2018高中物理第三章牛顿运动定律实验：探究加速度、力、质量之间的关系课时跟踪练习教科版必修1

实验：探究加速度、力、质量之间的关系
一、选择题：
1．如图所示是根据探究加速度与力的关系的实验数据描绘的a-F图象，下列说法正确的是（ ）
A．三条倾斜直线所对应的小车和砝码的质量相同
B．三条倾斜直线所对应的小车和砝码的质量不同
C．直线1所对应的小车和砝码的质量最大
D．直线3所对应的小车和砝码的质量最大
2．如图所示是某些同学根据实验数据画出的图象，下列说法中正确的是（ ）
A．形成图甲的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大
B．形成图乙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小
C．形成图丙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大
D．形成图丁的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小
3．在“探究加速度与力、质量关系”的实验中：某小组的几位同学在讨论制定实验方案时分别提出以下几点意见，你认为不正确的是（ ）
A．实验中一定要测出加速度的具体数值
B．实验中也可不测加速度的具体数值，只要测出不同情况下加速度的比值就行了
C．若要验证“加速度与力的平方成正比”这一猜想，在作图线时最好以F2为横坐标
D．不管是在探究加速度与力的关系时还是在探究加速度与质量关系时，所要测量的物理量都是3个
4．在《探究加速度与力、质量的关系》实验中，要采用控制变量法来进行研究，实验装置如图所示。在实验中，要把平板右端垫高一些，以平衡摩擦力，使小车受到合力等于绳对小车的拉力，且认为绳的拉力等于砂和桶的总重力mg。（小车的总质量为M，重力加速度为g）对于本实验，以下说法中正确的是（ ）
A．砂和桶的总质量m要远大于小车的总质量M
B．每次改变小车质量后，需要重新平衡摩擦力
C．小车的加速度可用a=mg/M求解
D．为了形象直观探究小车加速度a与小车总质量M的关系，应做出a–1/M图象
二、解答题：
1．某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系．弹簧测力计固定在一合适的木板上，桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮，细绳的两端分别与弹簧测力计的挂钩和矿泉水瓶连接在桌面上画出两条平行线MN、PQ，并测出间距d．开始时将木板置于MN处，现缓慢向瓶中加水，直到木板刚刚开始运动为止，记下弹簧测力计的示数F0，以此表示滑动摩擦力的大小再将木板放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧测力计的示数F1，然后释放木板，并用秒表记下木板运动到PQ处的时间t．
(1)木板的加速度可以用d、t表示为a＝________；为了减少测量加速度的偶然误差可以采用的方法是(一种即可)__________________________．
(2)改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度a与弹簧测力计示数F1的关系．下列图象能表示该同学实验结果的是______________________．
(3)用加水的办法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是________．
a．可以改变滑动摩擦力的大小
b．可以更方便地获取多组实验数据
c．可以比较精确地测出摩擦力的大小
d．可以获得更大的加速度以提高实验精度
2．在探究加速度与物体质量、物体受力的关系的实验中，得到下边的图象，图线A的产生原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；图线B的产生原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。为使实验成功，对A的调整方法是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，对B的调整方法是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
3．在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”活动中，某小组设计了如图甲所示的实验装置，图中上下两层水平轨道表面光滑。两小车前端系上细线，细线跨过滑轮并挂上砝码盘，两小车尾部细线连到控制装置上，实验时通过控制装置使两小车同时开始运动，然后同时停止。
（1）在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使_______________________________；在实验时，为减小系统误差，应使砝码盘和砝码的总质量_________小车的质量。（选填“远大于”、“远小于”、“等于”）
（2）本实验通过比较两小车的位移来比较小车加速度的大小，能这样比较，是因为____________________________。
（3）在第1次实验中小车I从图乙中的A点运动到B点，其运行的距离为 cm。
4．实验室给同学们提供了如下实验器材：滑轮小车、小木块、长木板、秒表、砝码、弹簧秤、直尺，要求同学们用它们来他们来探究加速度与力、质量之间的关系。
（1）实验中因涉及的物理量较多，须采用控制变量的方法来完成该实验，即：先保持______不变，验证物体_________越小加速度越大；再保持__________不变，验证物体_______越大，加速度越大。
（2）某同学的做法是：将长木板的一端放在小木块上构成一斜面，用小木块改变斜面的倾角，保持滑轮小车的质量不变，让小车沿不同倾角的斜面由顶端无初速释放，用秒表记录小车滑到底端的时间。试回答下列问题：
①改变斜面倾角的目的是__________________________________________________；
②用秒表记录小车下滑相同距离（从斜面顶端到底端）所花的时间，而不是记录下滑相同时间所对应的下滑距离，这样做的好处是________________________________________。
（3）利用打点计时器来记录滑轮小车的运动情况。某同学得到一条用打点计时器打下的纸带，并在其上取了O、A、B、C、D、E、F共7个计数点（图中每相邻两个记数点间还有四个打点记时器打下的点未画出），打点计时器接的是50HZ的低压交流电源。他将一把毫米刻度尺放在纸上，其零刻度和记数点O对齐。
①下表是某同学从刻度尺上直接读取数据的记录表，其中最后两栏他未完成，请你帮他完成
线段
OA
…
…
…
数据（cm）
…
…
…
…
②由以上数据可计算出打点计时器在打A、B、C、D、E各点时物体的速度，其中打E点的速度vE=________m/s（取三位有效数字）
③如某同学已求得A、B、C、D四点的瞬时速度分别为0.078m/s、0.12m/s、0.16m/s、0.20m/s。试根据以上数据和你求得的E点速度在下面所给的坐标中，作出v-t图象。要求标明坐标及其单位，坐标的标度值（即以多少小格为一个单位）大小要取得合适，使作图和读数方便，并尽量充分利用坐标纸。从图象中求得物体的加速度a=______m/s2（取两位有效数字）。
④若交流电的频率略大于50Hz，测得的加速度比真实值______。（填“偏小”或“偏大””）
5. 为了探究受到空气阻力时，物体运动速度随时间的变化规律，某同学采用了“加速度与物体质量、物体受力关系”的实验装置(如图所示)．实验时，平衡小车与木板之间的摩擦力后，在小车上安装一薄板，以增大空气对小车运动的阻力．
(1)往砝码盘中加入一小砝码，在释放小车________(填“之前”或“之后”)接通打点计时器的电源，在纸带上打出一系列的点．
(2)从纸带上选取若干计数点进行测量，得出各计数点的时间t与速度v的数据如下表：

