实验:探究加速度与力、质量的关系
一、单选题
1.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中所采用的科学方法是( )
A.理想实验法
B.等效替代法
C.控制变量法
D.建立模型法
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.下列描述能体现等效替代思想的是( )
A.瞬时速度概念的建立
B.质点模型的建立
C.探究合力与分力的关系
D.探究加速度与力、质量的关系
4.下列器材中,“探究求合力的方法”和“探究加速度和力、质量的关系”实验都需要用到的是______(填写字母)
A.
B.
C.
D.
5.某同学做“探究加速度与力、质量的关系”实验,如图所示是他正要释放小车时的情形,对此另一同学提出了实验应改进的几点建议,其中合理的是(
)
①应把长木板的右端适当垫高,以平衡摩擦阻力
②应调整滑轮高度使细绳与长木板表面平行
③应将打点计时器接在直流电源上
④应使小车离打点计时器远些
A.①②
B.①④
C.②③
D.①②④
6.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,采用如图所示的实验装置与方案.本实验的特点是通过黑板擦控制两小车的起动与停止,将测量两车的加速度转换为测量两车的位移.实验中不需要测量的物理量是(
)
A.小车运动的时间
B.小车通过的位移
C.盘和盘中重物的总质量
D.车和车上重物的总质量
7.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
B.根据速度的定义式,
当At非常小时,就可以表示物体在
t时刻的瞬时速度,该定义适用了建立物理模型法
C.在探究加速度、力和质量三者之问的关系时,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,该探究运用了理想实验法
D.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
8.一个学习小组,在研究物体受力一定时加速度与质量的关系时,得到如下表的实验数据。据此,你能得出的结论是(
)
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
0.38
0.30
0.26
0.21
0.18
0.15
0.076
0.075
0.078
0.074
0.072
0.075
5.0
4.0
3.3
2.9
2.5
2.0
A.与成正比
B.与成反比
C.可能与平方成正比
D.可能与平方成反比
二、多选题
9.在“探究加速度与力和质量的关系”的实验中,装置如图所示,除了图中已给出的实验器材外,还需要的两种测量工具是______
A.秒表
B.天平
C.刻度尺
D.弹簧测力计
10.探究加速度与力、质量的关系实验时下列器材肯定不需要的是
A.
B.
C.
D.
11.在做“探究加速度与力、质量的关系
.”实验中,以下说法正确的(
)
A.先释放纸带再接通电源
B.打点结束,先关电源再取纸带
C.拉小车的细线应尽可能与长木板平行
D.实验需要平衡拖着纸带的小车受到的摩擦力
12.在探究加速度与合外力和质量的关系实验中,以小车为研究对象,下列说法正确的是
A.小车靠近打点计时器,先释放小车,再接通电源
B.要保证砂和砂桶的总质量远小于小车和车上物体的总质量
C.调节滑轮的高度,使牵引小车的细绳与长木板保持平行
D.平衡小车受到的摩擦力时,将砂桶通过定滑轮拴在小车上
三、实验题
13.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错误:
(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________________.
14.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中.
(1)在研究物体的“加速度、作用力和质量”三个物理量的关系时,我们用实验研究了小车“在质量一定的情况下,加速度和作用力的关系”;又研究了“在作用力一定的情况下,加速度和质量之间的关系”.这种研究物理问题的科学方法是(______)
A.建立理想模型的方法
B.控制变量法
C.等效替代法
D.类比法
(2)打点计时器是力学实验常用的仪器,实验室有两种打点计时器,如图所示,某实验小组决定使用电火花打点计时器,则应选用图中的________(填“甲”或“乙”)计时器.
(3)下面的照片拍自一组同学在做探究“加速度与力和质量关系”的实验现场.
①本实验中,小车的质量为M,沙与沙桶的总质量为m,则在试验中必须满足M_______m.(填“远大于”、“远小于”或“等于”)
②从实验装置照片甲中,我们容易发现一些错误,例如“没有平衡摩擦力”等,请你认真观察再指出两处不妥处___________________________,______________________________.照片乙是同学在“平衡摩擦力”,在这个环节中小车________________夹上纸带并让纸带穿过打点计时器.(填“需要”或“不需要”)
③某次实验中得到一条纸带,如图所示,从比较清晰的点起,分别标明0、l、2、3、4……,量得0与
1两点间距离,1与2两点间距离,2与3两点间距离,3与4两点间的距离,则小车的加速度为_____________.(交流电的频率为50Hz)(小数点后保留两位数字).
