高中物理 4-2《實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系》課后強(qiáng)化作業(yè) 新人教版必修1

【成才之路】-高中物理4-2《實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系》課后強(qiáng)化作業(yè)新人教版必修1基礎(chǔ)夯實(shí)一、非選擇題1．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，滲透了研究問題的多種科學(xué)方法：(1)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的等效法：___________________________________________________；(2)實(shí)驗(yàn)條件設(shè)計(jì)的科學(xué)方法：_____________________________________________；(3)實(shí)驗(yàn)原理的簡化：__________________________________________，即當(dāng)小車質(zhì)量M車?m沙時(shí)，細(xì)繩對(duì)小車的拉力大小近似等于沙及桶的總重力m沙g；(4)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的科學(xué)方法：_________________________________________；(5)由a－M車圖象轉(zhuǎn)化為a－eq\f(1,M車)圖象，所用的科學(xué)方法：________。(以上各題均選填“理想實(shí)驗(yàn)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(yùn)動(dòng)受到摩擦阻力，所以要進(jìn)行平衡摩擦力，以減小實(shí)驗(yàn)誤差，稱為平衡摩擦力法；(2)在探究加速度、力與質(zhì)量三者關(guān)系時(shí)，先保持其中一個(gè)量不變，來探究其他兩個(gè)量之間的關(guān)系，稱為控制變量法；(3)當(dāng)小車質(zhì)量M車?m沙時(shí)，細(xì)繩對(duì)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(shí)驗(yàn)的結(jié)果，稱為圖象法；(5)在作圖時(shí)，由a－M車圖象轉(zhuǎn)化為a－eq\f(1,M車)圖象，使圖線由曲線轉(zhuǎn)化為直線，稱為化曲為直法。2．如圖所示是某同學(xué)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，已接通電源正要釋放紙帶時(shí)的情況，請(qǐng)你指出該同學(xué)的五個(gè)差錯(cuò)；(1)電源________；(2)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器位置________；(3)滑輪位置________；(4)小車位置________；(5)長木板__________________。答案：(1)應(yīng)用6V交流電源(2)應(yīng)靠右端(3)應(yīng)使拉線水平(4)應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(5)應(yīng)墊高右端平衡摩擦力解析：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)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(yīng)靠右端；釋放紙帶時(shí)小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；連接小車的細(xì)線應(yīng)保持水平，故應(yīng)調(diào)節(jié)滑輪位置使拉線水平；實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)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(yīng)墊高長木板右端平衡摩擦力。3．(重慶一中～學(xué)年高一上學(xué)期期末)(1)某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)探究小車的加速度a與小車所受拉力F關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，圖甲為實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)誤差，你認(rèn)為下列說法正確的是()A．實(shí)驗(yàn)時(shí)要平衡摩擦力B．實(shí)驗(yàn)時(shí)不需要平衡摩擦力C．鉤碼的重力要遠(yuǎn)小于小車的總重力D．實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)應(yīng)先釋放小車再接通電源(2)如圖乙所示是某次實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，其中A、B、C、D、E是計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T，距離如圖所示。則打C點(diǎn)時(shí)小車速度的表達(dá)式為________；該同學(xué)計(jì)算小車加速度的表達(dá)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(yuǎn)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(diǎn)的瞬時(shí)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(jì)算機(jī))研究加速度和力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置。(1)在該實(shí)驗(yàn)中必須采用控制變量法，應(yīng)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(fù)測量。在某次實(shí)驗(yàn)中根據(jù)測得的多組數(shù)據(jù)可畫出a－F關(guān)系圖線(如圖所示)。①分析此圖線的OA段可得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)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(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)C．所掛鉤碼的總質(zhì)量太大 D．所用小車的質(zhì)量太大答案：(1)小車質(zhì)量小車受到的合外力(2)①質(zhì)量一定時(shí)，加速度與合外力成正比②C5．在做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，計(jì)算出各紙帶的加速度后，將測得的反映加速度a和F關(guān)系的有關(guān)資料記錄在表一中。