第二節(jié) 實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關系(答案詳解)

1、.第二節(jié) 實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關系課后練習題一、單項選擇題1在“探究加速度與力、質(zhì)量的關系的實驗中，以下做法正確的選項是 A 在用打點計時器打紙帶時，應該先放開小車，再接通打點計時器的電源B 在探究加速度與質(zhì)量的關系時，應該改變拉力F的大小C 在探究加速度與質(zhì)量的關系時，為了直觀判斷兩者間的關系，應作出a-1m 圖象D 在探究加速度與力的關系時，作a-F圖象應該用折線將所描的點依次連接【答案】C【解析】A. 實驗時應先接通電源然后再放開小車，故A錯誤；B. 在探究加速度與質(zhì)量的關系時，應該保持小車的拉力F不變，改變小車的質(zhì)量，故B錯誤；C. 要直觀的反映兩個量之間的關系，可以通過作圖來

2、解決。但是只有作出一條直線，才可以直觀的反映兩個變量之間的關系。在探究加速度a與質(zhì)量m的關系時,為了直觀判斷二者間的關系，應作出a1/m圖象，a1/m圖象為過坐標原點的傾斜直線，說明a與1/m成正比，故C正確；D. 在探究加速度與力的關系時，作aF圖象應該用平滑的直線將所描的點依次連接，故D錯誤。應選：C2以下關于“探究加速度與力、質(zhì)量的關系實驗的說法中，正確的選項是A 在探究加速度與質(zhì)量的關系時，應該改變拉力的大小B 在探究加速度與質(zhì)量的關系時，為了直觀判斷二者間的關系，應作出a1m圖象C 在探究加速度與力的關系時，只需測量一次，記錄一組數(shù)據(jù)即可D 在探究加速度與力的關系時，作aF圖象應該用

3、折線將所描的點依次連接【答案】B【解析】探究加速度與質(zhì)量的關系時，應該控制力不變，故A錯誤。在研究兩個變量之間的關系時，為了直觀判斷二者間的關系，應作出直線圖形。探究加速度與質(zhì)量的關系時，為了直觀判斷二者間的關系，應作出a-1/m圖象，故B正確；在探究加速度與力的關系時，需測量至少5次，記錄五組數(shù)據(jù)，畫出圖象，根據(jù)圖象探究關系。故C錯誤。探究加速度與力的關系時，作a-F圖象應該將點擬合成一條傾斜的直線。故D錯誤。應選B。二、實驗題3如圖甲所示為某同學設計的“探究加速度與物體所受合力F及質(zhì)量m 的關系實驗裝置簡圖，在實驗中認為細線對小車拉力F的大小等于砝碼和砝碼盤的總重力，小車運動的加速度a的大

4、小可由紙帶上的點求得。1實驗過程中，電火花計時器應接在_填“直流或“交流電源上，連結小車與砝碼盤的細線跨過定滑輪，調(diào)整定滑輪，使_.2圖乙是實驗中獲取的一條紙帶的一部分，其中0、1、2、3、4是計數(shù)點，每相鄰兩計數(shù)點間還有4個點圖中未標出，計數(shù)點間的間隔 如圖乙所示，打“3計數(shù)點時小車的速度大小為v=_m/s；由紙帶求出小車的加速度的大小a=_m/s2。計算結果均保存2位有效數(shù)字 3在“探究加速度與力的關系時，保持小車的質(zhì)量不變，改變砝碼盤中砝碼的質(zhì)量，該同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了加速度a與合力F關系圖線如圖丙所示，該圖線不通過坐標原點，原因可能是_【答案】交流；細線與木板平衡；0.26；0.50

