人教版高中物理必修1第四章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律2 實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 習(xí)題(4).doc

2實(shí)驗(yàn):探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系基礎(chǔ)鞏固1(多選)在驗(yàn)證加速度與質(zhì)量成反比的實(shí)驗(yàn)中,以下做法正確的是()A.平衡摩擦力時(shí),應(yīng)將重物用細(xì)繩通過(guò)定滑輪系在小車(chē)上B.實(shí)驗(yàn)時(shí),先接通電源,待打點(diǎn)穩(wěn)定后,再放開(kāi)小車(chē)C.“懸掛重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量(含砝碼)”這一條件如不滿(mǎn)足,對(duì)驗(yàn)證過(guò)程也不會(huì)產(chǎn)生影響D.如果a- 1m圖象是通過(guò)原點(diǎn)的一條直線(xiàn),則說(shuō)明物體的加速度a與質(zhì)量m成反比解析:平衡摩擦力時(shí),不需要懸掛重物,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)先接通電源,再放開(kāi)小車(chē),選項(xiàng)B正確;懸掛的重物的質(zhì)量必須遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量(含砝碼),才能認(rèn)為小車(chē)受的拉力等于重物的重力,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;加速度a與1m成正比的話(huà),就說(shuō)明加速度a與質(zhì)量m成反比,選項(xiàng)D正確。答案:BD2(多選)在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)作用力一定,探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí),以下做法正確的是()A.平衡摩擦力時(shí),應(yīng)將穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶固定在小車(chē)上B.每次改變小車(chē)的質(zhì)量時(shí),不需要重新平衡摩擦力C.實(shí)驗(yàn)時(shí),先放開(kāi)小車(chē),再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源D.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理時(shí)應(yīng)作a-m圖象尋找加速度與質(zhì)量的關(guān)系解析:選項(xiàng)A中,平衡摩擦力實(shí)際上就是使小車(chē)所受重力的下滑分力與小車(chē)所受阻力相平衡,該阻力包含小車(chē)受到的摩擦力和紙帶受到的摩擦力。可見(jiàn),平衡摩擦力時(shí),應(yīng)將紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在小車(chē)上。選項(xiàng)B中,平衡摩擦力以后,再改變小車(chē)質(zhì)量時(shí),不需要重新平衡摩擦力。選項(xiàng)C中,實(shí)驗(yàn)時(shí),先通電,待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器穩(wěn)定后再放小車(chē),使打點(diǎn)清晰,便于測(cè)量。選項(xiàng)D中,在尋找加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí),應(yīng)作出a與1m之間的關(guān)系圖象,因?yàn)閍與m的關(guān)系圖線(xiàn)為一曲線(xiàn),不能直觀(guān)地得出a與m之間的關(guān)系。答案:AB3“探究物體的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)如下:(1)在探究物體的加速度與力的關(guān)系時(shí),應(yīng)保持不變,分別改變施加在物體上的水平拉力F,測(cè)出相對(duì)應(yīng)的加速度a。(2)在探究物體的加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系時(shí),應(yīng)保持不變,分別改變物體的質(zhì)量m,測(cè)出相對(duì)應(yīng)的加速度a。(3)本實(shí)驗(yàn)也可以不測(cè)加速度的具體數(shù)值,通過(guò)測(cè)出兩個(gè)初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)在相同時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移x1、x2來(lái)測(cè)量不同情況下物體加速度的比值,此比值a1a2=。(4)如果a- 1m圖象是通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的一條直線(xiàn),則說(shuō)明。A.加速度a與質(zhì)量m成正比B.加速度a與質(zhì)量m成反比C.質(zhì)量m與加速度a成反比D.質(zhì)量m與加速度a成正比解析:(1)在探究物體的加速度與力的關(guān)系時(shí),應(yīng)保持物體的質(zhì)量不變。(2)在探究物體的加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系時(shí),應(yīng)保持物體受的合力不變。(3)由x=12at2可知,物體的位移與加速度成正比,所以a1a2=x1x2。(4)a- 1m圖線(xiàn)經(jīng)過(guò)原點(diǎn)的話(huà),說(shuō)明a與1m成正比,即加速度a與質(zhì)量m成反比。