項解析匯編(必修1)：(第01期)(解析版)專題13實驗：(第01期)(解析版)探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系

1、2016-2017學(xué)年高一物理（必修1）百所名校速遞分項匯編（第01期）專題13 實驗=探究加速度與力.質(zhì)量的關(guān)系1.【河北省滄州市2019學(xué)年高一上學(xué)期第二次月考】 某實驗小組設(shè)計了如圖所示的實驗裝置,a-F圖線，如圖乙所示.滑塊和位通過改變重物的質(zhì)量， 利用計算機(jī)可得滑塊運動的加速度 a和所受拉力F的關(guān)系圖象.他們在軌道水平和傾斜的兩種情況下分別做了實驗，得到了兩條移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量m=kg;滑塊和軌道間的動摩擦因數(shù)卩=.（重力加速度g取10 m/s2）位移傳感器位移傳感器【答案】0.5 kg 0.2【解析】由牛頓第二定律可知尸一曲曙=啦，整理得白=上耳您.由團(tuán)線可知斟率縱軸截距-咫

2、tn=故 /f=0.5kgj考點：探究加速度a和所受拉力F的關(guān)系【名師點睛】此題是探究加速度a和所受拉力F的關(guān)系試驗；通過作出兩個量的圖象,然后由圖象去尋求未知量與已知量的關(guān)系.運用數(shù)學(xué)知識和物理量之間關(guān)系式結(jié)合起來求解。f =50Hz,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?g.2.【湖南省張家界市 2019學(xué)年高一上學(xué)期期末聯(lián)考】 小華所在的實驗小組利用如圖17所示的實驗裝置探究牛頓第二定律，打點計時器使用的交流電頻率（1）在實驗前必須進(jìn)行平衡摩擦力，其步驟如下：取下細(xì)線和砂桶，把木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高并反復(fù)調(diào)節(jié)，直到輕推小車，小車做運動A、B、C、D、E每兩點之間還（2）圖（乙）是小華同學(xué)在正確操作下獲

3、得的一條紙帶，其中m/s有4個點沒有標(biāo)出 若S1=2.02cm , S2=4.00cm , S3=6.01cm，貝U B點的速度為：vb=（保留三位有效數(shù)字）。el.圖乙在平衡好摩擦力的情況下圖17a與小車質(zhì)量M的關(guān)系中，某次實驗測得的數(shù)據(jù)如表所示.根據(jù)這些數(shù)據(jù)在坐標(biāo)圖中描點并作出11a-丄圖線.從a -丄圖線求得合外力MM大小為N （計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）.Tilr r LI h LI土十工十a(chǎn)/m -s21.21.10.60.40.31 -1 一/kgM4.03.62.01.41.0分析此圖線的 0A段可得出的實驗結(jié)論是a-F關(guān)系圖線如圖18所示。此圖線的AB段明顯偏離直線,造成此誤差

4、的主要原因是A.小車與軌道之間存在摩擦B.軌道保持了水平狀態(tài)C.所掛砂及砂桶的總質(zhì)量太大D.所用小車的質(zhì)量太大【答案】（1）勻速直線運動；（2） 0.301 （ 3）描點、連線如圖所示；0.30 Nrk IJ 11J I二1rlrI rkIr LIrIrlr1JIJIL！J JI-riJ(l-ITT 亠-二丄+-!士-工嚴(yán)1JJ L廣ILLI（m T J r LIrrL廠I _r I-iL(4)保持小車質(zhì)量不變時，加速度與拉力成正比?！窘馕觥吭趯嵞樓氨仨氝[行平衡摩攜力，其步S如下*取下纟職和砂桶，把木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高并反復(fù)調(diào)節(jié)，直到輕推小車，使小車怡好做勻逮直線運動. 和用勻變速直線運

5、動的推論切=苛工= 030M心用JS點法畫出團(tuán)象如下所示；2:OS04040J. J! - ” =1 -尸L_i-_L_i.I 1 I 1 I rF ! - r -r T I 已一廠 r二 +2 Ifr r -i- -1. - - Jtf34I j_i_LJ_LJ_LI ft I I n I I , It r-r rl = M i i -4 I I I ii I IL-T-B I 八 T J._p_l_L J_ l_LI a I I -由F=nia可知，在H-中，團(tuán)象的斜率表示棚本所受合外力的犬小，有圖象可知其斜率為k=o.3,故所受合外力大小為0 3N.(4)分析此圖線的 OA段可得出的實驗

6、結(jié)論是：保持小車質(zhì)量不變時，加速度與拉力成正比。.砂和砂桶的質(zhì)量在增加，那么砂和砂桶的質(zhì)量不能遠(yuǎn)小于車的質(zhì)量時，實際拉力比砂桶重力小得多，桶實際的加速度比理論值小得多，圖線向下彎曲.故選C.考點：探究牛頓第二定律3.【湖南省張家界市 2019學(xué)年高一上學(xué)期期末聯(lián)考】如圖所示，在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中,薄板(1) 為了探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，應(yīng)保持不變(選填小車質(zhì)量不變”或砝碼和砝碼盤質(zhì)量不變”）；為了直觀地判斷加速度a與質(zhì)量m的數(shù)量關(guān)系，應(yīng)作（2）實驗時，將長木板墊高的目的是（3）為了保證實驗準(zhǔn)確性，還應(yīng)保持小車質(zhì)量M和懸掛物（含砝碼和盤）的質(zhì)量m的大小關(guān)系為（ ）A. M與m大小