5、；平衡摩擦力過度；【解析】1電火花計時器應接在交流電源上調(diào)整定滑輪高度，使細線與長木板平行2根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度得：v3x3+x42T=(2.40+2.88)×10-20.2m/s=0.26m/s 根據(jù)作差法得：a=x4+x3-x2-x14T2=(2.88+2.40-1.89-1.40)×10-24×0.12=0.50m/s23由圖象可知，a-F圖象在a軸上有截距，說明沒有加力時，物體已經(jīng)產(chǎn)生了加速度；這是由于平衡摩擦力過度造成的；4在“探究加速度與力、質(zhì)量的關系實驗中A B C D為了驗證“加速度與物體質(zhì)量成反比的猜測，采用圖

6、象法處理數(shù)據(jù)。以下圖是四個小組描繪出的不同圖象，你覺得可以準確驗證上述猜測的圖象有_?！敬鸢浮緽C【解析】假設加速度與物體質(zhì)量成反比，在a-m圖象中應該是雙曲線，但是實驗得出的各組數(shù)據(jù)是不是落在同一條雙曲線上是不好判斷的，但是a-1m的關系是正比例函數(shù)，假設畫出a-1m圖象是過原點的傾斜的直線，那么說明加速度與物體質(zhì)量成反比，假設畫出1a-m圖象是過原點的傾斜的直線，那么也能說明加速度與物體質(zhì)量成反比，應選BC。5如下圖是某同學驗證牛頓第二定律的實驗裝置，不計滑輪摩擦阻力以及滑輪與細繩的質(zhì)量，重力加速度為g。該同學的實驗步驟如下：_a將長木板傾斜放置，小車放在長木板上，車上安裝-一個擋光片，寬

7、度為d。長木板上固定著兩個光電門A和B，間隔 為L，砂桶通過細繩繞過定滑輪與小車相連，細繩與長木板平行；b調(diào)整長木板的傾角，使得小車恰好在細繩拉力作用下勻速下滑，測得砂和砂桶的總質(zhì)量為m0；c某時刻剪斷細繩，小車由靜止開場加速運動；d測得擋光片通過光電門A的時間為t1，通過光電門B的時間為擋光片t2，小車的質(zhì)量為m1；e根據(jù)以上數(shù)據(jù)探究牛頓第二定律。1根據(jù)以上步驟，以下關于實驗過程的表述正確的選項是_。A實驗時，先剪斷細繩，后接通光電門電源B實驗時，剪斷細繩小車所受的合外力為m0gC實驗過程中，不需要測出斜面的傾角D實驗時，應滿足砂和砂桶的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量2根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可得小車的加速度a

8、=_。用步驟中的字母表示3假如要驗證牛頓第二定律中加速度與質(zhì)量成反比的關系，需要保持砂和砂桶的質(zhì)量不變，更換不同的小車，重復進展步驟b、c、d。假如_在誤差允許范圍內(nèi)為定值，就可以說明合外力一定時加速度與質(zhì)量成反比。用步驟中的字母表示【答案】BC(dt2)2-(dt1)22L m(1t2)2-(1t1)2【解析】1實驗時，應先接通光電門，然后再剪斷細繩，A錯誤；剪斷細繩之前，小車恰能沿斜面向下做勻速直線運動，受力平衡，小車動力和摩擦阻力的合力應等于m0g，故剪斷細繩之后，小車失去平衡，所受合力應為m0g，B正確；斜面的傾角不需要測出，沒有質(zhì)量的特殊限制，CD錯誤；故本小題選B；2小車通過第一個

9、光電門的瞬時速度大小為v1=dt1，通過第二個光電門的瞬時速度大小為v2=dt2，根據(jù)勻變速直線運動速度與位移的關系，可得a=dt22-dt122L；3因為實驗中d和L都是常數(shù)，所以只要m1t22-1t12在誤差允許范圍內(nèi)為定值，就可以說明合外力一定時加速度與質(zhì)量成反比6某實驗小組利用如右圖所示的裝置探究牛頓第二定律中質(zhì)量一定時a與F的關系，他們將寬度為d的擋光片固定在小車上，用不可伸長的細線將其通過一個定滑輪與砝碼盤相連，在程度桌面上的A、B兩點各安裝一個光電門，記錄小車通過A、B時的遮光時間，小車中可以放置砝碼。1實驗主要步驟如下：用天平測量小車和遮光片的總質(zhì)量M、砝碼盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量