15.在做“探究加速度与力、质量的关系”实验中,
(1)下列仪器需要用到的是___________
A.B.C.
D.
(2)下图是某同学根据测量数据作出的a-F图线,图线不过坐标原点的原因是___________
A.未平衡好摩擦
B.平衡摩擦过头了(木板倾角过大)
C.未满足钩码质量远远小于小车质量的要求
(3)同桌帮他改正错误后,得到了如图所示的纸带。已知打点计时器电源频率为,A、B、C、D、E、F、G是纸带上所取的7个连续的计数点,相邻两点之间还有四个点未画出。图中F点所在处刻度的读数是___________,小车的加速度a=___________。
试卷第2页,总2页
试卷第1页,总1页
参考答案
1.C
【详解】
在“探究加速度与力、质量的关系”实验中所采用的科学方法是控制变量法。
故选C。
2.B
【详解】
A.探究加速度与力、质量关系的实验,运用的是控制变量法,故A正确,不符合题意;
B.伽利略首次提出“提出假说,数学推理,实验验证,合理外推“的科学推理方法,故B错误,符合题意;
C.用质点来代替有质量的物体是采用了理想模型的方法,故C正确,不符合题意;
D.加速度表达式是利用比值法得到的定义式,故D正确,不符合题意。
故选B。
3.C
【详解】
A.
为研究某一时刻或某一位置时的速度,我们采用了取时间非常小,即让时间趋向无穷小时的平均速度作为瞬时速度,即采用了极限思维法,故A错误;
B.
在不需要考虑物体本身的形状和大小时,用质点来代替物体的方法叫理想模型法,故B错误;
C.
探究合力与分力的关系是等效替代的思想,因为合力与分力的作用效果相同,故C正确;
D.
探究加速度与力、质量的关系,用的是控制变量法,故D错误。
故选C。
4.B
【详解】
[1].A.弹簧秤只在“探究求合力的方法”实验中用到,选项A错误;
B.“探究求合力的方法”和“探究加速度和力、质量的关系”实验都需要用到的是刻度尺,故选项B正确.
CD.打点计时器和钩码只在“探究加速度和力、质量的关系”实验中用到,选项CD错误。
5.A
【详解】
为了使得小车受到的拉力为其合力,应用重力沿斜面向下的分力抵消摩擦力,①正确;为了减小系统间的摩擦力,应调整滑轮高度使细绳与长木板表面平行,②正确;两种打点计时器都是使用的交流电源,③错误;为了得到更多的数据,应使小车靠近打点计时器,④错误;故选A。
【点睛】
解决实验问题首先要掌握该实验原理,了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项,理解重要步骤的操作,熟练应用基本物理解决实验问题。
6.A
【详解】
在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,本实验的特点是通过黑板擦控制两小车的起动与停止,即两小车同时启动,同时停止,所用时间完全相同,故不用测量小车运动的时间。将测量两车的加速度转换为测量两车的位移,即该实验需要测量两者的位移,在初速度为零的匀变速直线运动中有位移:
若运动时间相等,则位移与加速度成正比。小车1、2的加速度之比:
要达到实验目的,还需测量的物理量是两组砝码和盘的总重量(质量)。此题问实验中不需要测量的物理量即小车运动的时间,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
7.D
【详解】
A、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是模型法,故A错误;B、根据速度的定义式,当△t非常小时,就可以表示物体在t时刻的瞬时速度,该定义运用了极限思维法,故B错误;C、D、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,故C错误,D正确;故选D.
【点睛】
在高中物理学习中,我们会遇到多种不同的物理分析方法,这些方法对我们理解物理有很大的帮助;故在理解概念和规律的基础上,更要注意科学方法的积累与学习.