请根据实验数据作出小车的v-t图象．

(3)通过对实验结果的分析，该同学认为：随着运动速度的增大，小车所受的空气阻力将变大．你是否同意他的观点?请根据v-t图象简要阐述理由．
【答案与解析】
一、选择题：
1．B、C、D
解析：平衡摩擦力时，不能把砝码盘通过定滑轮拴在小车上，应只让小车连着纸带，在木板上做匀速运动即可．
2．D
解析：探究加速度与力、质量的关系时，先使质量不变，研究加速度与力的关系；再使受力不变，研究加速度与质量的关系，最后总结出加速度与力、质量的关系．所以，只有选项D正确．
3．AD
解析：实验中也可不测加速度的具体数值，测出不同情况下加速度的比值也行；在探究加速度与力的关系时还是在探究加速度与质量关系时，所需测量的只有两个量。
4． CD
解析：砂和桶的总质量m要远小于小车的总质量M，只有在这种情况下，才能用砂和桶的总重力认为等于绳的拉力。平衡摩擦力后，根据，两边都有质量可以相消，也就是说与质量大小没有关系，因此，每次改变小车质量后，不需要重新平衡摩擦力。
二、解答题：
1. (1) 保持F1不变，重复实验多次测量，求平均值 (2)c (3)b、c
解析：(1)由可知；减少偶然误差的方法是多次测量取平均值
(2)图象不过原点，刚要运动时，F1＝F0；随F1增大，系统加速度增加且趋于重力加速度g，故选c．
(3)加水法的优点是可以更方便地获得多组实验数据以及可以较精确地测出滑动摩擦力的大小，故选b、c．
2．木板倾角过大；木板倾角过小；减小倾角；增大倾角
3．（1 ）细线保持水平；远小于
（2）由于两车运行的时间相同，发生的位移和加速度成正比。
（3）23.38
4．（1）合外力，质量；质量，所受合外力
（2）①改变小车所受的合外力；②记录更准确（或：更容易记录、记录误差会更小、时间更容易记录、方便记录、方便计时、位置很难记录等）
（3）①
表一
线段
OA
…
…
…
OE
OF
数据（cm）
…
…
…
…
7.00
9.50
表二
线段
OA
…
…
…
DE
EF
数据（cm）
…
…
…
…
2.25
2.50
②0.232（0.230～0.236均可以）根据
③0.42（0.38～0.46均可以）
坐标描点应正确，图象坐标标度的取值应合适
④偏大
5. (1)之前
(2)如图所示．
(3)同意．在v-t图象中，速度越大时，加速度越小，小车受到的合力越小．则小车受空气阻力越大．