10、m;用游標卡尺測量擋光片的寬度d；用米尺測量兩光電門之間的間隔 s；調(diào)整輕滑輪，使細線與木板平行；將木板不帶滑輪的一端墊高，以平衡摩擦力，讓小車從光電門A的左側由靜止釋放；用數(shù)字毫秒計分別測出遮光片經(jīng)過光電門A和光電門B所用的時間tA和tB；小車右側通過細線連上砝碼盤，盤中放有多個砝碼；再次讓小車從光電門A的左側由靜止釋放，記錄遮光片經(jīng)過光電門A和光電門B所用的時間tA和tB，利用a=_用d、s、tA和tB表示，求出小車加速度；并記錄此時砝碼盤及盤內(nèi)砝碼的質(zhì)量m；將盤中砝碼拿出一個放到小車上，再次讓小車從光電門A的左側由靜止釋放，記錄步驟中的時間和質(zhì)量，重復步驟屢次實驗。對小車和砝碼及砝碼盤組

11、成的系統(tǒng)，合力F= mg，結合上述公式求出的a，得到多組a、F的數(shù)據(jù)。描點做出a一F的圖像，從而得出a與F的關系。2測量d時，某次游標卡尺的示數(shù)如右圖所示，其讀數(shù)為_ cm。3以下說法哪一項為哪一項正確的 _A平衡摩擦力時必須將砝碼盤通過細線掛在小車上。B假設測得tA =tB，說明摩擦力已平衡好。C為減小誤差，應使砝碼及砝碼盤質(zhì)量之和遠小于小車和車內(nèi)砝碼質(zhì)量之和。D本實驗裝置也可以用來驗證動能定理?！敬鸢浮?2sdtB2-dtA20.550cmBD【解析】1遮光片經(jīng)過光電門A和B的平均速度分別表示AB位置的瞬時速度，vA=dtA；vB=dtB；由速度位移公式可知：a=vB2-vA22s=12s

12、dtB2-dtA2 220等分游標卡尺的精度為0.05mm，主尺讀數(shù)為0.5cm，游標讀數(shù)為：10×0.005cm=0.050cm，那么游標卡尺的讀數(shù)為：0.550cm.3平衡摩擦力時不掛砝碼盤，只讓小車拖著紙帶勻速運動，選項A錯誤。假設測得tA =tB，說明小車勻速運動，摩擦力已平衡好，選項B正確。本實驗沒有用砝碼盤和盤中砝碼的重力代替繩子的拉力，不需要滿足砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，故C錯誤本實驗裝置也可以用來驗證動能定理，選項D正確；應選BD。7某研究性學習小組欲探究光滑斜面上物體下滑的加速度與物體質(zhì)量及斜面傾角是否有關系實驗室提供如下器材：A外表光滑的長木板長度L；

13、B小車；C質(zhì)量為m的鉤碼假設干個；D方木塊備用于墊木板；E米尺；F秒表。1實驗過程：第一步，在保持斜面傾角不變時，探究加速度與質(zhì)量的關系實驗中，通過向小車放入鉤碼來改變物體質(zhì)量，只要測出小車由斜面頂端滑至底端用時t， 就可以由公式a =_求出a，某同學記錄了數(shù)據(jù)如下表所示：根據(jù)以上信息，我們發(fā)現(xiàn)，在實驗誤差范圍內(nèi)質(zhì)量改變之后平均下滑時間_填“改變或“不改變，經(jīng)過分析得出加速度和質(zhì)量的關系為_第二步，在物體質(zhì)量不變時，探究加速度與傾角的關系實驗中通過改變方木塊墊放位置來調(diào)整長木板傾角，由于沒有量角器，因此通過測量出木板頂端到程度面高度h，求出傾角的正弦值sin=h/L某同學記錄了高度h和加速度a

