4.2 实验:探究加速度与力、质量的关系同步练习-高一上学期物理人教版(2019)必修第一册(word版含答案)

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名称 4.2 实验:探究加速度与力、质量的关系同步练习-高一上学期物理人教版(2019)必修第一册(word版含答案)
格式 docx
文件大小 247.3KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2021-11-16 19:30:35

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文档简介

实验:探究加速度与力、质量的关系
一、单选题
在“探究加速度与力、质量的关系”实验的准备阶段,在小车不挂小桶时,先将木板的一端垫起一定高度。这样做的目的是
A. 测量小车运动的加速度 B. 平衡摩擦力
C. 测量小车运动的速度 D. 测量木板倾斜的角度
在探究加速度与力、质量关系的实验中,某同学设计了如图所示的实验装置。力传感器可测出轻绳中的拉力大小;两个滑轮均为轻质的、可自由转动的滑轮转轴处的摩擦阻力很小,可忽略;打点计时器接交流电源。实验中保持小车质量不变,改变砂桶中砂的质量,释放小车,读取力传感器的读数,并根据打出的纸带计算出相应的小车加速度。实验得到多组数据,作图得到图象在横轴,在纵轴。下列说法正确的是
A. 为减小误差,实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量
B. 实验中需要用天平测出砂和砂桶的质量
C. 若所用交流电的实际频率低于,则加速度的测量值偏大
D. 若图象的斜率为,则可知小车的质量为
某实验小组采用如图所示的装置“探究加速度、质量和合力的关系”。提供的实验器材:电火花打点计时器、纸带、砂桶、细砂、细线、小车及砝码、一端带滑轮的长木板及垫块。某同学打出了一条纸带。已知计时器打点的时间间隔为,他按打点先后顺序每个点取个计数点,得到了、、、、等几个计数点。
为完成此实验,下列不需要的器材是______填下列仪器前的字母代号。
A. 天平 B. 秒表 C. 毫米刻度尺
如图所示,在探究加速度与力的关系的实验中,将两辆相同的小车放在水平木板上,前端各系一条细线,线的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘,盘中可以放不同的重物。把木板一端垫高,以平衡摩擦力。两小车后端各系一条细线,用黑板擦把两条细线同时按压在木板上。抬起黑板擦,两小车开始运动,按下黑板擦,两小车停下来。小车受到的拉力分别为和,加速度分别为和,位移分别为和,某小组的同学通过改变拉力大小获得实验数据如表格所示。在该实验的分析中正确的是
实验次数 小车 拉力 位移






