實驗探究加速度與力質(zhì)量的關(guān)系（分層作業(yè)）原卷版

4.2實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系1．“物理”一詞最早出現(xiàn)在我國的晉朝，泛指事物之理，源于《莊子?天下》中的“判天地之美，析萬物之理”。關(guān)于物理思想與方法，下列說法錯誤的是（）A．重心、合力的概念都體現(xiàn)了等效思想B．用質(zhì)點來代替物體的方法運用了假設(shè)法C．在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時，運用了控制變量法D．伽利略的理想斜面實驗運用了在可靠的事實基礎(chǔ)上進行合理外推的方法2．下列敘述正確的是（）A．在不考慮物體本身的大小和形狀時，用質(zhì)點來代替物體的方法是“理想模型法”B．速度定義式，當(dāng)趨于0時，用的比值表示物體在t時刻的瞬時速度的方法是“控制變量法”C．探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時，保持物體質(zhì)量不變探究加速度與力的關(guān)系時運用了“假設(shè)法”D．卡文迪許實驗測量萬有引力常量運用了“微元法”3．“等效替代”是物理學(xué)中常用的思想方法，比如“合力”和“分力”之間的關(guān)系就是通過“作用效果相同”聯(lián)系起來的。下列物理概念的引入或?qū)嶒灢僮鬟^程中，主要體現(xiàn)“等效替代”這一思想方法的是（

）A．實驗研究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 B．物體的“重心”概念的建立C．伽利略的理想斜面實驗 D．“加速度”概念的建立4．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中，運用了以下哪種科學(xué)實驗方法（）A．理想模型法 B．放大法 C．控制變量法 D．等效替代法5．小明同學(xué)利用如圖甲所示裝置進行“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗，在某次實驗中，打出一條紙帶如圖乙所示，已知相鄰兩個計數(shù)點之間還有4個計時點未畫出。（1）該實驗需要平衡摩擦力。這個操作的目的是為了。A．使重物的重力等于細線所受的拉力B．使重物的重力等于小車所受的合力C．使細線對小車的拉力等于小車所受的合力（2）請指出圖甲中該同學(xué)平衡摩擦力操作的兩處錯誤，。（3）小車運動時的加速度為m/s2（計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字），由此可以判斷槽碼質(zhì)量（選填“滿足”或“不滿足”）本實驗要求。6．如圖所示，某同學(xué)探究“小車加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”。（1）打點計時器使用的電源是（填“直流電源”或“交流電源”）。（2）補償阻力時（填“需要”或者“不需要”）掛小沙桶，（填“需要”或者“不需要”）在小車后連接紙帶，然后適當(dāng)（填“墊高長木板右端”或“改變小車的質(zhì)量”），直到小車做勻速直線運動。（3）下圖是實驗中得到的一條紙帶，圖中相鄰計數(shù)點之間還有4個點沒有畫出，距離已在圖中標(biāo)示，可得小車的加速度，C點的速度m/s（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）。7．某同學(xué)設(shè)計了一個“探究加速度a與物體所受合力F及物體質(zhì)量m的關(guān)系”的實驗，如圖所示為實驗裝置簡圖（交流電源的頻率為50Hz）。（1）下圖所示為某次實驗得到的紙帶，O、A、B、C、D、E、F為紙帶上連續(xù)的7個計數(shù)點（每兩個計數(shù)點間還有四個點沒有畫出），根據(jù)紙帶可求出：打計數(shù)點B時小車的速度vB＝m/s；小車的加速度大小為m/s2。（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）（2）保持小車的質(zhì)量不變，改變沙和沙桶的質(zhì)量，該同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了加速度a隨合力F變化的圖線，如圖所示。該圖線不通過原點，其主要原因可能是。8．在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗中，采用如圖1所示的實驗裝置，小車及車中砝碼的質(zhì)量用M表示，盤及盤中砝碼的質(zhì)量用m表示，小車的加速度可由小車拖動的紙帶上打出的點計算出。為了降低難度，操作時可以通過平衡阻力（也叫阻力補償）和滿足的關(guān)系來實現(xiàn)對象受的合力近似等于，請完成：（1）某同學(xué)在做加速度與質(zhì)量的關(guān)系實驗時，保持盤及盤中砝碼的質(zhì)量一定，改變小車內(nèi)砝碼的質(zhì)量，測出相應(yīng)的加速度，采用圖像法處理數(shù)據(jù)。為了比較容易地觀測加速度a與質(zhì)量M的關(guān)系，應(yīng)該作a與的圖像。（2）現(xiàn)有兩位同學(xué)用同一裝置做實驗，畫出了各自得到的圖線如圖2所示，則兩個同學(xué)做實驗時的哪一個物理量取值不同。A．加速度