答案:(1)質(zhì)量(2)物體受的合力(3)x1x2(4)B4某同學(xué)做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn),使用的器材有:帶滑輪的長(zhǎng)木板、小車(chē)及往小車(chē)上擺放的大砝碼、細(xì)線(xiàn)、小盤(pán)及往小盤(pán)里放的小砝碼、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器等。(1)他以小盤(pán)和盤(pán)內(nèi)砝碼的總重力作為細(xì)線(xiàn)對(duì)小車(chē)的拉力F,測(cè)出不同拉力F對(duì)應(yīng)的加速度a的值,并把各數(shù)據(jù)標(biāo)在a-F坐標(biāo)系上,發(fā)現(xiàn)它們都在一條直線(xiàn)的附近,這條直線(xiàn)不過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn),如圖甲所示,產(chǎn)生這種情況的原因是什么?甲答:。(2)經(jīng)過(guò)調(diào)整后,該同學(xué)作出的a-F圖象如圖乙中的A所示,另一位同學(xué)使用同一套儀器作出的a-F圖象如圖乙中的B所示,則mA(選填“”“=”或“”)mB。乙解析:(1)由題圖甲可知,當(dāng)施加一個(gè)拉力時(shí),小車(chē)還沒(méi)有獲得加速度,即小車(chē)受的合外力為零,這說(shuō)明此時(shí)小車(chē)仍受到摩擦力的作用,故產(chǎn)生這種情況的原因是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠。(2)在a-F圖象中,圖線(xiàn)的斜率表示小車(chē)質(zhì)量的倒數(shù),斜率越大,說(shuō)明小車(chē)的質(zhì)量越小。故mAmB。答案:(1)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠(2)5某學(xué)生用如圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn),保持小車(chē)的質(zhì)量不變,測(cè)得小車(chē)的加速度a和拉力F的數(shù)據(jù)如下表所示。甲F/N0.200.300.400.50a/(ms-2)0.100.210.290.40乙(1)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在圖乙中畫(huà)出a-F圖線(xiàn)。(2)把圖線(xiàn)延長(zhǎng),看看圖線(xiàn)是否通過(guò)原點(diǎn)?如果不通過(guò)原點(diǎn),試分析在操作過(guò)程中可能遺漏了哪個(gè)步驟:。解析:(1)圖象如圖所示(2)圖線(xiàn)不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn),交于橫軸,說(shuō)明沒(méi)有平衡摩擦力或者沒(méi)有完全平衡摩擦力。答案:(1)見(jiàn)解析(2)平衡摩擦力能力提升1在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中,需要消除打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和木板對(duì)小車(chē)阻力的影響,關(guān)于該操作環(huán)節(jié),下列四個(gè)裝置圖正確的是()答案:B2用如圖所示的裝置來(lái)探究物體的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)時(shí),小盤(pán)和砝碼牽引小車(chē),使小車(chē)做初速為零的勻加速運(yùn)動(dòng)。(1)此實(shí)驗(yàn)中可以不測(cè)量加速度的具體值,原因是。(2)通過(guò)改變,就可以改變小車(chē)所受到的合力。(3)在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí),分別以為縱坐標(biāo)、為橫坐標(biāo)作圖象,這樣就能直觀(guān)地看出其關(guān)系。答案:(1)可以轉(zhuǎn)化為探究加速度與其他量之間的比例關(guān)系(其他答法只要正確就行。如:初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng),在相同的時(shí)間內(nèi),位移與加速度成正比)(2)砝碼的數(shù)量(3)a(或1m)1m(或a)3現(xiàn)要驗(yàn)證“當(dāng)質(zhì)量一定時(shí),物體運(yùn)動(dòng)的加速度與它所受的合外力成正比”這一物理規(guī)律。給定的器材如下:一傾角可以調(diào)節(jié)的長(zhǎng)斜面(如圖所示)、小車(chē)、計(jì)時(shí)器一個(gè)、刻度尺。填入適當(dāng)?shù)墓交蛭淖?完善以下實(shí)驗(yàn)步驟(不考慮摩擦力的影響):(1)讓小車(chē)自斜面上方一固定點(diǎn)A1從靜止開(kāi)始下滑至斜面底端A2,記下所用的時(shí)間t。(2)用刻度尺測(cè)量A1與A2之間的距離x,則小車(chē)的加速度a=。(3)用刻度尺測(cè)量A1相對(duì)于A(yíng)2的高度h,設(shè)小車(chē)所受重力為mg,則小車(chē)所受的合外力F=。(4)改變,重復(fù)上述測(cè)量。(5)以h為橫坐標(biāo)、1t2為縱坐標(biāo),根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作圖。如果能得到一條過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn),則可以驗(yàn)證“當(dāng)質(zhì)量一定時(shí),物體運(yùn)動(dòng)的加速度與它所受的合外力成正比”這一規(guī)律。解析:(2)由x=12at2可得a=2xt2。(3)小車(chē)在斜面上受重力和支持力的作用,其合力F=mgsin =mghx。(4)改變小車(chē)所受外力研究加速度和力的關(guān)系。