A. 若两个小车必须从静止开始运动,但运动时间可以不同
B. 若两个小车不必从静止开始运动,但运动时间必须相同
C. 通过第一组数据可知,在误差允许范围内,当时,,说明加速度与力成正比
D. 通过第一组数据的乙和第二组数据的甲相比,当时,位移明显不同,显然是实验误差造成的
在某同学用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系,若小车的质量是,则砝码盘及砝码的质量最好选择哪个?
A. B. C. D.
实验“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示,用该装置研究小车的加速度与质量的关系时,下列说法中错误的是
A. 实验时,应先接通电源,再释放小车
B. 打点计时器应接在学生电源的直流输出端
C. 在探究加速度与质量的关系时,应保证小车的合力大小不变
D. 在探究加速度与质量的关系时,为了直观判断二者间的关系,作出图像
下列说法正确的是
A. 国际单位制中,力学的基本单位有牛顿、千克和秒
B. 在探究加速度与力、质量的关系实验中采用了控制变量法
C. 牛顿第一定律是通过多次实验总结出来的一条实验定律
D. 亚里士多德认为力是改变物体运动状态的原因
二、多选题
如图所示是“探究加速度与力、质量的关系”的实验方案之一,通过位移的测量来代替加速度的测量,即用这种替代成立的操作要求是
A. 实验前必须先平衡摩擦力
B. 必须保证两小车的运动时间相等
C. 两小车都必须从静止开始做匀加速直线运动
D. 小车所受的水平拉力大小可以认为是砝码包括小盘的重力大小
甲、乙、丙、丁四位同学在探究加速度与物体质量和合外力的关系的实验时,设小车质量和车上砝码质量之和为,砂及砂桶的总质量为,分别得出如图中甲、乙、丙、丁四条图线,其中图甲、乙、丙是图线,图丁是图线,则下列说法中正确的是
A. 甲和乙较好地把握了实验条件远大于
B. 丙和丁没有把握好实验条件远大于
C. 甲同学长木板的倾角太小,而乙同学长木板的倾角太大
D. 甲、乙、丙三同学中,丙较好地完成了平衡摩擦力的操作
在“探究加速度与力,质量的关系”和用该装置“探究做功与速度变化的关系”的实验中,均由重物通过滑轮牵引小车,用重物所受的重力当做小车所受到的牵引力。下列说法正确的是
A. 都需要平衡摩擦力
B. 都不需要平衡摩擦力
C. 都需要重物的质量远远小于小车的质量
D. 都不需要重物的质量远远小于小车的质量
E. 都需要用天平测量小车的质量
F. 都不需要用天平测量小车的质量
三、实验题
某实验小组要做“探究小车的加速度与合外力的关系”的实验,采用的实验装置如图所示.
本实验首先要平衡摩擦力,其目的是________;
A.为了实验时细线的拉力近似等于所挂钩码的重力
B.为了实验时小车所受的合外力等于细线的拉力
C.为了实验时小车所受的合外力等于所挂钩码的重力
本实验________填“需要”或“不需要”钩码的质量远小于小车的质量.
某同学用图所示的实验装置探究小车的加速度与质量的关系。所用交变电流的频率为。
如图是他某次实验得到的纸带,两计数点间有四个点未画出,部分实验数据如图所示。求小车的加速度是多少。
保持小车所受的拉力不变,改变小车质量,分别测得不同质量时小车加速度的数据如表所示。
实验记录
次数
质量
加速度
质量倒数
请在图的坐标纸中作出图像。根据图像可以得到什么实验结论?
为了探究加速度与力的关系,使用如图所示的气垫导轨装置进行实验。其中、为两个光电门,它们与数字计时器相连,当滑行器通过、光电门时,光束被遮挡的时间、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为,挡光片宽度为,光电门间距离为,牵引砝码的质量为。回答下列问题。
实验开始时,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,判定调节是否到位的方法是____________________________________________________。
若取,改变的值,进行多次实验,以下的取值不合适的一个是________。
A. . . .
在此实验中,需要测得每一个牵引力对应的加速度,其中求得的加速度的表达式为________用、、、表示。
在“探究物体的加速度与物体所受外力、物体质量间的关系”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表示,盘及盘中砝码的质量用表示.
当与的大小关系满足____时,才可以认为绳子对小车的拉力大小近似等于盘和盘中砝码所受的重力
某一组同学先保持盘及盘中砝码的质量不变来做实验,以下做法正确的是____
A.平衡摩擦力时,应将盘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,再接通打点计时器的电源
D.用天平测出以及,小车运动的加速度可直接用公式求出
另两组同学保持小车及车中的砝码质量不变,探究加速度与所受外力的关系,由于他们操作不当,这两组同学得到的关系图像分别如图甲和图乙所示,回答下列问题:
甲图上端不是直线的原因是:_________
乙图不过原点的原因是:_________
答案和解析
1.【答案】
【解析】解:实验时我们探究的是外力与物体质量,加速度之间的关系,现实生活中受一个力的物体没有,所以实验时用一端挂重物的绳子跨过定滑轮拉动物体前进,重物重力可测量近似充当物体所受外力,而物体所受摩擦力不好测量,就用平衡摩擦力的方法,将摩擦力平衡掉。这一过程无法测量加速度、速度,同时也无需测量木板倾斜的角度,故ACD错误,B正确;
2.【答案】
【解答】
本题拉力可以由弹簧测力计测出,不需要用天平测出砂和砂桶的质量,也就不需要使小桶包括砂的质量远小于车的总质量,也不需要测出砂和砂桶的质量,故AB错误
C.由于实际交流电的频率偏小,实际周期偏大,加速度公式中分母偏大,实际加速度应小于测量加速度,故加速度的测量值与实际值相比偏大。故C正确;
D.根据牛顿定律, 则有:,小车的质量为;故 D错误。
3.【答案】
【解答】
实验过程需要测出砂与砂桶、以及小车的质量,要用到天平。还需要用刻度尺测出纸带上计数点间的距离,有了打点计时器后不需要秒表。故AC错误,B正确。
故选B。
4.【答案】
【解答】
根据同时开始运动,同时停止,说明初速度为零,时间相等,根据在初速度为零的匀变速直线运动知,运动时间相等,则位移与加速度成正比,通过第一组数据可知,在误差允许范围内,当时,,说明加速度与力成正比,故AB错误,C正确。
D.两组不同数据,因为运动时间不同,力相等,位移也会不等,故D错误。
故选C。
5.【答案】
【解答】
当时,即当砝码盘及砝码总质量远远小于小车质量,绳子的拉力近似等于砝码盘及砝码的总重力,故A符合题意,不符合题意。
故选A。
6.【答案】
【解答】
A.实验时,如果先放开小车,再接通打点计时器电源,由于小车运动较快,可能会使打出来的点很少,不利于数据的采集和处理。所以应先接通电源,再释放小车,故A正确;
B.打点计时器使用的是交流电源,故B错误;
C.该实验采用的是控制变量法研究,在探究加速度与质量的关系时,应保持合力大小不变,故C正确;
D.在探究加速度与质量的关系时,为了直观判断二者间的关系,应用描点法拟合呈一条倾斜的直线。所以应作出图象,故D正确。
此题选错误的,故选B。
7.【答案】
【解析】本题考查了力学的基本理论、研究方法等,要求熟知且理解。
A.国际单位制中,力学的基本单位有米、千克和秒,A错误;
B.在探究加速度与力、质量的关系实验中采用了控制变量法,B正确;
C.牛顿第一定律是理想定律,不是实验定律,C错误;
D.亚里士多德认为力是维持物体运动的原因,D错误。
故选B。
8.【答案】
【解答】
当两小车都做初速度为的匀变速直线运动,根据
可得物体的加速度,
所以
根据题意要通过位移的测量来代替加速度的测量,即满足,
则要,此操作与平衡摩擦力无关,小车所受的水平拉力不等于砝码包括小盘的重力,故BC正确,AD错误。
故选BC。
9.【答案】
【解答】
在图中,当时,与成线性关系,所以甲、乙和丙较好地把握了实验条件远远大于,随着的增大,即砂和砂桶质量的增大,不再满足砂和砂桶远小于小车的质量时,图象上部会出现弯曲现象,所以图象丁没有把握好实验条件远大于,故A正确,B错误;
C.甲图中,当时,也就是说当绳子上有拉力时小车的加速度还为,说明遗漏了平衡摩擦力步骤或平衡摩擦力不足,即甲同学长木板的倾角太小,
乙图中图象不过坐标原点,在轴上有截距,说明木板垫起的太高,过度平衡摩擦力,故C正确;
D.丙图象是一条过原点的直线,说明较好地完成了平衡摩擦力的操作,故D正确。
故选ACD。
10.【答案】
【解析】解:、“探究加速度与力、质量的关系”的验需要明确小车受到合外力,因此需要平衡擦力,“探究做功与物体速度变化的关系”的实验需要保证橡皮筋的拉力做功为合外力做功,需要平衡摩擦力,故A正确,B错误;
、“探究加速度与力、质量的关系”的实验要研究拉力一定情况下,小车加速度与质的关系,需要测量质量,“探究做功与物体速度变化的关系”的实验利用橡皮筋条数的增加来表示做功倍数的增加,不需要测量小车质,故EF错误。
、为满足重物的重力等于小车受到的合力,两个实验都必须要满足重物的质量远远小于小车的质量,故C正确,D错误。
11.【答案】
不需要
【解答】为了让实验时小车所受的合外力等于细线的拉力,需要将小车重力沿木板的分力与摩擦力相平衡,故B正确.
使用力传感器可以直接测量拉力的大小,不需要钩码的质量远小于小车的质量.
12.【答案】;
如图所示可知,加速度与质量成反比。
【解答】
两计数点间的时间间隔。加速度。
描点,观察点的分布规律,用直线拟合,得到一条过原点的直线,如图所示。根据图像可以得到小车所受的拉力不变时加速度与质量成反比。