14、的對應值如下表：請先在坐標紙上建立適當?shù)淖鴺溯S后描點作圖_，然后根據(jù)所作的圖線求出當?shù)氐闹亓铀俣萭=_進一步分析可知，光滑斜面上物體下滑的加速度與傾角的關系為_2該探究小組所采用的探究方法是：_【答案】 2L/t2 不改變 無關 見解析 9.809.83均可 gsin 控制變量法【解析】1小車做初速度為零的勻加速直線運動，根據(jù)勻變速直線運動規(guī)律，那么有：L=12at2，所以有：a=2Lt2，根據(jù)以上信息，我們發(fā)現(xiàn)，在實驗誤差范圍內(nèi)質(zhì)量改變之后平均下滑時間不改變，經(jīng)過分析得出加速度與質(zhì)量的關系為：斜面傾角一定時，加速度與物體質(zhì)量無關。分別以加速度a為縱軸，sin為橫軸，描點作圖如下：光滑斜面上

15、物體下滑時的合力是重力沿斜面向下的分力，即F合=mgsin，根據(jù)牛頓第二定律得：a=F合/m=gsin，物體的加速度a與斜面傾角的正弦值sin成正比。由上面分析可知：g=asin，可得：g=4.90.50m/s2=9.80m/s2 誤差范圍內(nèi)，光滑斜面上物體下滑的加速度等于gsin； 2該探究小組所采用的探究方法是控制變量法。81在“驗證力的平行四邊形定那么實驗中，橡皮條的一端固定在木板上，用兩個彈簧測力計把橡皮條的另一端拉到某一位置O點，以下操作正確的選項是_A同一次實驗過程中，O點位置允許變動B在實驗中，彈簧測力計必須保持與木板平行，讀數(shù)時視線要正對彈簧測力計刻度C實驗中，先將其

16、中一個彈簧測力計沿某一方向拉到最大量程，然后只需調(diào)節(jié)另一彈簧測力計拉力的大小和方向，把橡皮條的結點拉到O點D實驗中把橡皮條的結點拉到O點時，兩彈簧之間的夾角應取90°不變，以便于算出合理的大小2在“探究加速度與力質(zhì)量的關系實驗中，某同學通過數(shù)據(jù)的處理作出了aF圖象，如下圖，那么圖中的直線不過原點的原因是_圖中的力F理論上是指_，而實驗中卻用_表示選填字母符號1分A砂和砂桶的重力 B繩對小車的拉力此圖中直線發(fā)生彎曲，為了防止直線發(fā)生彎曲，在實驗中，應使小車的質(zhì)量要_選填“遠大于“遠小于或“等于砂和砂桶的總質(zhì)量請你簡要闡述為何“探究加速度與力質(zhì)量的關系這個中只要滿足砂以及砂桶質(zhì)量遠小于小

17、車質(zhì)量，就可以認為細線拉力近似等于砂以及砂桶重力。_【答案】 B 過度平衡摩擦力，斜面傾角過大 B A 遠大于 見解析【解析】A. 要保證兩個彈簧秤的拉力與一個彈簧秤的拉力效果一樣，橡皮條要沿一樣方向伸長量一樣，那么O點的位置應固定，故A錯誤；B. 在實驗中，彈簧秤必須保持與木板平行，讀數(shù)時視線要正對彈簧秤的刻線，故B正確；C. 本實驗，彈簧秤的拉力應不超過量程，兩個彈簧秤拉力的大小沒有要求，只要使兩次效果一樣就行，故C錯誤；D. 本實驗只要使兩次效果一樣就行，兩個彈簧秤拉力的方向沒有限制,并非一定要夾角為90不變，故D錯誤。應選：B2由圖可知，拉力為零時加速度不為零，說明平衡摩擦力時斜面傾角