將測得的反映加速度a和質(zhì)量M關(guān)系的有關(guān)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(dāng)M一定時(shí)，a與F的關(guān)系為________；當(dāng)F一定時(shí)，a與M的關(guān)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(guān)系反比關(guān)系(3)0.5kg(4)4N解析：本題主要考查對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和分析，從而得到正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)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(yīng)是一條過原點(diǎn)的直線，同時(shí)因?qū)嶒?yàn)中不可避免地出現(xiàn)誤差，描出的點(diǎn)不在一條直線上是很正常的，連線時(shí)應(yīng)使盡可能多的點(diǎn)在直線上，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)大致對(duì)稱地分布在直線兩側(cè)，離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)應(yīng)視為錯(cuò)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(yīng)的物理量。能力提升一、非選擇題1．(天津一中～學(xué)年高一上學(xué)期期末)在《探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系》實(shí)驗(yàn)中。(1)某組同學(xué)用如圖所示裝置，采用控制變量的方法，來研究小車質(zhì)量不變的情況下，小車的加速度與小車受到的力的關(guān)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(xì)繩對(duì)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(dòng)C．每次改變小車?yán)蠖夹枰匦缕胶饽Σ亮．實(shí)驗(yàn)中通過在塑料桶內(nèi)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(yùn)動(dòng)F．實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先釋放小車，然后再開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源(2)某組同學(xué)實(shí)驗(yàn)得出數(shù)據(jù)，畫出的a－eq\f(1,M)的關(guān)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(dāng)物體的質(zhì)量為5kg時(shí)，它的加速度為________m/s2。答案：①BCEF②5N③1m/s2解析：①本實(shí)驗(yàn)中只有平衡摩擦力后，小車受到的拉力才是其合力，故應(yīng)平衡摩擦力，選項(xiàng)A正確，平衡摩擦力時(shí)不應(yīng)掛小桶，故B錯(cuò)誤，實(shí)驗(yàn)中只需平衡一次摩擦力即可，故選項(xiàng)C不需要；實(shí)驗(yàn)中只需從靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處釋放小車即可，不需從同一位置釋放，故選項(xiàng)E不需要；釋放小車之前應(yīng)先接通電源，故選項(xiàng)F錯(cuò)誤；②由圖線知F＝Ma＝eq\f(1,0.4)×2＝5N，當(dāng)物體質(zhì)量為5kg時(shí)，a＝F/M＝1m/s2。2．某探究學(xué)習(xí)小組欲探究物體的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，他們在實(shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖所示的裝置，圖中小車的質(zhì)量用M表示，鉤碼的質(zhì)量用m表示。要順利完成該實(shí)驗(yàn)，則：(1)為使小車所受合外力等于細(xì)線的拉力，應(yīng)采取的措施是_________________；要使細(xì)線的拉力約等于鉤碼的總重力，應(yīng)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(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，如圖，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未標(biāo)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(xué)經(jīng)過測量、計(jì)算得到如下數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)趫D中作出小車加速度與所受合外力的關(guān)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(shí)驗(yàn)存在著較大的誤差，產(chǎn)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(guān)系，某實(shí)驗(yàn)小組使用如圖所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。其中G1、G2為兩個(gè)光電門，它們與數(shù)字計(jì)時(shí)器相連，當(dāng)滑行器通過G1、G2光電門時(shí)，光束被遮擋的時(shí)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(zhì)量是M，擋光片寬度為D，光電門間距離為x，牽引砝碼的質(zhì)量為m?；卮鹣铝袉栴}：(1)實(shí)驗(yàn)開始應(yīng)先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺釘，使氣墊導(dǎo)軌水平，在不增加其他儀器的情況下，如何判斷氣墊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)是否水平？(給出一種判斷方法即可)(2)在此實(shí)驗(yàn)中，需要測得每一個(gè)牽引力對(duì)應(yīng)的加速度，其中求得的加速度a的表達(dá)式為：____________________。(用Δt1、Δt2、D、x)表示(3)該實(shí)驗(yàn)小組記錄和計(jì)算了有關(guān)數(shù)值，如下表所示：砝碼質(zhì)量/(g)拉力近似值/(N)(g＝10m/s2)光電門1記錄時(shí)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(shí)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