7、接近B M小于mC. m遠(yuǎn)大于MD. M遠(yuǎn)大于m【答案】（1）砝碼和砝碼盤質(zhì)量不變（2）平衡摩擦力；（3） D【解析】（1 ）為了探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，應(yīng)保持拉力不變，即砝碼和砝碼盤質(zhì)量不變;1為了直觀地判斷加速度a與質(zhì)量m的數(shù)量關(guān)系，應(yīng)作 a-丄圖象.m（2）實驗時，將長木板墊高的目的是平衡摩擦力。（3）為了保證實驗準(zhǔn)確性，還應(yīng)保持小車質(zhì)量 M遠(yuǎn)大于懸掛物（含砝碼和盤）的質(zhì)量m ,其大小 關(guān)系為M遠(yuǎn)大于m,故選D.考點：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系4. 【黑龍江大慶中學(xué) 2019學(xué)年高一上學(xué)期期末考試】在探究”加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的實驗中，采用如圖 A所示的實驗裝置，小車及車中砝碼的質(zhì)量用

8、M表示，盤及盤中砝碼的質(zhì)量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動的紙帶由打點計時器打出的點計算出.當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足時，才可以認(rèn)為繩對小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力.一組同學(xué)在做加速度與質(zhì)量的關(guān)系實驗時，保持盤及盤中砝碼的質(zhì)量一定，改變小車及車中砝碼的質(zhì)量，測出相應(yīng)的加速度.采用圖象法處理數(shù)據(jù).為了比較容易地檢查出加速度與質(zhì)量M的關(guān)系，應(yīng)該做a與的圖象.如圖B所示為甲同學(xué)根據(jù)測量數(shù)據(jù)作出的aF圖象，說明實驗存在的問題是乙、丙同學(xué)用同一裝置做實驗，畫出了各自得到的a-F圖象如圖C所示，兩個同學(xué)做實驗時的哪一個物理量取值不同1小車及車中砝碼的【答案】m VV M 沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力

9、不足.M總質(zhì)量不同【解析】以整(本為研究對象有mg= Cin-M) a,解得：口=_込，以M為研究對象有繩子的拉力F = Ma = 亠二噸顯然要有F=mg必有故育mM,即只有mM時才可以認(rèn)為繩對 W+M小車的拉力大小等于盤和g中S碼的重力根據(jù)牛頓第二定律F=Ma. a與M成反比，而反比例函數(shù)S象是曲線，耐艮據(jù)曲線很難判定出自變量和因_F1變量之間的關(guān)系，故不能作a-M團(tuán)象3但X,故3與成正比，而正比例a數(shù)團(tuán)象是過坐標(biāo)原點的條直線，就比較容易判定自孌量和因變量之間的關(guān)系，故應(yīng)作A三S象.M圖E中團(tuán)象與橫軸的載距大于0,說明在拉力大于0時，加速度等于0,說明物體所受拉力之外的其他力 的合力大于0,

10、即沒有平衡摩撫力或平衡摩撫力不足.宙團(tuán)可知在拉力相同的情況下3 2 DF根據(jù)F=ma可得沏=匚，即a-F團(tuán)象的斜率等于物ft的質(zhì)量，且mXm,.故兩人的實殮中小車及車中Sa碼的總質(zhì)量不同.考點：探究”加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 【名師點睛】只要真正掌握了實驗原理就能順利解決此類實驗題目，而實驗步驟，實驗數(shù)據(jù) 的處理都與實驗原理有關(guān)，故要加強(qiáng)對實驗原理的學(xué)習(xí)和掌握。5. 【山東師范大學(xué)附屬中學(xué) 2019學(xué)年高一上學(xué)期第二次學(xué)分認(rèn)定】在探究加速度與力、質(zhì)量 的關(guān)系”的實驗中:(1) 對于本實驗，以下說法中正確的是A .砂和桶的總質(zhì)量要遠(yuǎn)大于小車的總質(zhì)量B .每次改變小車質(zhì)量后，需要重新平衡摩擦力C 本

11、實驗主要采用控制變量的方法來研究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系D 在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時，作出a -丄圖象容易更直觀判斷出二者間的關(guān)系m(2) 某同學(xué)在接通電源進(jìn)行實驗之前，將實驗器材組裝如圖所示，下列對此同學(xué)操作的判斷正確的是A .打點計時器不應(yīng)固定在長木板的最右端，而應(yīng)固定在靠近定滑輪的那端B.打點計時器不應(yīng)使用干電池，而應(yīng)使用交流電源C .不應(yīng)將長木板水平放置，而應(yīng)在右端墊起合適的高度，平衡摩擦力D .小車初始位置不應(yīng)離打點計時器太遠(yuǎn)，而應(yīng)靠近打點計時器放置A、B、C、D、E、F、S2=7.67 cm、S3=8.29 cm、(3)改正實驗裝置后，該同學(xué)順利地完成了實驗。在某條紙帶上確定出G共

