全程学习方略2015-2016学年高中物理5.2.1实验探究加速度与力、质量的关系(精讲优练课

1、实验 探究加速度与力、质量的关系1“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示。实验中，为使小车运动时所受的拉力近似等于盘和重物的总重力，则盘和重物的总质量m 与小车的质量 M 应满足的关系是（）小车打点计时器A.m 远大于MB.m 远小于MC.m 略大于 M【解析】选 B。平衡摩擦力后，每条纸带必须满足在小车的质量远大于盘和重物的总质量的条件下进行,正确。2.在“探究加速度与力、质量关系”的实验中，得到如图甲、描述，下列说法正确的是（）A.甲图是描述加速度与质量关系的图像B.乙图是描述加速度与力关系的图像C乙图是描述加速度与质量的倒数关系的图像D.甲图是描述加速度与力关系的图像实验误差允

2、许的范围内,D.m 略小于 M乙所示的两个实验图像，关于这两个图像的【解析】 选 0 加速度与力成正比，与质量成反比，与质量的倒数成正比。1的直线，a-m 图像是双曲线，a- 图像是延长线过原点的直线，所以m3.如图所示，在“探究加速度与力、质量的关系”的演示实验中，若实验得到的a-F 图像是过原点D 正确，A、B、C 错误。1、2 两个相同的小车所受拉力分别为 Fi、F2,车中所放砝码的质量分别为m、,打开Si、S2，则在乙甲A.当 m=m，Fi=2F?时，Si=2s2-3 -B. 当 mi=m2, Fi=2Fz时，S2=2SIC. 当 rni=2m, FI=F2时，SI=2S2D. 当 m

3、i=2m2, FI=F2时，S2=2SI【解析】选 A。题中 m 和 mt 是车中砝码的质量，本题中只说明了两小车是相同的，并没有告诉小车的质量12是多少。当 m=m2时，两车加砝码质量仍相等，若FI=2F2，则 ai=2a2，由 s=-at 得 SI=2S2，故 A 对，B 错。2若 m=2mi时，无法确定两车加砝码后的质量关系，两小车的加速度关系也就不明确，自然无法判定两车的位移关系，故 C D 错。4.图甲为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图。砂和砂桶的总质量为m 小车和砝码的总质量为M实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小。小车.琏码打点计时器I珂(接交流电源甲(1)_

4、实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与 长木板平行。接下来还需要进行的一项操作是。A. 将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节m 的大小，使小车在砂和砂桶的牵引下运动。从打出的纸带判断小车是否做匀速运动。B. 将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时 器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动。C.将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动。U砂.砂桶实验中要进行质量 m 和 M 的选取，以下最合理的一

5、组是A.M=200g, m=10g15g、20g、25g、 30g、 40gB.M=200g,m=20g40g、60g、80g、 100g、 120gC.M=400g, m=10g15g、20g、25g、 30g、 40gD.M=400g, m=20g40g、60g、80g、 100g、 120g(3)图乙是实验中得到的一条纸带,A、B、C D E、F、G 为 7 个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出。量出相邻的计数点之间的距离分别为:SAB=4.22cm、 SBC=4.65cm、ScD=5.08cm、SDE=5.49cm、SEF=5.91cm、SFG=6.34cm。已知打点计

6、时器的工作频率为50Hz,则小车的加速度 a=m/s2(结果保留-4 -两位有效数字)。-5 -FA B C D E(* * 亠 匚 【解析】(1)小车在运动过程中受到重力、支持力、纸带的拉力、木板对小车的摩擦力和细线拉力的作用。为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合力，因此应把木板的一端垫起适当的高度，以使重力、支持力和摩擦力的合力为零，即小车做匀速运动，因此在进行这一操作时，不应挂砂桶，小车应连接纸带,错误，B 正确。(2) 由于绳子的拉力不易测量，本实验中用砂和砂桶总重力的大小来代替绳拉力的大小，而砂桶做加速运动，设加速度大小为a，则 T=m(g-a)，当砂桶的加速度很小时，T 近似等于

