2024-2025學(xué)年高中物理第四章牛頓運(yùn)動定律2實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力質(zhì)量的關(guān)系課時作業(yè)含解析新人教版必修1

PAGE4-試驗(yàn):探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系(25分鐘50分)1.(6分)(2024·山東學(xué)業(yè)水平考試)某同學(xué)分別用甲、乙兩個滑塊,探討質(zhì)量肯定時加速度與力的關(guān)系,在同一坐標(biāo)系中畫出兩滑塊的a-F圖象,如圖所示,下列推斷正確的是 ()A.滑塊甲的質(zhì)量大B.滑塊乙的質(zhì)量大C.兩滑塊的質(zhì)量一樣大D.不能確定哪個滑塊的質(zhì)量大【解析】選B。由a-F圖象可知直線的斜率大小等于滑塊質(zhì)量的倒數(shù),甲的斜率大于乙的斜率,故甲滑塊的質(zhì)量小于乙滑塊的質(zhì)量,B正確。2.(13分)(2024·滄州高一檢測)某試驗(yàn)小組利用如圖所示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。(1)下列做法正確的是________(填字母代號)。

A.調(diào)整滑輪的高度,使?fàn)恳緣K的細(xì)繩與長木板保持平行B.在調(diào)整長木板傾斜度平衡木塊受到的滑動摩擦力時,將裝有砝碼的砝碼桶通過定滑輪拴在木塊上C.試驗(yàn)時,先放開木塊再接通打點(diǎn)計(jì)時器的電源D.通過增減木塊上的砝碼變更質(zhì)量時,不須要重新調(diào)整木板傾斜度(2)為使砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總重力在數(shù)值上近似等于木塊運(yùn)動時受到的拉力,應(yīng)滿意的條件是砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總質(zhì)量________(選填“遠(yuǎn)大于”“遠(yuǎn)小于”或“近似等于”)木塊和木塊上砝碼的總質(zhì)量。

【解析】(1)調(diào)整滑輪的高度,使?fàn)恳緣K的細(xì)繩與長木板保持平行,否則拉力不會等于合力,故A正確;在調(diào)整長木板傾斜度來平衡木塊受到的滑動摩擦力時,不應(yīng)懸掛“重物”,故B錯誤;打點(diǎn)計(jì)時器要“早來晚走”,即試驗(yàn)起先時先接通打點(diǎn)計(jì)時器的電源,待其平穩(wěn)工作后再釋放木塊,而當(dāng)試驗(yàn)結(jié)束時應(yīng)先限制木塊停下再關(guān)閉打點(diǎn)計(jì)時器,故C錯誤;平衡摩擦力后,有mgsinθ=μmgcosθ,即μ=tanθ,與質(zhì)量無關(guān),故通過增減木塊上的砝碼變更質(zhì)量時,不須要重新調(diào)整木板傾斜度,故D正確。故選A、D。(2)設(shè)砝碼與砝碼桶的質(zhì)量為m,木塊的質(zhì)量為M,對砝碼桶及砝碼與木塊組成的系統(tǒng),由牛頓其次定律得a=,對木塊,由牛頓其次定律得T=Ma=,只有當(dāng)砝碼桶及砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于木塊質(zhì)量時,即m?M時,木塊受到的拉力近似等于砝碼及砝碼桶的重力。答案:(1)A、D(2)遠(yuǎn)小于3.(15分)(2024·佛山高一檢測)某試驗(yàn)小組利用如圖甲所示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。(1)若保持砝碼和砝碼桶質(zhì)量m不變,變更小車質(zhì)量M,分別得到小車加速度a與質(zhì)量M及對應(yīng)的數(shù)據(jù)如表所示。請?jiān)趫D乙所示的方格坐標(biāo)紙中作出a-圖線。從圖線中得到F不變時,小車加速度a與質(zhì)量M之間存在的關(guān)系式是________。

次數(shù)12345小車加速度a/(m·s-2)1.981.481.000.670.50小車質(zhì)量M/kg0.250.330.500.751.00質(zhì)量倒數(shù)/kg-14.003.002.001.331.00(2)某同學(xué)在探究a與F的關(guān)系時,把砝碼和砝碼桶的總重力當(dāng)作小車的合外力F,作出a-F圖線如圖丙所示,試分析圖線不過原點(diǎn)的緣由是____________。

(3)在這個試驗(yàn)中,為了探究兩個物理量之間的關(guān)系,要保持第三個物理量不變,這種探究方法叫作____________。

【解析】(1)圖象如圖;從圖線中得到F不變時,小車加速度a與質(zhì)量M之間存在的關(guān)系式是a=·。(2)當(dāng)F=0時,加速度a不等于零,可知平衡摩擦力時木板傾角太大。(3)為了探究兩個物理量之間的關(guān)系,要保持第三個物理量不變,這種探究方法叫作限制變量法。答案:(1)圖見解析a=(2)平衡摩擦力過度(3)限制變量法4.(16分)(2024·濟(jì)南高一檢測)如圖甲所示為“探究滑塊加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”試驗(yàn)裝置圖。(1)試驗(yàn)中,得到一條打點(diǎn)的紙帶,如圖乙所示,已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時間間隔為T,則計(jì)算滑塊加速度的表達(dá)式為a=________(用x1、x2、x3、x4及T表示)。

(2)某同學(xué)在平衡摩擦力后,保持滑塊質(zhì)量不變的狀況下,通過多次變更砝碼重力,作出滑塊加速度a與砝碼重力F(未包括托盤)的圖象如圖丙所示,重力加速度g取10m/s2,則滑塊的質(zhì)量為________kg,托盤的質(zhì)量為________kg(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

【解析】(1)由逐差法得a=。(2)對a-F圖象來說,圖象的斜率表示物體質(zhì)量的倒數(shù),故滑塊質(zhì)量為m1=kg≈2.8