12、7個計數(shù)點.其相鄰點間還有4個點未畫出。其中 S1=7.05 cm、S4=8.91 cm、S5=9.53 cm、S6=10.15 cm。那么，小車運動的加速度為m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。(4)若在實驗中保持拉力不變，得到了小車加速度隨質(zhì)量變化的一組數(shù)據(jù)，如下表所示:實驗次數(shù)加速度/ -2 a/ m 小車與砝碼總質(zhì)量m/kg小車與砝碼總質(zhì)量的倒數(shù)m 1 /kg 110.320.205.020.250.254.030.210.303.340.180.352.950.160.402.5請你在方格紙中建立合適坐標(biāo)并畫出能直觀反映出加速度與質(zhì)量關(guān)系的圖線。(5)若保持小車質(zhì)量不變，改變砂和砂桶質(zhì)

13、量，某同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了加速度a隨合力F的變化圖線如右上圖所示。此圖中直線發(fā)生明顯彎曲的原因是【答案】(1) CD (2) BCD( 3) 0.62 ( 4)如圖；(5)隨著F的增大，不再滿足砂和桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量【解析】(1)對于本實驗，砂和桶的總質(zhì)量要遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量，選項A錯誤；每次改變小車質(zhì)量后，不需要重新平衡摩擦力，選項B錯誤；本實驗主要采用控制變量的方法來研究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，選項C正確；在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時，作出易更直觀判斷出二者間的關(guān)系，選項D正確；故選CD ； (2)在接通電源之前,1a 圖象容mA.打點計時器應(yīng)固定在長木板的最右端，選項 A 錯誤

14、；打不應(yīng)使用干電池，而應(yīng)使用交溢電源，選項B正確；不應(yīng)將長木板水平放墨,而應(yīng)在右端墊起合適的高度，平衡摩撫力，選項C正確小車初始位S不應(yīng)離打點計時器太遠(yuǎn)，而應(yīng)*近打點計a寸器放S,選項D正確;故選BCD;根據(jù)逐差法，可求得物體的加速度：加嚴(yán)+駕9+5),其中珂山代入數(shù)據(jù)可得:C4)加速度與質(zhì)童關(guān)系的圖線如圖jij/Hl-S-(5)直線發(fā)生明顯彎曲的原因是：隨著F的增大，不再滿足砂和桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì) 量?？键c：驗證牛頓第二定律【名師點睛】此題考查了驗證牛頓第二定律的試驗；關(guān)鍵是搞清試驗的原理及注意事項，關(guān) 鍵的試驗步驟要掌握，例如平衡摩擦力的必要性及方法以及不平衡摩擦力產(chǎn)生的結(jié)果等；此

15、 實驗是基礎(chǔ)實驗，必須要掌握清楚 .6. 【云天化中學(xué)2019學(xué)年高一上學(xué)期期末考試】某同學(xué)驗證物體質(zhì)量一定時加速度與合力的 關(guān)系，實驗裝置如圖1所示。主要思路是，通過改變懸掛小鉤碼的質(zhì)量，改變小車所受拉力,m和小車質(zhì)量M應(yīng)并測得小車的加速度。將每組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點、畫線，觀察圖線特點。(1)實驗中為使小鉤碼的重力近似等于小車所受拉力，則鉤碼的質(zhì)量該滿足的關(guān)系為:T,(2)如圖2所示為本實驗中得到的一條清晰紙帶，紙帶上兩相鄰計數(shù)點的時間間隔為測量其中Xi、X2、X、X4、X5、X6。為了盡量減小誤差，則用T、Xi、X2X6表示小車加速度大小a=(3) 經(jīng)過6次實驗，獲得了 6組對應(yīng)的小車所受

16、合力F、小車加速度a的數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上描點、畫線，得到如圖 3所示的a-F圖線。發(fā)現(xiàn)圖線不過原點，經(jīng)排查發(fā)現(xiàn)：并非人為的偶然誤差所致，那么，你認(rèn)為出現(xiàn)這種結(jié)果的原因可能是:。學(xué)習(xí)牛頓第二定O律后，你認(rèn)為，圖中圖線的斜率表示【答案】(i)mM (2)a = “4 +X5 +X6+X2 +X3) )小車前進(jìn)過程中受到滑動摩擦力，M 【解析】試題分析：(1以整體為研究對象有：mg = (m+J/Vi J解得：o =S W +陽V人以為研究對象育繩子的拉力：皿=*曲顯然S有F =噸必有W += iV J故有Af W 即只有 m時才可以認(rèn)為繩對小車的拉力大小等于鉤碼的重力$ (2)紙帶上兩相鄰計數(shù)點的時間間隔 T = 0.10s，根據(jù)勻變速直線運動的推論公式4=aT2，利用逐差法可以求出加速度的大小，由(X4 +X5 + X6 )(x1 +X2 +X3 Aa f得: 4宀宀4$宀宀3（3）從中發(fā)現(xiàn)有拉力時，沒有加遠(yuǎn)度