B．M

C．m

D．摩擦力1．某小組同學(xué)設(shè)計的“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗裝置簡圖如圖甲所示，A為小車，B為電火花計時器，C為裝有細砂的小桶，D為一端帶有定滑輪的長木板。實驗中認為細繩對小車的拉力F等于細砂和小桶的總重力，小車運動的加速度a可由紙帶上打出的點求得。（1）某次實驗時，測得小車和小車上砝碼的總質(zhì)量為800g，則細砂和小桶的總質(zhì)量較為合理的是；A．30g

B．300g

C．3kg

D．30kg（2）如圖乙為某次實驗得到的紙帶，已知實驗所用電源的頻率為50Hz，根據(jù)紙帶可求得電火花計時器打B點時小車的速度為m/s，小車的加速度大小為。（結(jié)果均保留兩位小數(shù)）2．某實驗小組為探究加速度與力之間的關(guān)系設(shè)計了如圖（a）所示的實驗裝置，用鉤碼所受重力作為小車所受的拉力，用DIS（數(shù)字化信息系統(tǒng)）測小車的加速度。通過改變鉤碼的數(shù)量，多次重復(fù)測量，可得小車運動的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖像。他們在軌道水平和傾斜的兩種情況下分別做了實驗，得到了兩條aF圖線，如圖（b）所示。（1）圖線（填“I”或“Ⅱ”）是在軌道水平的情況下得到的。（2）小車和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量為kg，小車在水平軌道上運動時受到的摩擦力大小為N。（3）圖線Ⅰ、Ⅱ右端彎曲明顯的原因是。3．為了探究物體質(zhì)量一定時，加速度與力的關(guān)系，某實驗小組設(shè)計了如圖甲所示的實驗裝置，其中小車及滑輪的總質(zhì)量為M，砂和砂桶的總質(zhì)量為m，力傳感器測出細線的拉力F，不計滑輪的摩擦。（1）實驗時，一定要進行的操作是；A．用天平測出砂和砂桶的總質(zhì)量B．實驗中接通電源的同時，釋放小車C．將帶滑輪的長木板右端墊高，以平衡摩擦力D．調(diào)節(jié)長木板左端定滑輪的高度，使細線與木板平行E．實驗中要求砂和砂桶的總質(zhì)量m遠小于小車及滑輪的總質(zhì)量M（2）實驗中得到如圖乙所示的一條紙帶，已知相鄰兩個計數(shù)點之間還有四個計時點未畫出，打點計時器采用的是頻率為50Hz的交流電源，根據(jù)紙帶可求出打點計時器打C點時，小車的速度為，小車的加速度為；（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（3）以力傳感器的示數(shù)F為橫坐標(biāo)、加速度a為縱坐標(biāo)，畫出的圖像如圖丙所示，則小車的質(zhì)量為kg，圖線不過坐標(biāo)原點的原因可能是。4．某同學(xué)設(shè)計了如圖所示的裝置來做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗。力傳感器固定在一質(zhì)量合適的木板上，桌面的右邊緣固定一支表面光滑的鉛筆以代替定滑輪，細繩的兩端分別與力傳感器和礦泉水瓶連接。在桌面上畫出兩條平行線MN、PQ，并測得其間距為d。開始時將木板置于MN處，現(xiàn)緩慢向瓶中加入細砂，直到木板剛剛開始運動為止，力傳感器的示數(shù)為F0，以此表示滑動摩擦力的大??；再將木板放回原處并用手拖住瓶與細砂，繼續(xù)向瓶中加入細砂后，釋放瓶并在運動過程中記下力傳感器的示數(shù)F，并用停表記下木板運動到PQ處的時間t。（1）釋放木板后，木板運動的加速度大小a=（用d、t表示）；為了減小測量加速度的偶然誤差，可以采用的方法是（寫一種即可）。（2）改變瓶中細砂的質(zhì)量，重復(fù)實驗，確定加速度大小a與力傳感器的示數(shù)F的關(guān)系。下列圖像能表示該實驗結(jié)果的是。（3）此實驗（填“要求”或“不要求”）滿足細砂和瓶的質(zhì)量必須遠遠小于木板和力傳感器的質(zhì)量。（4）加細砂改變拉力的大小與掛鉤碼相比，加細砂的優(yōu)點是。A．可以多次改變滑動摩擦力的大小B．可以比較精確地測出滑動摩擦力的大小C．可以獲得更大的加速度以提高實驗精度5．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中，某研究小組設(shè)計了兩種方案?！痉桨?】實驗裝置如圖所示，在滿足所掛鉤碼質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量的前提下，進行實驗數(shù)據(jù)測量、計算和分析。（1）除小車、鉤碼、打點計時器（含紙帶、復(fù)寫紙）、刻度尺、導(dǎo)線、開關(guān)等器材外，在下列器材中，必須使用的有。（填選項字母）A．電壓合適的直流電源

