实验探究加速度与力质量的关系习题

4. 2 实验：探究加速度与力、质量的关系习题

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．(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 2

4T 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 1

2T

求加速度，使用逐差法，得 a ＝(x 3＋x 4)－(x 2＋x 1)(2T )2

＝L 4－2L 2

4T 2

3．某同学设计了一个探究加速度a 与物体所受合力F 及质量m 关系的实验，图(a)表示为实验装置简图。(交流电的频率为50Hz)

(1)图(b)所示为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为________________m/s 2。(保留两位有效数字)

(2)保持沙和沙桶质量不变，改变小车质量m ，分别得到小车加速度a 与质量m 及对应的1

m

数据如下表： 实验次数 1 2 3 4 5 6 7 8 小车加速度a /m·s －

2 1.90 1.72 1.49 1.25 1.00 0.75 0.50 0.30 小车质量m /kg

0.25 0.29 0.33 0.40 0.50 0.71 1.00 1.67 1m

kg －1

4.00

3.45

3.03

2.50

2.00

1.41

1.00

0.60

请在下图所示的坐标纸中画出a －1m 图线，并由图线求出小车加速度a 与质量倒数1

m

之

间的关系式是__________________________。

答案：(1)3.2m/s 2 (2)a ＝1

2m

解析：(1)由逐差法得 a ＝a ＝

x 3＋x 4－(x 1＋x 2)4T 2＝7.72＋7.21－(6.70＋6.19)

4×0.04

2×10－2m/s 2≈3.2m/s 2 (2)如图所示

由图知斜率k ＝0.5，即保持拉力 F ＝0.5N ， 所以a ＝0.5m ＝1

2m

4．(天津市2014～2015学年高一上学期五校期末联考)在《探究加速度与力、质量的关系》实验中，某组同学用如图1所示装置，来研究小车质量不变的情况下，小车的加速度与小车受到力的关系。

(1)图2是实验中获取的一条纸带的一部分，其中0、1、2、3、4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所示，打“3”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a ＝________________m/s 2。(计算结果均保留2位有效数字)

(2)下列措施中不正确的是________________。

A ．首先要平衡摩擦力，使小车受到的合力就是细绳对小车的拉力

B ．平衡摩擦力的方法就是在塑料小桶中添加砝码，使小车能匀速滑动

C ．每次改变拉小车的拉力后都需要重新平衡摩擦力

D ．实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力

(3)某组同学由实验得出数据，画出的a －1

M 的关系图线，如图3所示，从图象中可以看

出，作用在小车上的恒力F ＝________________N 。当小车的质量为5kg 时，它的加速度为________________m/s 2。

答案：(1)0.26 0.50 (2)BC (3)5 1 解析：(1)v 3＝0.024＋0.0288

2×0.1

m/s ＝0.26m/s

a ＝0.0288＋0.0240－0.0189－0.01404×0.01

m/s 2＝0.50m/s 2。

(2)实验首先要平衡摩擦力，使小车受到的合力就是细绳对小车的拉力，故A 正确；平衡摩擦力的方法就是，小车与纸带相连，小车前面不挂小桶，把小车放在斜面上给小车一个初速度，看小车能否做匀速直线运动，故B 错误；改变小车拉力，不需要重新平衡摩擦力，C 错误；实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力，故D 正确，本题选不正确的，故选B 、C 。

(3)由图可知a －1

M 的关系图线是一条过坐标原点的直线，说明物体所受的合力是定值，

a －1M 图象的斜率：k ＝F ＝20.4＝5N ，当M ＝5N 时，a ＝F

M

＝1m/s 2 能力提升

一、非选择题

1．(东北育才中学2014～2015学年高一上学期期末)用如图所示的装置探究加速度与力