4.2探究加速度与力、质量的关系基础巩固-2021-2022学年高一上学期物理教科版（2019）必修第一册（word版含答案）

4.2探究加速度与力、质量的关系基础巩固2021—2022学年高中物理教科版（2019）必修第一册
一、选择题（共15题）
1．下列说法中不正确的是（ ）
A．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法叫理想模型法
B．在推导匀变速运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用了微元法
C．牛顿在研究运动和力的关系时，提出了著名的理想斜面实验．该实验运用了理想实验法
D．在探究加速度、力、质量三者之间的关系时，先保持质量不变研究加速度与力的关系，再保持力不变研究加速度与质量的关系，该实验运用了控制变量法
2．下列关于物理的研究方法，不正确的是（　　）
A．探究加速度与力、质量关系的实验，运用的是控制变量法
B．牛顿首次利用合理外推，提出理想实验这一科学推理方法
C．用质点来代替有质量的物体是采用了理想模型的方法
D．加速度表达式是利用比值法得到的定义式
3．物理概念的提出或物理规补的研究中，常用一些方法来研究物理问题和物理过程，下列说法中错误的是（　　）
A．研究合力与分力的关系时，采用类比方法来研究
B．在不需要考虑物体本身的大小和形状，用质点来代替物体的方法叫理想模型法
C．伽利略对自由落体运动的研究，采用了实验和逻辑推理相结合的研究方法
D．在探究加速度、力、质量三者之间的关系时，先保持质量不变，研究加速度与力的关系；再保持力不变，研究加速度与质量的关系，该实验运用了控制变量法
4．下列说法正确的是（ ）
①子弹击中目标时的速度属于瞬时速度。
②滑动摩擦力可以是阻力，静摩擦力可以是动力。
③合力可能大于每一个分力，也可能小于每一个分力，还可能大于一个分力而小于另一个分力。
④牛顿第一定律、牛顿第二定律均能用实验验证。
⑤物体在外力作用下做匀加速直线运动，当合外力逐渐减小时，物体的速度逐渐减小。
A．①②③ B．①②④
C．①③④ D．③④⑤
5．图（a）为“利用DIS研究小车加速度与力的关系”的实验装置，阻力忽略不计，得到a-F的关系如图（b）所示。则实验过程中需满足的条件为（　　）
A．小车质量较大且不变 B．小车质量较小且不变
C．钩码质量较大且不变 D．钩码质量较小且不变
6．如图甲所示为某同学研究物体加速度与力和质量关系的实验装置示意图，图乙是该装置的俯视图。两个相同的小车，放在水平桌面上，前端各系一条轻细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘里可放砝码。两个小车通过细绳用夹子固定，打开夹子，小盘和砝码牵引小车同时开始做匀加速直线运动，闭合夹子，两小车同时停止运动。实验中平衡摩擦力后，可以通过在小盘中增减砝码来改变小车所受的合力，也可以通过增减小车中的砝码来改变小车的总质量。该同学记录的实验数据如下表所示，则下列说法中正确的是（　　）
实验次数 小车1总质量 m1/g 小车2总质量 m2/g 小车1受合力F1/N 小车2受合力F2/N 小车1位移x1/cm 小车2位移x2/cm
1 250 250 0.10 0.20 20.1 39.8
2 250 250 0.10 0.30 15.2 44.5
3 250 250 0.20 0.30 19.8 30.8
4 250 500 0.10 0.10 20.0 39.7
5 300 400 0.10 0.10 20.3 15.1
6 300 500 0.10 0.10 30.0 18.0
A．研究小车的加速度与合外力的关系可以利用1、2、3 三次实验数据
B．研究小车的加速度与小车总质量的关系可以利用2、3、6三次实验数据
C．对于“合外力相同的情况下，小车质量越大，小车的加速度越小”的结论，可以由第1次实验中小车1的位移数据和第6次实验中小车2的位移数据进行比较得出
D．通过对表中数据的分析，可以判断出第4次实验数据的记录不存在错误
7．“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．打点计时器应使用低压直流电源
B．先接通电源，再释放小车
C．将接好纸带的小车停在靠近滑轮处
D．每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力
8．做物理实验，不仅要观察物理现象，还要探究其数量关系，下列对物理实验的认识中正确的是（　　）