B．電壓合適的交流電源

C．天平

D．秒表（2）在實驗中得到如圖所示的一條紙帶（相鄰兩計數(shù)點間還有四個點沒有畫出），已知打點計時器使用的交流電頻率為，根據(jù)紙帶可求得小車的加速度為（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）。（3）根據(jù)測量數(shù)據(jù)，作出小車的加速度隨細線拉力變化的圖線，如圖所示。你認為在實驗過程中可能存在的問題是。（填選項字母）A．先釋放小車，后接通電源

B．補償阻力時木板右端墊得不夠高C．先接通電源，后釋放小車

D．電源電壓過高造成小車加速度測量值偏大【方案2】實驗裝置如圖所示，力傳感器可直接測出輕繩中拉力的大小。已知小車的質(zhì)量為M，力傳感器的質(zhì)量為，鉤碼的質(zhì)量為m。（4）實驗時，不需要進行的操作是。（填選項字號）A．將圖中長木板左端適當(dāng)墊高，以補償小車所受的阻力B．應(yīng)該先接通打點計時器電源，再釋放小車C．釋放前，小車要靠近打點計時器放置D．實驗中要求鉤碼的質(zhì)量m遠小于小車的質(zhì)量M（5）在完成補償阻力工作之后，某同學(xué)以力傳感器的示數(shù)F為橫坐標(biāo)，小車的加速度a為縱坐標(biāo)，畫出的圖線如圖所示，圖線與橫坐標(biāo)軸的夾角為，求得圖線的斜率為k，則下列關(guān)于小車的質(zhì)量M與這些測量量關(guān)系中正確的是（填選項字母）。A．

B． C．

D．6．在某次探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗中，甲、乙兩組同學(xué)分別設(shè)計了如圖1和圖2所示的實驗裝置，小車總質(zhì)量為M，重物質(zhì)量為m。（1）關(guān)于這兩組實驗，要達到實驗?zāi)康模铝姓f法中正確的是（多選）A．圖1實驗需要平衡摩擦力

B．圖2實驗不需要平衡摩擦力C．圖1實驗需要滿足

D．圖2實驗不需要滿足（2）甲組同學(xué)在保證實驗裝置規(guī)范合理的情況下，利用實驗裝置得到一條紙帶如圖3所示，紙帶中相鄰兩點間的時間間隔為T，由此可得小車此時的加速度為（用、、T表示）。多次操作后，甲組的兩位同學(xué)用實驗所得數(shù)據(jù)，在同一坐標(biāo)系內(nèi)畫出了如圖4所示的兩條圖像，由圖像可判斷，他們實驗時所掛的重物質(zhì)量應(yīng)是（選填“>”“=”或“<”）。（3）乙組同學(xué)在保證實驗裝置規(guī)范合理的情況下，改變重物質(zhì)量，重復(fù)實驗，以彈簧測力計示數(shù)F為橫坐標(biāo)、小車對應(yīng)的加速度a為縱坐標(biāo)，做出的圖像如圖5所示，則由圖可知小車的總質(zhì)量。7．小瑩同學(xué)用如圖1所示的實驗裝置探究小車的加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系，打點計時器所用交變電流的頻率為50Hz。（1）長木板右側(cè)墊高是為了平衡小車受到的摩擦力，應(yīng)調(diào)節(jié)木板的傾斜度，使小車，即可認為完成平衡。（2）如圖2是小瑩某次實驗得到的紙帶，她在紙帶上選取了A、B、C、D、E、F、G、H八個計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點間有四個點未畫出，打計數(shù)點A的時刻定為計時起點（），部分實驗數(shù)據(jù)如圖2所示，由以上數(shù)據(jù)可知，時的瞬時速度為