8.B
【详解】
根据表格中的数据,根据描点法作出图象和图象,如图所示
根据图象可知,是一条倾斜的直线,所以与成反比,故B正确,A、C、D错误。
故选B。
9.BC
【详解】
A.实验中不需要秒表计时,时间通过打点计时器计算,故A不符合题意
BCD.处理纸带时需要刻度尺测量计数点之间的距离大小;根据牛顿第二定律
可知需要天平测量小车质量,该实验不需要弹簧测力计,故BC符合题意D不符合题意.
10.AD
【详解】
探究加速度与力、质量关系实验时不需要测量物体的长度与运动时间,即不需要游标卡尺与秒表。
故选AD。
11.BCD
【详解】
A.应先接通电源,然后释放重物,否则纸带开始阶段是空白,可能所采集的数据不够,而且浪费纸带,故A错误;
B.打点结束后,应先切段电源后再取纸带后,故B正确;
C.实验应保证细线拉力为小车所受合力,故小车的细线与木板平行,故C正确;
D.实验中,平衡掉摩擦阻力的方法是轻推一下拖着纸带的小车,若小车能够匀速下滑,则在纸带打下间距均匀的点,故D正确。
故选BCD。
12.BC
【详解】
A.小车靠近打点计时器,先接通电源,然后释放小车,可以打出更多的数据点点,故A错误;
B.为使小车受到的拉力近似等于砂和砂桶的重力,需要保证砂和砂桶的总质量远小于小车和车上物体的总质量,故B正确;
C.实验前要调节滑轮的高度,使牵引小车的细绳与长木板保持平行,故C正确;
D.平衡小车受到的摩擦力时,不能将砂桶通过定滑轮拴在小车上,故D错误。
故选BC。
【点睛】
本题考查了实验注意事项,知道实验原理与实验注意事项即可解题;要注意理解实验原理,平时要注意基础知识的学习与掌握。
13.应用6
V交流电源
应靠右端
应使拉线水平
应靠近打点计时器
应垫高右端以平衡摩擦力
【详解】
(1)[1].电源应用6
V交流电源;
(2)[2].电磁打点计时器位置应靠右端;
(3)[3].滑轮位置应使拉线水平;
(4)[4].小车位置应靠近打点计时器;
(5)[5].长木板应垫高右端以平衡摩擦力.
14.B
乙
远大于
应用交流电源
小车应靠近打点计时器
需要
0.60
【详解】
(1)在研究物体的“加速度、作用力和质量”三个物理量的关系时,由于变量较多,因此采用了“控制变量法”进行研究,分别控制一个物理量不变,看另外两个物理量之间的关系,ACD错误,B正确.选B.
(2)电磁打点计时器和电火花打点计时器都是使用交流电源的计时仪器,电磁打点计时器工作电压4V~6V,电火花打点计时器的电压是220V,当电源的频率为50Hz时,它每隔0.02s打一次点,则应选用图乙计时器.
(3)①对整体分析,加速度
隔离对小车分析,根据牛顿第二定律得,细线的拉力
知当小车的总质量远大于砝码和砝码盘的总质量,可认为细绳对小车的拉力F等于砝码和砝码盘的总重力.
②该装置中的错误或不妥之处:①打点计时器应接交流电源;②小车应靠近打点计时器,如果小车靠近滑轮,打出来的纸带数据很短,不利于数据处理分析.由于纸带与限位孔之间也有摩擦力,则平衡摩擦力时,小车需要夹上纸带并让纸带穿过打点计时器.
③根据运动学公式得:,得:
.
15.CD
A
5.00
0.21(0.19~0.25)
【详解】
(1)[1]在做探究加速度与力、质量的关系的实验中,需要天平测小车的质量,需要打点计时器打出纸带计算小车的加速度,CD正确。
故选CD。
(2)[2]由图像可知,当力增大时加速度没有随之增大,是未平衡好摩擦导致的,若是平衡摩擦力过头,图线会与纵轴有交点,若是未满足钩码质量远远小于小车质量的要求,图线会变弯曲,A正确,BC错误。
故选A。
(3)[3]毫米刻度尺应估读到毫米的下一位,故图中F点所在处刻度的读数是5.00cm。
[4]由题意可知,T=0.1s,由逐差法可得,小车的加速度为
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