2020-2021學年物理新教材人教版必修第一冊精品練習：4.2 實驗：探究加速度與力、質量的關系 Word版含解析

1、第2節(jié)實驗：探究加速度與力、質量的關系必備知識基礎練進階訓練第一層知識點一實驗原理1.利用打點計時器探究加速度與力、質量關系的實驗中，以下做法中正確的是()a平衡摩擦力時，應將重物用細繩通過定滑輪系在小車上b平衡摩擦力后，長木板位置不能移動，每次改變小車質量時，不需要重新平衡摩擦力c小車釋放前應靠近計時器，實驗時，先放開小車，后接通電源d“重物的質量遠小于小車的質量”這一條件如不滿足，對探究過程也不會產(chǎn)生影響2在“探究加速度與力、質量的關系”實驗中，為了消除打點計時器和木板對小車阻力的影響，關于該操作環(huán)節(jié)，下列四種裝置圖中正確的是()3如圖所示為“驗證牛頓第二定律”的實驗裝置示意圖砂和砂桶的總

2、質量為m，小車和砝碼的總質量為m.實驗中用砂和砂桶總重力的大小作為細線對小車拉力的大小(1)實驗中，為了使細線對小車的拉力等于小車所受的合外力，先調節(jié)長木板一端滑輪的高度，使細線與長木板平行接下來還需要進行的一項操作是_a將長木板水平放置，讓小車連著已經(jīng)穿過打點計時器的紙帶，給打點計時器通電，調節(jié)m的大小，使小車在砂和砂桶的牽引下運動從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運動b將長木板的一端墊起適當?shù)母叨?，讓小車連著已經(jīng)穿過打點計時器的紙帶，撤去砂和砂桶，給打點計時器通電，輕推小車，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運動c將長木板的一端墊起適當?shù)母叨?，撤去紙帶以及砂和砂桶，輕推小車，觀察判斷小車是否做勻速

3、運動(2)實驗中要進行質量m和m的選取，以下最合理的一組是_am200 g，m10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 gbm200 g，m20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 gcm400 g、m10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 gdm400 g，m20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g知識點二實驗步驟、數(shù)據(jù)處理4.探究加速度與力、質量關系的實驗中，在研究小車(含砝碼)的加速度a與小車(含砝碼)的質量m的關系時，由于沒有始終滿足mm(m為砂桶及桶中砂的總質量)的條件，結果得到的圖像應是圖中的哪一個()5在“探究

4、加速度與力、質量的關系”實驗中：(1)某組同學用如圖甲所示的裝置，采用控制變量法，來研究小車質量不變的情況下，小車的加速度與小車所受合力的關系下列措施中不需要和不正確的是_a首先要平衡摩擦力，使小車受到的合力為細繩對小車的拉力b平衡摩擦力的方法是在塑料桶中添加砝碼，使小車能勻速滑動c每次改變拉小車的拉力后都需要重新平衡摩擦力d實驗中通過在塑料桶中增加砝碼來改變小車受到的拉力e實驗中應先釋放小車，然后再接通打點計時器的電源(2)根據(jù)實驗得出的數(shù)據(jù)，畫出af圖像如圖乙所示，正確的af圖線應如圖乙中的圖線1所示，有同學作出的圖線如圖線2所示，其實驗過程中不符合實驗要求的是_，有同學作出的圖線如圖線3

5、所示，其實驗過程中不符合實驗要求的是_(填選項前的字母)a實驗中未平衡摩擦力或未完全平衡摩擦力b實驗中平衡摩擦力時木板墊得過高c實驗中繩子拉力方向沒有跟木板平行d實驗中小車質量發(fā)生變化e實驗中未滿足塑料桶總質量m遠小于小車總質量m的條件關鍵能力綜合練進階訓練第二層一、單項選擇題1在“探究加速度與力、質量的關系”的實驗中，當力一定(小盤和重物的重力不變)，探究加速度與質量的關系時，以下說法中正確的是()a平衡摩擦力時，應將小盤和重物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求小車運動的加速度時，可用天平測出小車的質量m和小

6、盤與重物的總質量m0，直接用公式ag求出2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及受到的拉力的研究，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二、多項選擇題3利用如圖甲所示的裝置探究“質量一定，加速度與力的定量關系”實驗時，甲同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的小車加

7、速度a和小車所受拉力f的圖像如圖乙中的直線所示，乙同學畫出的af圖像如圖乙中的直線所示直線、在兩個坐標軸上的截距都比較大，明顯超出了誤差范圍，下面關于形成這種狀況原因的解釋正確的是()a實驗前甲同學沒有平衡摩擦力b甲同學在平衡摩擦力時，把長木板不帶滑輪的一端墊得過高了c實驗前乙同學沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠d乙同學在平衡摩擦力時，把長木板不帶滑輪的一端墊得過高了三、非選擇題4如圖所示是某同學做“探究加速度與力、質量的關系”實驗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差錯(1)電源_；(2)打點計時器位置_；(3)滑輪位置_；(4)小車位置_；(5)長木板_5(探究題)某探究學習