7、 mg,因此实验中应控制实验条件，使砂桶的加速度很小。只有当小车的质量远大于砂和砂桶的总质量时，小车和砂桶的加速度才很小，绳的拉力才近似等于砂和砂桶的总重力。C 正确。2(spn+sEp-i-snE)-(SCD+SRC+SAB)相邻两计数点间的时间间隔T=0.1s ,由 s=aT2可得 a=，代入数2据解得 a=0.42m/s。答案：(1)B(2)C(3)0.425.(2015 济南高一检测)某次实验测得如下数据：当m定时 a 与 F 的关系如表一所示；当 F 定时，a1和的关系如表二所示。m表F/N1.002.003.004.00a/(m s-2)1.903.955.857.62表二1一/k

8、g-1m0.520.670.801.00-2a/(m s )1.512.102.493.10A、C梓 N1在研究 a 与 m 的关系时，作了 a - 一的图线,m1而没作 a -m 的图线，那么作 a -一的图线有何优m占?八、 、-6 -(1)在如图所示的相应坐标系中分别作出表一、表二所给数据确定物理量的图线。-7 -【解析】(1)作出的两个图线如图所示1(2)a -m 的图线是曲线，难以找出规律；a -的图线是直线，容易找出规律。m答案：见解析6.(2015 潍坊高一检测)在探究加速度与力、质量的关系活动中，某小组设计了如图所示的实验装置。图中上下两层水平轨道表面光滑，两小车前端系上细线，

9、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 _ (选填“远大于” “远小于”或“等于”)小车的质量。(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) 实验中获得数据如下表所示：小车i、n的质量均为200g。实验次数小车拉力 F/N位移 x/cm1I0.1n0.246.512I0.229.04n0.343.633I0.341.16n0.444.804I0.436.43n0.546.56在第

10、1 次实验中小车I从图中的 A 点运动到 B 点，请将测量结果填到表中空格处。通过分析，可知表中第4-u控制装置El/tlTIrS2)弼细线憎|2超码盘和琏码-8 -次实验数据存在明显错误，应舍弃。【解析】（1）拉小车的水平细线要与轨道平行。只有在砝码盘和砝码的总质量远小于小车质量时，才能认为砝码盘和砝码的总重力等于细线拉小车的力。12衍血对初速度为零的匀加速直线运动，时间相同时，根据x=at，得一=o刻度尺的最小刻度是1mm 要估读到毫米的下一位。读数为 23.86cm-0.50cm=23.36cm。根据匀加速直线运动的规律，可知第3 次实验数据存在明显错误。答案：（1）细线与轨道平行（或水

11、平）远小于（2）两小车从静止开始做匀加速直线运动、且两小车的运动时间相等23.36（23.34 23.38 均对）37.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Fo，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, 并用停表记下木板运动到 PQ 处的时间

12、 to（1）_ 木板的加速度可以用 d、t 表示为 a= ;为了减小测量加速度的偶然误差，可以采用的方法是（写一种即可）。（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 R的关系。下列图像中能表示该同学实验结果的是_ 。-9 -用加水的方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-10 -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【解析】(1)木板由静止开始做匀加速运动，有d=-at222d解得 a= 一。t2(2)木板所受的合外力为 Fi-Fo,因此 Fi-Fo与加速度 a 成正

13、比；此实验要求水的质量必须远小于木板的质量,当矿泉水瓶中水的质量逐渐增大到一定量后，图像将向下弯曲，所以能够表示该同学实验结果的图像是图(3)由于水的质量可以几乎连续变化，所以可以比较精确地测出摩擦力的大小，可以方便地获取多组实验数据，故选项 b、c 正确。2d答案：(1) 保持 Fi不变，重复实验，多次测量，求平均值(2)c(3)b、c8.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，小车及车中砝码的质量用盘及盘中砝码的质量用 m 表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算出。(1) 当 M 与 m 的大小关系满足 _ 时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力。(2) 一组同学在做探究加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度，采用图像法处理数据。为了比较容易地观测加速度a 与质量 M 的关系，应该作 a 与_ 的图像。1乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a -图像如