18、過大，平衡過度；圖中的力F理論上是指繩對小車的拉力，而實驗中卻用砂和砂桶的重力表示； 要把砂和砂桶的重力當做繩對小車的拉力，必須滿足小車的質(zhì)量遠大砂和砂桶的總質(zhì)量，此圖中直線發(fā)生彎曲，說明不滿足小車的質(zhì)量遠大砂和砂桶的總質(zhì)量這個條件。為了防止直線發(fā)生彎曲，在實驗中，應使小車的質(zhì)量要遠大于砂和砂桶的總質(zhì)量。設繩子拉力為T，對小車T=Ma，對砂和砂桶mg-T=ma，聯(lián)立得a=mgM+m，當小車的質(zhì)量遠大砂和砂桶的總質(zhì)量時，a=mgM，可以認為細線拉力近似等于砂以及砂桶重力。 9某實驗小組采用圖1所示的裝置做“探究加速度與力的關系實驗：小車放置在程度放置的長木板上，紙帶連接車尾并穿過打點計時器，用來

19、測定小車的加速度a，鉤碼通過細線對小車的拉力為F。在保持小車質(zhì)量不變的情況下，改變對小車拉力F的大小，測得小車所受拉力F和加速度a的數(shù)據(jù)如下表：1在圖2中，建立出aF坐標系，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)，在圖中作出aF關系圖線_。2假設要讓細線對小車的拉力F為小車受到的合外力，那么實驗中的改進措施是_。A更換一塊長木板B適當增加小車的質(zhì)量C適當墊高長木板的右端D適當增加鉤碼質(zhì)量3圖3是實驗中得到的一條已打點的紙帶，紙帶上的A、B、C、D、E、F、G均為相鄰計數(shù)點，打點計時器的打點周期為0.02s，相鄰兩個計數(shù)點之間還有4個計時點未標出，由于E、F點打點模糊，只測量標記了AB、BC、CD、DG的間隔 ，根據(jù)記

20、錄的數(shù)據(jù)，測得小車運動的加速度大小a=_m/s2，打D點時的速度大小vD=_m/s。以上結果都保存2位有效數(shù)字?！敬鸢浮緾0.400.35【解析】1在aF圖象中根據(jù)所給的數(shù)據(jù)描點。用一條直線連接這些點連接時要讓盡可能多得點落在直線上,讓其它的點盡可能分布在直線的兩側.做出圖像如下圖：2假設要使作出的aF圖線過坐標原點即繩子的拉力就等于小車所受的合外力，故需要平衡摩擦力，其方法是適當墊高長木板的右端。故C正確。應選C.3根據(jù)逐差法可知加速度為a=xDG-xAD9T2=0.1230-0.0250-0.0291-0.03299×0.12=0.40m/s2D點的瞬時速度為vD=xAG6T=0

21、.1230+0.0250+0.0291+0.03296×0.1=0.35m/s故答案為：1如下圖;2C;30.40；0.3510用電磁打點計時器、程度木板包括定滑輪、小車等器材做“研究小車加速度與質(zhì)量的關系的實驗，如圖是某學生做該實驗時小車即將釋放之前的實驗裝置圖；該圖中有4處錯誤，它們分別是：1_；2_；3_；4_?！敬鸢浮砍潭饶景遄蠖宋催m當墊高來平衡摩擦力電源要用低壓交流電源小車應靠近打點計時器連接沙桶的細線通過定滑輪后應與木板平行【解析】由圖象可知，實驗存在的錯誤有：1程度木板左端未適當墊高來平衡摩擦力。2電源要用低壓交流電源。3小車應靠近打點計時器。4連接沙桶的細線通過定滑輪后應與木板平行。11在“探究加速度與力、質(zhì)量的關系的實驗中，以下做法正確的選項是_