实验探究加速度与力质量的关系同步练习(提高卷)

1、实验：探究加速度与力、质量的关系1. 在“探究加速度与力、质量的关系的实验中，为验证小车的质量 m不变时加速 度a与作用力F成正比，学生甲、乙、丙、丁分别选取四组小车的质量 m及钩码的质量M做实验.甲:乙:丙:mF 500 g , M分别为mF 500 g , M分别为nF 500 g , M分别为50 g、20 g、50 g、rf 500 g , M分别为假设其他操作都正确，那么学生丁:30 g、70 g、30 g、70 g、40 g、100 g、125 g40 g、50 g100 g、125 g50 g、60 g利用实验数据画出的a-F图象较准确.2. 2021-2021学年陕西省汉中市城

2、固一中高一上期末在探究物体的加速度a与物体所受外力F、物体质量M间的关系时，采用如图1所示的实验装置。小车及车中的砝码质量用M表示，盘及盘中的砝码质量用 m表示。1当M与m的大小关系满足时，才可以认为绳子对小车的拉力大小等于盘和砝码的重力。小车运动的加速度可直接用公式a= 出。2一组同学保持小车及车中的砝码质量M定，探究加速度a与所受外力F的关系，由于他们操作不当，这得到的 a-F关系图象如图2所示，其原因是： 。3. 下面是“探究加速度与力、质量的关系的实验步骤: 用天平测出小车质量 M和小盘质量m 安装好打点计时器，在小车上装好纸带 调整长木板的倾斜程度 在小盘中参加适量的砝码 m 保持小

3、车质量一定时，探究加速度与力的关系 保持小车所受拉力一定时，探究加速度与质量的关系(1) 步骤的目的是. 步骤中，要求小盘和砝码总质量(m m)( 填“远大于、“远小于或 “等于)小车质量M(3)步骤和，说明该实验采用的科学方法是 .4. 如图4-2-6所示为某同学所安装的“验证牛顿第二定律的实验装置，在图示状 态下开始做实验，该同学的装置和操作中的主要错误是(至少写出三个错误)：(1) (2) (3) 5. 在“探究加速度与力、质量的关系这一实验中：(1) 甲、乙两位同学根据实验数据画出的小车的加速度a与小车所受拉力F的图象分别为图4-2-7中的直线I和直线直线I、H在纵轴或横轴上的截距较大

4、，明显 超出了误差范围，下面给出了关于形成这种情况原因的四种解释，其中可能正确的A. 实验前甲同学没有平衡摩擦力B. 甲同学在平衡摩擦力时把长木板的末端抬得过高了C. 实验前乙同学没有平衡摩擦力D. 乙同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了(2) 如图4-2-8给出了该次实验中从0点开始，每5个点取一个计数点的纸带(频率 为 50 Hz，其中 1、2、3、4、5 都为计数点，其中 xi = 1.41 cm , X2= 1.91 cm ,=2.39 cm , X4 = 2.91 cm.由纸带数据计算可得计数点4所代表时刻的瞬时速度大小2V4=m/s，小车的加速度大小 a= m/s .H23

5、4门图 4-2-86. 1在“探究加速度与力、质量关系的实验中，以下操作正确的选项是A. 平衡摩擦力时，应将重物用细线通过定滑轮系在小车上B. 平衡摩擦力时，应将纸带连接在小车上并穿过打点计时器C. 每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力D. 实验时，应先放开小车，后接通电源2表中是该实验所记录的局部数据.组别小车质量n/kg受力F/N加速度a/m s一210.50.2520.5031.0041.051.5假设利用1、2、3三组数据探究加速度与受力的关系，那么 2、3组数据中物体的质量 分别为、;假设利用3、4、5三组数据探究加速度与物体质量的关系，那么4、5组数据中物体所受的力分别为 、

6、.7. 2021-2021学年甘肃省武威十八中高三上期末力学中很多实验都有相通之 处，如图1所示的实验装置就可完成验证牛顿第二定律等多个实验。1用如下列图装置完成的以下实验中不需要平衡摩擦力的是 。A. 探究动能定理B. 测定匀变速直线运动的加速度C. 验证牛顿第二定律D. 测定动摩擦因数2某同学用此装置来探究加速度与力、质量的关系，小车及车内砝码总质量为 M 小吊盘及盘内砝码总质量为 m利用纸带求出的加速度为a,那么当M与m的关系满足时，可认为轻绳对小车的拉力大小等于小吊盘及盘内砝码的总重力。3该同学在保持小车及车内砝码总质量 M定的条件下，探究加速度a与所受外力F的关系，由于没有平衡摩擦力

7、，得到的 aF图线应为图2中的<AbCL團28. 在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系的实验中，某小组设计了如图4-2-9所示的实验装置.jti-in图 4-2-9(1) 由于滑块M与轨道间有气垫，所以M受到的阻力极小，可以忽略不计.实验前需 要调整气垫导轨底座使之水平，利用现有器材如何判断导轨是否水平；(2) 为了使钩码所受的重力等于使滑块做匀加速运动的力，要求所挂钩码的质量m与滑块的质量M应满足什么关系？(3) 实验中获得的数据如下表所示：0.004 kg，两光电门之间的距离 x = 0.500 m次数12345Mkg0.4400.6600.8801.1001.3201 - M(

