高中物理 4-2《實驗：探究加速度與力、質量的關系》課后強化作業(yè) 新人教版必修1

【成才之路】-高中物理4-2《實驗：探究加速度與力、質量的關系》課后強化作業(yè)新人教版必修1基礎夯實一、非選擇題1．在“探究加速度與力、質量的關系”的實驗中，滲透了研究問題的多種科學方法：(1)實驗環(huán)境的等效法：___________________________________________________；(2)實驗條件設計的科學方法：_____________________________________________；(3)實驗原理的簡化：__________________________________________，即當小車質量M車?m沙時，細繩對小車的拉力大小近似等于沙及桶的總重力m沙g；(4)實驗數(shù)據(jù)處理的科學方法：_________________________________________；(5)由a－M車圖象轉化為a－eq\f(1,M車)圖象，所用的科學方法：________。(以上各題均選填“理想實驗法”、“圖象法”、“平衡摩擦力法”、“化曲為直法”、“控制變量法”或“近似法”)答案：(1)平衡摩擦力法(2)控制變量法(3)近似法(4)圖象法(5)化曲為直法解析：(1)由于小車運動受到摩擦阻力，所以要進行平衡摩擦力，以減小實驗誤差，稱為平衡摩擦力法；(2)在探究加速度、力與質量三者關系時，先保持其中一個量不變，來探究其他兩個量之間的關系，稱為控制變量法；(3)當小車質量M車?m沙時，細繩對小車的拉力大小近似等于沙及桶的總重力m沙g，稱為近似法；(4)通過圖象研究實驗的結果，稱為圖象法；(5)在作圖時，由a－M車圖象轉化為a－eq\f(1,M車)圖象，使圖線由曲線轉化為直線，稱為化曲為直法。2．如圖所示是某同學探究加速度與力、質量的關系時，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)電磁打點計時器位置________；(3)滑輪位置________；(4)小車位置________；(5)長木板__________________。答案：(1)應用6V交流電源(2)應靠右端(3)應使拉線水平(4)應靠近打點計時器(5)應墊高右端平衡摩擦力解析：探究加速度與力、質量的關系時，電磁打點計時器應使用低壓(6V)交流電源，且要固定在長木板無滑輪的一端，即應靠右端；釋放紙帶時小車應靠近打點計時器；連接小車的細線應保持水平，故應調節(jié)滑輪位置使拉線水平；實驗時應平衡摩擦力，使小車所受重力沿斜面方向的分力與小車所受摩擦力平衡，故應墊高長木板右端平衡摩擦力。3．(重慶一中～學年高一上學期期末)(1)某同學設計了一個探究小車的加速度a與小車所受拉力F關系的實驗，圖甲為實驗裝置簡圖。他想用鉤碼的重力表示小車受到的合外力，為了減小這種做法帶來的實驗誤差，你認為下列說法正確的是()A．實驗時要平衡摩擦力B．實驗時不需要平衡摩擦力C．鉤碼的重力要遠小于小車的總重力D．實驗進行時應先釋放小車再接通電源(2)如圖乙所示是某次實驗中得到的一條紙帶，其中A、B、C、D、E是計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T，距離如圖所示。則打C點時小車速度的表達式為________；該同學計算小車加速度的表達式為__________________。答案：①C②eq\f(L4,4T)或eq\f(L3－L1,2T)eq\f(L4－2L2,4T2)解析：(1)只有保證鉤碼的重力要遠小于小車的總重力，鉤碼的重力才能近似等于小車受到的合外力。(2)C點的瞬時速度等于AE或者BD的平均速度，即vC＝eq\f(L4,4T)＝eq\f(L3－L1,2T)求加速度，使用逐差法，得a＝eq\f(x3＋x4－x2＋x1,2T2)＝eq\f(L4－2L2,4T2)4．如圖為“用DIS(位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機)研究加速度和力的關系”的實驗裝置。(1)在該實驗中必須采用控制變量法，應保持________不變，用鉤碼所受的重力作為________，用DIS測小車的加速度。(2)改變所掛鉤碼的數(shù)量，多次重復測量。在某次實驗中根據(jù)測得的多組數(shù)據(jù)可畫出a－F關系圖線(如圖所示)。①分析此圖線的OA段可得出的實驗結論是__________________________。②此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是()A．小車與軌道之間存在摩擦 B．導軌保持了水平狀態(tài)C．所掛鉤碼的總質量太大 D．所用小車的質量太大答案：(1)小車質量小車受到的合外力(2)①質量一定時，加速度與合外力成正比②C5．在做“探究加速度與力、質量的關系”的實驗時，計算出各紙帶的加速度后，將測得的反映加速度a和F關系的有關資料記錄在表一中。將測得的反映加速度a和質量M關系的有關資料記錄在表二中。