(3)某同学平衡摩擦力后，改变砝码盘中砝码的质量，分别测量出小车的加速度a。以砝码盘及砝码的重力F为横坐标，以小车的加速度a为纵坐标，得到如图乙所示的aF图线，则图线不通过坐标原点的主要原因是_。解析(1)平衡摩擦力时，应将细线从小车上取下，轻轻推动小车，使小车沿木板运动，通过打点计时器打出来的纸带判断小车是否匀速运动，A错误；每次改变砝码及砝码盘总质量之后，不需要重新平衡摩擦力，B错误；应让砝码及砝码盘总质量远小于小车及里面钩码的总质量，C错误；砝码及砝码盘总质量远小于小车及里面钩码的总质量时，可以近似认为小车受到的拉力等于砝码及砝码盘的重力，D正确。(2)

5、a m/s21.2 m/s2。(3)当F0时，a0，也就是说当细线上没有拉力时，小车就有加速度，这是平衡摩擦力时木板倾角偏大，即平衡摩擦力过度引起的。 答案(1)D(2)1.2(3)平衡摩擦力过度【变式训练】2.如图5所示为某同学探究加速度与力和质量关系的实验装置，两个相同质量的小车放在光滑水平板上，前端各系一条细绳，绳的一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘中可放砝码。两小车后端各系一条细绳，一起被夹子夹着使小车静止。打开夹子，两小车同时开始运动；关上夹子，两小车同时停下来，用刻度尺测出两小车的位移，下表是该同学在几次实验中记录的数据。图5实验次数车号小车质量(g)小盘质量(g)车中砝码质量(g)盘

6、中砝码质量(g)小车位移(cm)1甲50100015乙5010010302甲501001027.5乙50105010143甲50100018乙50101010请回答下述问题：(1)在每一次实验中，甲、乙两车的位移之比等于_之比，请简要说明实验原理：_；(2)第一次实验控制了_不变，在实验误差允许范围内可得出的结论是_；(3)第二次实验控制了_不变，在实验误差允许范围内可得出的结论是_；(4)第三次实验时，该同学先测量了甲车的位移，再根据前两次实验结论，计算出乙车应该发生的位移，然后再测量了乙车的位移，结果他高兴地发现，理论的预言与实际符合得相当好。请问，他计算出的乙车的位移应该是_。解析(1)

7、由于两车运动时间相同，由xat2，知甲、乙两车的位移之比等于加速度之比，即x甲x乙a甲a乙。(2)第一次实验中控制小车质量不变，在实验误差允许范围内，小车加速度与拉力成正比。(3)第二次实验中控制小车所受拉力不变，在实验误差允许范围内，小车加速度与质量成反比。(4)，得x乙30 cm。答案(1)加速度；见解析(2)小车质量；小车加速度与拉力成正比(3)小车所受拉力；小车加速度与质量成反比(4)30 cm热点三实验的改进与创新以本实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器设置题目，不脱离教材而又不拘泥教材，体现开放性、探究性、设计性等特点。视角1实验器材的改进气垫导轨(不用平衡摩擦力)长木板视角2数

8、据测量的改进视角3实验的拓展延伸以“验证牛顿运动定律”为背景测量物块与木板间的动摩擦因数。【例3】（2014新课标全国卷）某同学利用图6甲所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图，如图乙所示。实验中小车（含发射器）的质量为200 g，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮，小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到。回答下列问题：图6(1)根据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成 (填“线性”或“非线性”)关系。(2)由图乙可知，am图线不经过原点，可能的原因是。(3)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，

9、并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是，钩码的质量应满足的条件是。解析(1)把图乙中的点用平滑线连接后，可以看出，am图线是曲线即非线性。(2)由图象可知，小车受到钩码的拉力作用，但加速度仍为零，可能的原因是小车还受到摩擦力的作用。(3)改进措施：第一图线不过原点，要平衡摩擦力，所以调整轨道的倾斜度；第二，要使小车受到合外力等于钩码的重力，要求钩码质量不能太大，即远小于小车的质量。答案(1)非线性(2)存在摩擦力(3)调整轨道倾斜度以平衡摩擦力远小于小车质量【变式训练】3图7为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图。实验步骤如下：图7用天平测量物块和

10、遮光片的总质量M，重物的质量m，用游标卡尺测量遮光片的宽度d，用米尺测量两光电门之间的距离x；调整轻滑轮，使细线水平；让物块从光电门A的左侧由静止释放，用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间tA和tB，求出加速度a；多次重复步骤，求a的平均值；根据上述实验数据求出动摩擦因数。回答下列问题：(1) 测量d时，某次游标卡尺(主尺的最小分度为1 mm)的示数如图8所示。其读数为 cm。图8(2)物块的加速度a可用d、x、tA和tB表示为a。(3)动摩擦因数可用M、m、和重力加速度g表示为。(4)如果细线没有调整到水平，由此引起的误差属于(填“偶然误差”或“系统误差”)。解析(1)d0.9 cm120.05 mm0.960 cm(2)因为vA，vB，又由2axvv，得a()2()2(3)设细线上的拉力为FT，则mgFTm，FTMgM 两式联立得(4)细线没有调整到水平，属于实验方法粗略，这样会引起系统误差。答案(1)0.960(2)()2()2(3)(4)系统误差