A．只要大力改进实验设计，测量的数据结果可以绝对精确
B．由于仪器本身不精确而造成的误差是偶然误差
C．利用控制变量法可以探究三个物理量间的数量关系
D．“”不能作为有效数字
9．利用图示装置“探究加速度与力、质量的关系”，下列说法中正确的是（ ）
A．实验时，应先接通打点计时器的电源，再放开小车
B．平衡摩擦力时，应将装砝码的砝码盘用细绳通过定滑轮系在小车上
C．改变小车的质量再次进行实验时，需要重新平衡摩擦力
D．小车运动的加速度可由牛顿第二定律直接求出
10．在物理学的重大发现中科学家们创造出了许多物理学方法，如理想实验法、控制变量法、极限思想法、类比法和科学假说法、建立物理模型法等等．以下关于物理学家及其所用物理学研究方法的叙述不正确的是
A．牛顿认为自由落体运动就是物体在倾角为90°的斜面上的运动，再根据铜球在斜面上的运动规律得出自由落体运动的规律，这是采用了实验和逻辑推理相结合的方法
B．根据速度定义式，当非常非常小时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义应用了极限思想方法
C．在探究加速度、力和质量三者之间的关系时，先保持质量不变研究加速度与力的关系，再保持力不变研究加速度与质量的关系，该实验应用了控制变量法
D．在推导匀变速运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用了微元法
11．某同学采用如图1所示的装置探究物体的加速度与所受合力的关系。用砂桶和砂的重力充当小车所受合力F；通过分析打点计时器打出的纸带，测量加速度。分别以合力F和加速度a作为横轴和纵轴，建立坐标系。根据实验中得到的数据描出如图2所示的点迹，结果跟教材中的结论不完全一致。该同学列举产生这种结果的可能原因如下：
(1)在平衡摩擦力时将木板右端垫得过高；
(2)没有平衡摩擦力或者在平衡摩擦力时将木板右端垫得过低；
(3)砂桶和砂的质量过大，不满足砂桶和砂的质量远小于小车质量的实验条件；
(4)测量小车的质量或者加速度时的偶然误差过大。
通过进一步分析，你认为比较合理的原因可能是（　　）
A．(1)和(4) B．(2)和(3) C．(1)和(3) D．(2)和(4)
12．在物理学的重大发现中,科学家总结出了许多物理学方法，如理想实验法、控制变量法、极限思想法、建立物理模型法、等效替代法等．以下关于物理学研究方法的叙述正确的是（ ）
A．在探究加速度、力和质量三者之间的关系时，先保持质量不变研究加速度与力的关系，再保持力不变研究加速度与质量的关系，该探究运用了控制变量法
B．根据速度的定义式，当Δt非常小时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义运用了建立物理模型法
C．合力和分力的概念运用了极限法
D．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代表物体的方法叫等效替代法
13．利用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系，下列说法正确的是（　　）
A．保持小车所受拉力不变，只改变小车的质量，就可以探究加速度与力、质量的关系
B．保持小车质量不变，只改变小车的拉力，就可以探究加速度与力、质量的关系
C．先保持小车所受拉力不变，探究加速度与力的关系；再保持小车质量不变，探究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度与力、质量的关系
D．先保持小车质量不变，探究加速度与力的关系；再保持小车所受拉力不变，探究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度与力、质量的关系
14．学习物理除了知识的学习外，还要领悟并掌握处理物理问题的思想与方法，如图所示的是我们学习过的几个实验，其中研究物理问题的思想与方法相同的是（ ）
A．①② B．②③ C．②④ D．①④
15．在探究“加速度与物体受力的关系”实验中,我们首先保持砝码质量不变研究小车质量和加速度的关系,再保持小车质量不变研究砝码和加速度的关系最终得到 F = ma ,从科学研究的方法来说,这属于( )
A．等效替代 B．控制变量
C．科学假说 D．数学归纳
二、填空题（共4题）
16．探究加速度与力、质量的关系实验中结论加速度正比于______，加速度反比于______。
17．分析加速度a与质量m的定量关系；根据记录的数据，以a为纵坐标，以为横坐标，根据测量数据描点，然后作出a－图像，如图所示。若a－图像是一条过原点的直线，说明a与成______，即a与m成______。