改變受力通過(guò)改變斜面的傾角或斜面的高度h來(lái)實(shí)現(xiàn)。答案:(2)2xt2(3)mghx(4)斜面的傾角或斜面的高度h4在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中。(1)某組同學(xué)用如圖所示裝置,采用控制變量的方法,來(lái)研究在小車(chē)質(zhì)量不變的情況下,小車(chē)的加速度與小車(chē)受到力的關(guān)系。下列措施中不需要或不正確的是。A.首先要平衡摩擦力,使小車(chē)受到的合力就是細(xì)繩對(duì)小車(chē)的拉力B.平衡摩擦力的方法是,在塑料小桶中添加砝碼,使小車(chē)能勻速運(yùn)動(dòng)C.每次改變拉小車(chē)的拉力后都需要重新平衡摩擦力D.實(shí)驗(yàn)中,通過(guò)在塑料桶中增加砝碼來(lái)改變小車(chē)受到的拉力E.每次小車(chē)都要從同一位置開(kāi)始運(yùn)動(dòng)F. 實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先放小車(chē),然后再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源(2)某組同學(xué)實(shí)驗(yàn)得出數(shù)據(jù),畫(huà)出的a- 1m的關(guān)系圖線(xiàn)如圖所示。從圖象中可以看出,作用在物體上的恒力F= N。解析:(1)本實(shí)驗(yàn)中,在平衡摩擦力時(shí),不應(yīng)該將小桶掛在小車(chē)上,并且只需要在實(shí)驗(yàn)之前平衡一次摩擦力即可,不需要每次改變拉小車(chē)的拉力后都重新平衡摩擦力,實(shí)驗(yàn)中通過(guò)在塑料桶中增加砝碼來(lái)改變小車(chē)受到的拉力,每次小車(chē)不一定都從同一位置開(kāi)始運(yùn)動(dòng),并且是先接通電源,再放開(kāi)小車(chē)。(2)圖線(xiàn)的斜率表示小車(chē)受的合力,則F=a1m=2-00.4-0 N=5 N。答案:(1)BCEF(2)55圖甲為“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。砂和砂桶的總質(zhì)量為m,小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量為m。實(shí)驗(yàn)中用砂和砂桶總重力的大小作為細(xì)線(xiàn)對(duì)小車(chē)?yán)Φ拇笮?。?1)實(shí)驗(yàn)中,為了使細(xì)線(xiàn)對(duì)小車(chē)的拉力等于小車(chē)所受的合外力,先調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板一端滑輪的高度,使細(xì)線(xiàn)與長(zhǎng)木板平行。接下來(lái)還需要進(jìn)行的一項(xiàng)操作是()A.將長(zhǎng)木板水平放置,讓小車(chē)連著已經(jīng)穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶,給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電,調(diào)節(jié)m的大小,使小車(chē)在砂和砂桶的牽引下運(yùn)動(dòng),從打出的紙帶判斷小車(chē)是否做勻速運(yùn)動(dòng)B.將長(zhǎng)木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨?讓小車(chē)連著已經(jīng)穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶,撤去砂和砂桶,給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電,輕推小車(chē),從打出的紙帶判斷小車(chē)是否做勻速運(yùn)動(dòng)C.將長(zhǎng)木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨?撤去紙帶以及砂和砂桶,輕推小車(chē),觀(guān)察判斷小車(chē)是否做勻速運(yùn)動(dòng)(2)實(shí)驗(yàn)中要進(jìn)行質(zhì)量m和m的選取,以下最合理的一組是()A.m=200 g,m=10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 gB.m=200 g,m=20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 gC.m=400 g,m=10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 gD.m=400 g,m=20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g(3)圖乙是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶,A、B、C、D、E、F、G為七個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn),相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出。量出相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為 sAB=4.22 cm、sBC=4.65 cm、sCD=5.08 cm、sDE=5.49 cm、sEF=5.91 cm、sFG=6.34 cm。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50 Hz,則小車(chē)的加速度a= m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。乙解析:(1)需要將長(zhǎng)木板一端適當(dāng)墊高,以平衡摩擦力,完成此項(xiàng)工作的標(biāo)