8、小組的同學們要探究加速度與力、質量的關系，他們在實驗室組裝了一套如圖所示的裝置，水平軌道上安裝兩個光電門，小車上固定有力傳感器和擋光板，細線一端與力傳感器連接，另一端跨過定滑輪掛上砝碼盤，實驗時，調整軌道的傾角，平衡小車所受的摩擦力(圖中未畫出)(1)該實驗中小車所受的合力_(填“等于”或“不等于”)力傳感器的示數(shù)，該實驗_(填“需要”或“不需要”)滿足砝碼和砝碼盤的總質量遠小于小車的質量(2)實驗獲得以下測量數(shù)據(jù)：小車、力傳感器和擋光板的總質量m，擋光板的寬度l，光電門1的中心到光電門2的中心的距離x.某次實驗過程中，力傳感器的讀數(shù)為f，小車通過光電門1和光電門2的擋光時間分別為t1、t2(

9、小車通過光電門2后，砝碼盤才落地)，已知重力加速度為g，則該實驗要驗證的關系式是f_.6某實驗小組應用如圖所示裝置“探究加速度與物體受力的關系”，已知小車的質量為m，單個砝碼質量為m，打點計時器所接的交流電的頻率為50 hz，動滑輪輕質且光滑實驗步驟如下：a按圖所示安裝好實驗裝置，其中與定滑輪及彈簧測力計相連的細線豎直；b調節(jié)長木板的傾角，輕推小車后，使小車能沿長木板向下勻速運動；c掛上鉤碼，接通電源后，再放開小車，打出一條紙帶，由紙帶求出小車的加速度；d改變鉤碼的數(shù)量，重復步驟c，求得小車在不同合力作用下的加速度根據(jù)以上實驗過程，回答以下問題：(1)對于上述實驗，下列說法正確的是_a鉤碼的質

10、量應遠小于小車的質量b測力計的示數(shù)等于小車所受拉力c與小車相連的輕繩與長木板一定要平行d改變鉤碼的數(shù)量時，一定要重新平衡摩擦力(2)實驗中打出的其中一條紙帶如圖所示，由該紙帶可求得小車的加速度a_ m/s2(結果保留兩位有效數(shù)字)，若交流電的實際頻率大于50 hz，則上述計算結果與實際值相比_(選填“偏大”“偏小”或“相同”)(3)由本實驗得到的數(shù)據(jù)作出小車的加速度a與彈簧測力計的示數(shù)f的關系圖像如圖所示，與本實驗相符合的是_學科素養(yǎng)升級練進階訓練第三層如圖所示，請利用力傳感器和位移傳感器，設計實驗方案探究加速度a與作用力f、m之間的關系(儀器不足的可補充)1實驗創(chuàng)新思路：(1)改進拉力的測量

11、方法(2)改進加速度的測量方法2實驗步驟：(1)用天平測量_(2)在軌道上放置小車并安裝_，連接電路(3)將細線連接_，跨過定滑輪系住_(4)釋放小車，拉力大小由_顯示，加速度的大小由顯示屏上小車的_測出(5)記錄拉力t和加速度a的數(shù)據(jù)(6)改變小車和_的質量，測多組a、m和f的數(shù)據(jù)(7)分析實驗數(shù)據(jù)，歸納得出結論3誤差分析：(1)軌道要求：軌道應傾斜，直到_(2)槽碼的質量要求：為了操作安全，槽碼的質量應小些第2節(jié)實驗：探究加速度與力、質量的關系必備知識基礎練1解析：平衡摩擦力時，應將繩從小車上拿去，輕輕推動小車，使小車沿木板運動，通過打點計時器打出來的紙帶判斷小車是否勻速運動，a錯誤；每次

12、改變小車的質量時，小車的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消，不需要重新平衡摩擦力，b正確；實驗時，先放開小車，再接通打點計時器電源，由于小車運動較快，可能會使打出來的點很少，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，同時要求開始小車要靠近打點計時器，c錯誤；當重物的質量遠小于小車的質量時我們才可以認為小車受到的拉力等于重物的重力，故d錯誤答案：b2解析：依靠重力來平衡阻力，同時阻力包含紙帶與打點計時器之間的摩擦，故操作為：需要連上紙帶，但是不能掛重物，把打點計時器所在的一端墊高，故b正確，a、c、d錯誤答案：b3解析：(1)小車在運動過程中受到重力、支持力、紙帶的拉力、木板對小車的摩擦力和細線拉力的作用為了使細線對

13、小車的拉力等于小車所受的合力，因此應把木板的一端墊起適當?shù)母叨?，以使重力、支持力、紙帶的拉力和摩擦力的合力為零，即小車做勻速運動，因此在進行這一操作時，不應掛砂桶，小車應連接紙帶，a、c兩項錯誤；b項正確(2)由于繩子的拉力不易測量，本實驗中用砂和砂桶的總重力來代替繩的拉力，只有當小車的質量遠大于砂和砂桶的總質量時，繩的拉力才近似等于砂和砂桶的總重力(具體原因以后學習)c項正確答案：(1)b(2)c4解析：在研究加速度與小車(含砝碼)質量m的關系時，保持m不變，改變小車(含砝碼)的質量m，在小車(含砝碼)的質量m遠大于砂桶及砂的總質量m時，即當滿足mm時，可以認為小車受到的拉力(合力)fmg，