18．如图甲为“用 DIS 研究加速度与力的关系”的实验装置。实验中用回形针的重力大小代替小车所受拉力的大小 F，并通过 DIS 系统测得小车的加速度 a。某同学第一次将轨道水平放置进行实验，作出 a-F 图线；第二次将轨道倾斜放置（B 端垫高，轨道与水平面的倾角为θ） 进行实验，作出 a-F 图线。如图乙所示图线是在轨道___________（选填“水平”、“倾斜”） 的情况下得到的，图线纵截距最大可达到的值为______。
19．某同学用如图所示装置来探究“在外力一定时，物体的加速度与其质量之间的关系”。
(1)下列说法正确的是_________
A．连在小车这一侧的细线可不平行于木板
B．平衡摩擦力时，小车前面不与砂桶连接，后面应固定条纸带，纸带穿过打点计时器
C．小车释放前应靠近打点计时器，且先释放小车后接通打点计时器的电源
(2)若将砂和砂桶的总重力mg近似地当成小车所受的拉力，需满足的条件：_________(选填“远大于”或“远小于”)小车质量M。若小车所受拉力的真实值为F真，为了使<5%，则M与m应当满足的条件是<___________
(3)某同学根据测量数据作出的a－F图象如图所示，实验中可能存在的问题是：__________。
三、综合题（共4题）
20．实验中用抬高平板一端的方法来平衡摩擦力。当小车质量改变时，是否需要重新调整平板的倾斜程度？为什么？
21．如图1所示，一小车放于平直木板上（木板一端固定一个定滑轮），木板被垫高一定角度θ，该角度下，小车恰能做匀速直线运动（假设小车所受摩擦力与小车对木板的正压力成正比，比例系数为μ），小车总质量为M。
(1)请推导θ与μ应满足的定量关系；并分析说明若增大小车质量，仍使小车做匀速直线运动，角度θ是否需要重新调整；
(2)如图2所示，将小车上栓一根质量不计，且不可伸长的细绳，细绳通过滑轮（滑轮与细绳之间摩擦不计）下挂一个砝码盘（内放砝码），在木板上某位置静止释放小车后，小车做匀加速直线运动。已知砝码盘及砝码的总质量为m，求：当m=M，小车所受细绳拉力与砝码盘及砝码总重力的比值。
22．某同学在做“探究加速度与力的关系”和“探究加速度与质量的关系”实验时，把两个实验的数据都记录在表1中。数据是按加速度的大小排列的，两个实验的数据混在一起，而且有两个加速度数据模糊不清（表1中空格）。请你把这些数据分拆填入表2和表3中，如果模糊的加速度数据是正确的，其数值应该是多少？请填在表1中。
表1 实验记录
F/N m/kg a/（m·s ）
0.29 0.86 0.34
0.14 0.36 0.39
0.29 0.61 0.48
0.19 0.36 0.53
0.24 0.36
0.29 0.41 0.71
0.29 0.36 0.81
0.29 0.31
0.34 0.36 0.94
表2探究加速度与力的关系（条件： ）
表3探究加速度与质量的关系（条件： ）
23．关于“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”的实验，试设计一个不需测量加速度a具体数值的实验方案。
参考答案
1．C
2．B
3．A
4．A
5．A
6．A
7．B
8．C
9．A
10．A
11．C
12．A
13．D
14．D
15．B
16．合外力 物体质量
17．正比 反比
18．倾斜
19．B 远小于 0.05 平衡摩擦力时斜面的倾角过大
20．不需要，
抬高一端后，设平板的倾斜角为，若此时小车处于平衡状态，则
即使小车质量发生改变，方程两边小车质量消去，仍处于平衡状态，因此不需要重新调整平板的倾斜程度。
21．(1)角度θ无须改变；(2)1：2
22．
由牛顿第二定律可知加速度
故表格1中第一个空格应填
表格1中第二个空格应填
在探究加速度与力的关系时，应保证质量不变，由表格1可知，m=0.36kg，故表2中所填数据如下
表2探究加速度与力的关系（条件：0.36kg）
0.14 0.19 0.24 0.29 0.34
0.39 0.53 0.67 0.81 0.94
在探究加速度与质量的关系时，应保证力不变，由表1可知，F=0.29N，故表3中所填数据如下
表3探究加速度与质量的关系（条件：0.29N）
0.86 0.61 0.41 0.36 0.31
0.34 0.48 0.71 0.81 0.94
23．
根据初速度为零的匀加速直线运动的位移公式可知，在t相等时有
故可让两个小车同时做初速度为零的匀加速直线运动，通过其位移比即可知其加速度之比，将对加速度的测量转化为对位移x的测量。