8、kg)2.2731.5151.1360.9090.7580.8920.7460.6410.5890.553vi/(m s-1)642200.9060.8230.762V2/(m s-1)1.2731.056858a/(m 2)0.8250.5570.4110.3310.276试根据表中所给的数据，在如图4-2-10所示的坐标系中先标出各坐标轴所表示的合 适的物理量及标度，然后作出相关图象.4 .L h i44 4F P卡旷4ri-i- ti-i-rri-ffir LI - +F十 亠J.-33TC4-1T ILQ： + fc-M- t r n Jroi: «IM4 TOTZC I w

9、 ni t:QI 宀百 Fl T二-EH 豈;-hbiF2'irinf44LUn-LM J ；UM亠-i- * 1"lF Tf+ r- Mr rT", , y厂厂tTT 1-f- 1応 习 4 A+ R-H-JEQ14 mLIT T Oil HI*TM *7QI+7M图 4-2-10进而完成探究在相同力的作用下，物体的加速度与滑块质量的关系参考答案1. 【解析】牵引小车加速运动的重物为钩码，为使小车所受拉力近似等于钩码重力，应保持钩码重力远小于小车重力.据此分析以上4组数据可知，乙同学利用实验数据画出的图象较准确.【答案】乙2. 【解析】1该实验的研究对象是小车，采

10、用控制变量法研究。当质量一定时， 研究小车的加速度和小车所受合力的关系。那么小车的合力怎么改变和测量呢？为 消除摩擦力对实验的影响，可以把木板 D的右端适当垫高，以使小车的重力沿斜面 分力和摩擦力抵消，那么小车的合力就是绳子的拉力。根据牛顿第二定律得：对 m mg-T=ma对 M T=Ma解得：tJ亠兮I当RKVM时，即当砝码和盘的总重力要远小于小车的重力，绳子的拉力近似等于砝 码和盘的总重力。根据牛顿第二定律可知mg二Ma解得a=了2从图象2可知，F大于零时，加速度为零，知没有平衡摩擦力，或平衡摩擦力 时长木板的倾角过小。【答案】1m? M a=M 2没有平衡摩擦力或未完全平衡摩擦力3. 【

11、解析】1步骤是为了平衡掉小车与木板、纸带与打点计时器间的摩擦力， 使小车所受的合力等于小盘和砝码的重力. 步骤中，要求小盘和砝码总质量m m远小于小车的质量 M3该实验采用的是控制变量法.【答案】1平衡摩擦力 2远小于3控制变量法4. 【解析】由图可知，本实验存在以下错误： 长木板右端未垫高以平衡摩擦力或没有平衡摩擦力； 错用了直流电源或应该用交流电； 牵引小车的细线与板不平行； 开始实验时，小车离滑轮太近或小车离打点计时器太远、牵引小车的细线太短 ; 钩码不能满足远小于小车质量的条件，应换用砂桶 只说换用桶不给分，必须说明 原因才行【答案】见解析5. 【解析】1甲图象说明在小车的拉力为0时，

12、小车的加速度大于0,说明合外 力大于0,说明平衡摩擦力过度，即把长木板的末端抬得过高了，故A错误，B正确.乙 图象说明在拉力大于0时，小车的加速度为0,说明合外力为0,即没有平衡摩擦力或平衡摩擦力缺乏，也就是没有将长木板的末端抬高或抬高不够， 故C正确，D错误. 每5个点取一个计数点的纸带，相邻的计数点间的时间间隔 T= 0.1 s，根据匀变 m/s= 0.265 m/s.根据匀变速直线运动的推论公式 x= aT2可以求出加速度的大小, 得：X3 X1 = 2a，X4-X2= 2a2T2.为了更加准确地求解加速度，我们对两个加速度取速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度,得：V4 =

13、0.023 9 +0.029 12X 0.1平均值，得：a=知 A °.029 1 +0.023：-0 晋 1 °.°14 1 m心 0.495224X 0.01m/s2.【答案】 1BC20.2650.4956. 【解析】1平衡摩擦力时，是使小车所受重力沿斜面向下的分力与小车向前运 动过程中受到的阻力相等，故应将纸带连接在小车上并穿过打点计时器，但不需要 将重物用细线通过定滑轮系在小车上，所以B对，A错；每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力，C对；实验时，应先接通电源，后放开小车，D错.2假设用1、2、3三组数据探究加速度与受力的关系，需保持小车的质量一定

14、，即1、2、3三组数据中小车质量相等，都为 0.5 kg ;假设利用3、4、5三组数据探究 加速度与物体质量的关系，需保持3、4、5三组数据中小车受到的F相等，都为1.00N.【答案】(1)BC(2)0.5 kg 0.5 kg 1.00 N 1.00 N1在验证牛顿第二定律、探究动能定理实验中，都是让轻绳的拉力充7. 【解析】当小车所受的合外力，所以都需要平衡摩擦力2由牛顿第二定律可知，对小车及车内砝码：T=Ma对整体：mg=m+M a,联立可得T="号？mg所以只有当M? m时，Tmg3没有平衡摩擦力，说明当外力大于最大静摩擦力时，小车才有加速度；D图发生弯曲说明加速度与外力不成正比，即没有满足M? m。【答案】1BD 2M? m 3C7.【解析】1接通气源，将滑块静置于气垫导轨上，假设滑块根本保持静止，那么 说明导轨是水平的或轻推滑块，滑块能做匀速直线运动.m要比M小得很多或m? M 13根据表中的数据