14、此時加速度a與小車(含砝碼)的質量m成反比，與成正比，以為橫軸，a為縱軸，則a圖像應是過原點的直線，當小車(含砝碼)的質量m不滿足遠大于砂桶及砂的總質量m時，小車受到的拉力明顯小于砂桶及砂的總重力，a圖像向下彎曲，故d正確答案：d5解析：(1)實驗首先要平衡摩擦力，使小車受到的合力為細繩對小車的拉力，故a正確；平衡摩擦力的方法是，將小車與紙帶相連，不掛塑料桶，把小車放在斜面上給小車一個初速度，通過紙帶看小車能否做勻速直線運動，故b錯誤；由于平衡摩擦力后有mgsin mgcos ，故tan ，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，改變拉力后不需要重新平衡摩

15、擦力，故c錯誤；實驗中，要保證塑料桶和所添加砝碼的總質量遠小于小車的質量，這樣才能使得塑料桶和所添加砝碼的總重力近似等于細繩對小車的拉力，所以實驗中通過在塑料桶中增加砝碼來改變小車受到的拉力，故d正確；實驗中應先接通電源，后釋放小車，故e錯誤；本題選不需要和不正確的，故選b、c、e.(2)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出的af圖像應如圖乙中圖線1所示，有同學作出圖線如圖線2所示，圖線2表明在小車所受的拉力為零時，小車的加速度大于零，說明合外力大于零，說明平衡摩擦力過度，即不符合實驗要求的操作是平衡摩擦力時木板墊得過高，故選b.有同學作出的圖線如圖線3所示，圖線3說明在拉力大于零時，小車的加速度為零，說明合外力

16、為零，即繩子的拉力被摩擦力平衡了，即沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足該實驗中當小車的質量遠大于塑料桶的總質量時，才能近似認為細繩對小車的拉力大小等于塑料桶的總重力大小，隨著f的增大，即隨著塑料桶總質量增大，塑料桶總質量不再滿足遠小于小車總質量，因此會出現(xiàn)較大誤差，圖線會發(fā)生偏折現(xiàn)象答案：(1)bce(2)bae關鍵能力綜合練1解析：a錯，b對：在平衡摩擦力時，不應將小盤和重物通過定滑輪系在小車上，而是在長木板不帶滑輪的一端墊上薄木塊并調整到恰當?shù)奈恢茫剐≤嚹茉陂L木板上帶著紙帶勻速下滑，改變小車質量后，不需要重新平衡摩擦力；c錯：實驗時應先接通打點計時器的電源，再放開小車；d錯：牛頓第二定律(下

17、節(jié)學習)是本實驗要達到的目標，不能把它作為理論依據(jù)來計算加速度，其加速度只能從紙帶提供的數(shù)據(jù)通過計算得出答案：b2解析：驗證牛頓運動定律的實驗是利用控制變量法探究加速度a與合外力f、物體質量m的關系，故d項正確答案：d3解析：圖像表明不對小車施加力就有加速度，說明平衡摩擦力過度，即把長木板不帶滑輪的一端墊得過高了；圖像表明對小車施加的拉力達到一定程度后，小車才加速運動，說明沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠答案：bc4解析：本題考查了實驗裝置和器材的選擇，關鍵明確實驗的原理打點計時器應使用交流電源，實驗前打點計時器應在右端，小車應靠近打點計時器，滑輪的位置應保持拉小車的線與木板平行，并且應墊高木板

18、的右端平衡小車所受摩擦力答案：(1)應用交流電源(2)應靠右端(3)應使小車左端的線與木板平行(4)應靠近打點計時器(5)應墊高木板右端平衡摩擦力5解析：(1)實驗時，已調整軌道的傾角平衡掉小車所受的摩擦力，所以實驗中小車所受的合力等于力傳感器的示數(shù)；該實驗中力傳感器可測出細線的拉力大小，而不是將砝碼和砝碼盤的重力作為小車受到的拉力，故不需要滿足砝碼和砝碼盤的總質量遠小于小車的質量(2)實驗時可用擋光板通過光電門的平均速度代替小車通過光電門的瞬時速度，小車通過光電門1的速度為v1，小車通過光電門2的速度為v2，根據(jù)題意可知需要驗證的關系式為fma，即f.答案：(1)等于不需要(2)6解析：(1)由圖可知，實驗裝置里有彈簧測力計，輕繩的拉力可以通過彈簧測力計讀出，不需要鉤碼的質量遠小于小車的質量，故a錯誤；b正確；小車相連的輕繩與長木板一定要平行，保證拉力沿著木板方向，故c正確；平衡摩擦力的目的是使小車所受摩擦力與重力下滑分量平衡，