成才之路2014-2015高一物理人教版必修1课后强化作业：4-2《实验：探究加速度与力、质量的关系

第四章 2
基础夯实
一、非选择题
1．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，渗透了研究问题的多种科学方法：
(1)实验环境的等效法：___________________________________________________；
(2)实验条件设计的科学方法：_____________________________________________；
(3)实验原理的简化：__________________________________________，即当小车质量M车≫m沙时，细绳对小车的拉力大小近似等于沙及桶的总重力m沙g；
(4)实验数据处理的科学方法：_________________________________________；
(5)由a－M车图象转化为a－
1
M车
图象，所用的科学方法：________。

(以上各题均选填“理想实验法”、“图象法”、“平衡摩擦力法”、“化曲为直法”、“控制变量法”或“近似法”)
答案：(1)平衡摩擦力法(2)控制变量法(3)近似法(4)图象法(5)化曲为直法
解析：(1)由于小车运动受到摩擦阻力，所以要进行平衡摩擦力，以减小实验误差，称为平衡摩擦力法；(2)在探究加速度、力与质量三者关系时，先保持其中一个量不变，来探究其他两个量之间的关系，称为控制变量法；(3)当小车质量M车≫m沙时，细绳对小车的拉力大小近似等于沙及桶的总重力m沙g，称为近似法；(4)通过图象研究实验的结果，称为图象法；(5)在作图时，由a－M车图象转化为a－1
M车
图象，使图线由曲线转化为直线，称为化曲为直法。

2．如图所示是某同学探究加速度与力、质量的关系时，已接通电源正要释放纸带时的情况，请你指出该同学的五个差错；
(1)电源________；(2)电磁打点计时器位置________；(3)滑轮位置________；(4)小车位置________；(5)长木板__________________。

答案：(1)应用6V交流电源(2)应靠右端(3)应使拉线水平(4)应靠近打点计时器(5)应垫高右端平衡摩擦力
解析：探究加速度与力、质量的关系时，电磁打点计时器应使用低压(6V)交流电源，且要固定在长木板无滑轮的一端，即应靠右端；释放纸带时小车应靠近打点计时器；连接小车的细线应保持水平，故应调节滑轮位置使拉线水平；实验时应平衡摩擦力，使小车所受重力沿斜面方向的分力与小车所受摩擦力平衡，故应垫高长木板右端平衡摩擦力。

3．(重庆一中2013～2014学年高一上学期期末)(1)某同学设计了一个探究小车的加速度a 与小车所受拉力F 关系的实验，图甲为实验装置简图。

他想用钩码的重力表示小车受到的合外力，为了减小这种做法带来的实验误差，你认为下列说法正确的是( )
A ．实验时要平衡摩擦力
B ．实验时不需要平衡摩擦力
C ．钩码的重力要远小于小车的总重力
D ．实验进行时应先释放小车再接通电源
(2)如图乙所示是某次实验中得到的一条纸带，其中A 、B 、C 、D 、E 是计数点，相邻计数点间的时间间隔为T ，距离如图所示。

则打C 点时小车速度的表达式为________；该同学计算小车加速度的表达式为__________________。

答案：①C ②L 44T 或L 3－L 12T L 4－2L 24T 2
解析：(1)只有保证钩码的重力要远小于小车的总重力，钩码的重力才能近似等于小车受到的合外力。

(2)C 点的瞬时速度等于AE 或者BD 的平均速度，即v C ＝L 44T ＝L 3－L 12T
求加速度，使用逐差法，得a ＝(x 3＋x 4)－(x 2＋x 1)(2T )2
＝L 4－2L 24T 2 4．如图为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速度和力的关系”的实验装置。

(1)在该实验中必须采用控制变量法，应保持________不变，用钩码所受的重力作为________，用DIS测小车的加速度。

(2)改变所挂钩码的数量，多次重复测量。

在某次实验中根据测得的多组数据可画出a －F关系图线(如图所示)。

①分析此图线的OA段可得出的实验结论是__________________________。

②此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是()
A．小车与轨道之间存在摩擦B．导轨保持了水平状态
C．所挂钩码的总质量太大D．所用小车的质量太大
答案：(1)小车质量小车受到的合外力(2)①质量一定时，加速度与合外力成正比②C
5．在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，计算出各纸带的加速度后，将测得的反映加速度a和F关系的有关资料记录在表一中。

将测得的反映加速度a和质量M关系的有关资料记录在表二中。

表一
a/(m·s－2) 1.98 4.06 5.958.12
F/N 1.00 2.00 3.00 4.00
表二
a/(m·s－2) 2.04 2.66 3.23 3.98
1
－10.500.670.80 1.00
M/kg
(1)
(2)由图象可以判定：当M一定时，a与F的关系为________；当F一定时，a与M的关系为________。

(3)由a－F图象可知M＝________。

(4)由a－1/M图象可知，F＝________(保留一位有效数字)。

答案：(1)a－F图象和a－1/M图象分别如图甲、乙所示。

(2)正比关系反比关系(3)0.5kg(4)4N
2．某探究学习小组欲探究物体的加速度与力、质量的关系，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，图中小车的质量用M表示，钩码的质量用m表示。

要顺利完成该实验，则：
(1)为使小车所受合外力等于细线的拉力，应采取的措施是_________________；
要使细线的拉力约等于钩码的总重力，应满足的条件是______________。

(2)某次打出的某一条纸带，A、B、C、D、E、F为相邻的6个计数点，如图，相邻计数点间还有四个点未标出。

利用图中给出的数据可求出小车的加速度a＝________m/s2。

(3)某位同学经过测量、计算得到如下数据，请在图中作出小车加速度与所受合外力的关系图象。

组别1234567
M/kg0.580.580.580.580.580.580.58
F/N0.100.150.200.250.300.350.40
a/m·s－20.130.170.260.340.430.510.59
是：________________________。

答案：(1)平衡摩擦力M≥m
(2)0.50(3)如图
(4)木板倾角偏小(或“平衡摩擦力不足”或“未完全平衡摩擦力”)
3．为了探究加速度与力的关系，某实验小组使用如图所示的气垫导轨装置进行实验。

其中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G1、G2光电门时，光束被遮挡的时间Δt1、Δt2都可以被测量并记录，滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量是M，挡光片宽度为D，光电门间距离为x，牵引砝码的质量为m。

回答下列问题：
(1)实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气垫导轨水平，在不增加其他仪器的情况下，如何判断气垫导轨调节是否水平？(给出一种判断方法即可)
(2)在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，其中求得的加速度a的表达式为：____________________。

(用Δt1、Δt2、D、x)表示
(3)该实验小组记录和计算了有关数值，如下表所示：
砝码质量/(g)拉力近似值/(N)
(g＝10m/s2)
光电门1记录时间/(s)
(遮光条宽度1cm)
滑块速度
v1(m/s)
50.050.0380.26 100.100.0270.37 150.150.0220.45 200.200.0190.53
光电门2记录时间/(s) (遮光条宽度1cm)滑块速度v2(m/s)
光电门1、2间距
离/(cm)
滑块加速度
a(m/s2)
0.0300.33200.1 0.0210.47200.2 0.0170.58200.3 0.0150.66200.4
①画出a －F 图象。

②由图象得到什么结论？
答案：(1)在充气状态下，取下牵引砝码，滑行器放在任意位置都不动；或充气状态下，取下牵引砝码，轻推滑行器，数字计时器记录的两个时间相等
(2)a ＝(D Δt 2)2－(D Δt 1)22x
(3)①在虚线框中作出a －F 图象。

②结论：图象是过原点的直线，说明在质量一定的情况下，加速度与合外力成正比。