13.【答案】取下牵引砝码,滑行器放在任意位置都不动或取下牵引砝码,轻推滑行器,用数字计时器记录的每一个光电门的光束被遮挡的时间都相等;

【解答】
气垫导轨水平时,滑行器所受合力为零。故取下牵引砝码,滑行器放在任意位置都不动;或取下牵引砝码,轻推滑行器,用数字计时器记录的每一个光电门的光束被遮挡的时间都相等,就可说明气垫导轨已调节水平。
实验要求,而,故当时不符合要求。
滑行器通过光电门时的速度,通过光电门时的速度。滑行器做匀加速运动,根据运动学公式,可得。

14.【答案】
随着的增大,不满足远小于的条件没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足
【解答】
该实验的研究对象是小车,采用控制变量法研究.当质量一定时,研究小车的加速度和小车所受合力的关系.为消除摩擦力对实验的影响,可以把木板的左端适当垫高,以使小车的重力沿斜面分力和摩擦力抵消,那么小车的合力就是绳子的拉力.根据牛顿第二定律得:对:,对:,解得:;当时,即当砝码和盘的总重力要远小于小车的重力,绳子的拉力近似等于砝码和盘的总重力.
平衡摩擦力时,应将绳从小车上拿去,轻轻推动小车,是小车沿木板运动,通过打点计时器打出来的纸带判断小车是否匀速运动.故A错误.
每次改变小车的质量时,小车的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消,不需要重新平衡摩擦力.故B正确.
实验时,应先放开小车,再接通打点计时器电源,由于小车运动较快,可能会使打出来的点很少,不利于数据的采集和处理.故C错误.
小车运动的加速度是利用打点计时器测量,如果用天平测出以及小车质量,直接用公式求出,这是在直接运用牛顿第二定律计算的,而我们实验是在探究加速度与物体所受合外力和质量间的关系.故D错误.
故选B.
图甲中当盘及盘中砝码质量较大时,图象发生弯曲,这是由于没有保证小车质量远大于盘及盘中砝码质量造成的.
图乙中,从上图中发现直线没过原点,当时,也就是说当绳子上有拉力时小车的加速度还为,说明小车的摩擦力与绳子的拉力抵消呢.该组同学实验操作中遗漏了平衡摩擦力或平衡摩擦力不足这个步骤.即倾角过小。 第2页,共2页
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