表一a/(m·s－2)1.984.065.958.12F/N1.002.003.004.00表二a/(m·s－2)2.042.663.233.98eq\f(1,M)/kg－10.500.670.801.00(1)根據(jù)表中所列數(shù)據(jù)，分別畫出a－F圖象和a－1/M圖象。(2)由圖象可以判定：當M一定時，a與F的關系為________；當F一定時，a與M的關系為________。(3)由a－F圖象可知M＝________。(4)由a－1/M圖象可知，F(xiàn)＝________(保留一位有效數(shù)字)。答案：(1)a－F圖象和a－1/M圖象分別如圖甲、乙所示。(2)正比關系反比關系(3)0.5kg(4)4N解析：本題主要考查對實驗數(shù)據(jù)的處理和分析，從而得到正確的實驗結論，若a與F成正比，a與1/M成正比，那么a－F圖象和a－1/M圖象都應是一條過原點的直線，同時因實驗中不可避免地出現(xiàn)誤差，描出的點不在一條直線上是很正常的，連線時應使盡可能多的點在直線上，不在直線上的點應大致對稱地分布在直線兩側，離直線較遠的點應視為錯誤數(shù)據(jù)，不需考慮；另外可以從圖象的斜率的物理意義出發(fā)求出相應的物理量。能力提升一、非選擇題1．(天津一中～學年高一上學期期末)在《探究加速度與力、質量的關系》實驗中。(1)某組同學用如圖所示裝置，采用控制變量的方法，來研究小車質量不變的情況下，小車的加速度與小車受到的力的關系。下列措施中不需要或不正確的是()A．首先要平衡摩擦力，使小車受到的合力就是細繩對小車的拉力B．平衡摩擦力的方法就是在塑料小桶中添加砝碼，使小車能勻速滑動C．每次改變小車拉力后都需要重新平衡摩擦力D．實驗中通過在塑料桶內增加砝碼來改變小車受到的拉力E．每次小車都要從同一位置開始運動F．實驗中應先釋放小車，然后再開打點計時器的電源(2)某組同學實驗得出數(shù)據(jù)，畫出的a－eq\f(1,M)的關系圖線如圖所示。從圖象中可以看出，作用在物體上的恒力F＝________N。當物體的質量為5kg時，它的加速度為________m/s2。答案：①BCEF②5N③1m/s2解析：①本實驗中只有平衡摩擦力后，小車受到的拉力才是其合力，故應平衡摩擦力，選項A正確，平衡摩擦力時不應掛小桶，故B錯誤，實驗中只需平衡一次摩擦力即可，故選項C不需要；實驗中只需從靠近打點計時器處釋放小車即可，不需從同一位置釋放，故選項E不需要；釋放小車之前應先接通電源，故選項F錯誤；②由圖線知F＝Ma＝eq\f(1,0.4)×2＝5N，當物體質量為5kg時，a＝F/M＝1m/s2。2．某探究學習小組欲探究物體的加速度與力、質量的關系，他們在實驗室組裝了一套如圖所示的裝置，圖中小車的質量用M表示，鉤碼的質量用m表示。要順利完成該實驗，則：(1)為使小車所受合外力等于細線的拉力，應采取的措施是_________________；要使細線的拉力約等于鉤碼的總重力，應滿足的條件是______________。(2)某次打出的某一條紙帶，A、B、C、D、E、F為相鄰的6個計數(shù)點，如圖，相鄰計數(shù)點間還有四個點未標出。利用圖中給出的數(shù)據(jù)可求出小車的加速度a＝________m/s2。(3)某位同學經過測量、計算得到如下數(shù)據(jù)，請在圖中作出小車加速度與所受合外力的關系圖象。組別1234567M/kg0.580.580.580.580.580.580.58F/N0.100.150.200.250.300.350.40a/m·s－20.130.170.260.340.430.510.59(4)由圖象可以看出，該實驗存在著較大的誤差，產生誤差的主要原因是：________________________。答案：(1)平衡摩擦力M≥m(2)0.50(3)如圖(4)木板傾角偏小(或“平衡摩擦力不足”或“未完全平衡摩擦力”)3．為了探究加速度與力的關系，某實驗小組使用如圖所示的氣墊導軌裝置進行實驗。其中G1、G2為兩個光電門，它們與數(shù)字計時器相連，當滑行器通過G1、G2光電門時，光束被遮擋的時間Δt1、Δt2都可以被測量并記錄，滑行器連同上面固定的一條形擋光片的總質量是M，擋光片寬度為D，光電門間距離為x，牽引砝碼的質量為m。回答下列問題：(1)實驗開始應先調節(jié)氣墊導軌下面的螺釘，使氣墊導軌水平，在不增加其他儀器的情況下，如何判斷氣墊導軌調節(jié)是否水平？(給出一種判斷方法即可)(2)在此實驗中，需要測得每一個牽引力對應的加速度，其中求得的加速度a的表達式為：____________________。(用Δt1、Δt2、D、x)表示(3)該實驗小組記錄和計算了有關數(shù)值，如下表所示：砝碼質量/(g)拉力近似值/(N)(g＝10m/s2)光電門1記錄時間/(s)(遮光條寬度1cm)滑塊速度v1(m/s)50.050.0380.26100.100.0270.37150.150.0220.45200.200.0190.53光電門2記錄時間/(s)(遮光條寬度1cm)滑塊速度v2(m/s)光電門1、2間距離/(cm)滑塊加速度a(m/s2)0.0300.33200.10.0210.47200.20.0