高中物理 专题4.2 实验 探究加速度与力、质量的关系(练)(基础版,解析版)新人教版必修1(202

2016-2017学年高中物理专题4.2 实验探究加速度与力、质量的关系（练）（基础版，解析版）新人教版必修1
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4.2 实验 探究加速度与力、质量的关系
1．如图所示，在研究牛顿第二定律的演示实验中，若1、2两个相同的小车所受拉力分别为1F 、2F ，车中所放砝码的质量分别为1m 、2m ，打开夹子后经过相同的时间两车的位移分别为1x 、2x ,则在实验误差允许的范围内,有（ ）
A 、当12m m =、122F F =时，122x x =
B 、当12m m =、122F F =时，212x x =
C 、当122m m =、12F F =时，122x x =
D 、当122m m =、12F F =时,212x x =
【答案】A
【名师点睛】应用牛顿第二定律与运动学公式即可正确解题，注意两小车的运动时间相等，小车做初速度为零的匀加速运动，由牛顿第二定律求出加速度、由匀变速运动的位移公式可以分析答题。

2． 某同学利用图甲所示实验装置获得了小车加速度a 与钩码的质量m 的对应关系图，如图乙所示。

实验中小车的质量为200g ，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻质光滑定滑轮,小车的加速度可通过打点计时器打出的纸带得到。

请回答下列问题:
（1)根据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成___________(填“线性”或“非线性”）关系。

（2）由图乙可知,a—m图线不经过原点的原因是_____________________。

（3)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比"的结论，并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力,则实验中应采取的改进措施是
，钩码的质量应满足的条件是
_____________________。

【答案】(1）非线性（2）轨道倾角过大（3）减小轨道倾角，平衡摩擦力远小于小车质量
3．如图a,为某同学设计的“探究加速度与物体所受合力F及质量m 的关系”实验装a简图。

（1）本实验采用的实验方法是▲
A。

控制变量法 B。

假设法 C。

理想实验法 D。

等效替代法
（2)在保持小车受力相同时，探究加速度与质量关系的实验屮，以下故法正确的是
A.平衡摩擦力时，应将装有砝码的小桶用细绳通过定滑轮系在小车上
B.每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力
C.实验时，先放开小车,再接通打点计时器电源
D 。

为得出加速度a 与与质量m 的关系而作出m a 1 图象 ⑶图6是实验中获取的一条纸带的一部分,其中O 、A 、B 、C 、D 是计数点,每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图，打“B ”计数点时小车的速度大小为__▲ m/s.由纸带求出小车的加速度的大小为 ▲ m/s 2
.（计算结果均保留2位有效数字） ⑷如图e 所示是某同学在探宄加速度与力的关系时，根据测量数据作出的a 〜F 图线。

其中图线不过原点的原因是 ▲ ，图线在末端弯曲的原因是 ▲ .
【答案】（1） A;（2）BD ；⑶0.54 ；1.5；⑷未平衡摩擦力或未完全平衡摩擦力；未满足小车的质量远远大于小桶和砝码的总质量
4．在“验证牛顿运动定律"的实验中，采用如图所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M 表示，盘及盘中砝码的质量用m表示,小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算出.
（1)当M与m的大小关系满足________时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力.
(2）一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质量一定,改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度,采用图象法处理数据。

为了比较容易地检查出加速度a与质量M的关系,应该做a与________的图象。

（3）如图（a），甲同学根据测量数据做出的a－F图线,说明实验存在的问题是________.
(4）乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a－F图线，如图(b）所示，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同？
【答案】(1）M〉〉m（2）错误!；（3）平衡摩擦力时木板倾角过大；（4）两小车及车上砝码的总质量不同
【名师点睛】要求在什么情况下才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力，需求出绳子的拉力,而要求绳子的拉力，应先以整体为研究对象求出整体的加速度，再以M为研究对象求出绳子的拉力，通过比较绳对小车的拉力大小和盘和盘中砝码的重力的大小关系得出只有m＜＜M时才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力．反比例函数图象是曲线，而根据曲线很难判定出自变量和因变量之间的关系；正比例函数图象是过坐标原点的一条直线，就比较容易判定自变量和因变量之间的关系．图中有拉力时没有加速度，说明没有（完全）平衡小车受到的摩擦力．
5．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中：
（1)要求所挂小盘和重物的质量m________小车和所加砝码的质量M，此时才能认为小盘和重物所受的重力大小等于绳对小车的拉力大小．
(2)某同学在平衡摩擦力时把木板的一端垫得过高，所得的a­F图像为图中的________.
(3)不改变小车和砝码的质量，只改变所挂重物的质量，当所挂小盘和重物的质量之和分别为m 1、m 2时，小车运动的速度—时间图线如图所示，则m 1与m 2的大小关系为________．
A 。

m 1 〉 m 2 B. m 1 < m 2 C 。

m 1＝m 2 D 。

无法确定
【答案】（1）远小于 (2)C （3)A
（3）小车运动的速度时间图线的斜率表示小车加速度,根据图1得当所挂钩码的质量为1m 时小车的加速度大于所挂钩码的质量为2m 时的加速度。

由于不改变小车和砝码的质量,根据牛顿第二定律F ma 得当所挂钩码的质量为1m 时小车的合力大于当所挂钩码的质量为2m 时小车的合力,所以12m m ＞，故A 正确。

【名师点睛】掌握实验原理是正确解决实验题目的前提条件，实验时要平衡摩擦力，平衡摩擦
力不足或过平衡摩擦力都是错误的．当钩码质量远小于小车质量时，可以认为小车受到的拉力等于钩码的重力。

6． 某实验小组利用弹簧秤和刻度尺，测量滑块在木板上运动的最大速度。

实验步骤：
①用弹簧秤测量橡皮泥和滑块的总重力，记作G ；
②将装有橡皮泥的滑块放在水平木板上，通过水平细绳和固定弹簧秤相连，如图甲所示.在A 端向右拉动木板，待弹簧秤示数稳定后,将读数记作F ;
③改变滑块上橡皮泥的质量,重复步骤①②; 实验数据如下表所示：
④如图乙所示，将木板固定在水平桌面上，滑块置于木板上左端C 处，细绳跨过定滑轮分别与滑块和重物P 连接,保持滑块静止，测量重物P 离地面的高度h ；
⑤滑块由静止释放后开始运动并最终停在木板上的D 点（未与滑轮碰撞),测量C 、D 间的距离s 。

完成下列作图和填空：（1）根据表中数据在给定坐标纸上作出F －G 图线. G/N 1。

50 2。

00 2.50 3。

00 3。

50 4.00
F /N
0。

59 0。

83 0。

99 1。

22 1。

37 1。

61
（2）由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数μ＝________（保留2位有效数字）。

(3）滑块最大速度的大小v＝________（用h、s、μ和重力加速度g表示）。

【答案】(1）图线如图；（2）0。

40；（0.38—0。

42均可）（3)
()
2
max
v g s h
μ
=-
【解析】
（1）图线如图;
【名师点睛】本题考查了测量滑块在木板上运动的最大速度，既考查了学生实验创新能力、运用图象处理实验数据的能力，又考查了物体做匀加速运动的规律．求滑块的最大速度时，需注意重物刚落地时，滑块速度最大.。