2020-2021学年高中物理新人教版必修第一册-实验：探究加速度与力、质量的关系-第1课时

2020-2021学年高一物理人教版（2019）必修第一册同步课时作业4.2实验：探究加速度与力、质量的关系1.下列说法中不正确的是()A.在不需要考虑物体本身的大小和形状时,用质点来代替物体的方法是理想模型法B.在推导匀变速直线运动位移公式时,把整个运动过程划分成很多小段,每一小段近似看作匀速直线运动,然后把各小段的位移相加,这里采用了微元法C.牛顿在研究运动和力的关系时,提出了著名的理想斜面实验,该实验运用了理想实验法D.在探究加速度、力、质量三者之间的关系时,先保持质量不变研究加速度与力的关系,再保持力不变研究加速度与质量的关系,该实验运用了控制变量法2.“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示，下列说法正确的是()A.打点计时器应使用低压直流电源B.先接通电源，再释放小车C.将接好纸带的小车停在靠近滑轮处D.每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力3.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与方案，本实验的特点是通过黑板擦控制两小车的启动与停止、将测量两车的加速度转换为测量两车的位移，实验中不需要测量的物理量是()A.小车运动的时间 B.小车通过的位移C.盘和盘中砝码的总质量 D.车和车上重物的总质量4.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，关于平衡摩擦力的说法中正确的是()A.“平衡摩擦力”的本质就是使小车受到的摩擦力为零B.“平衡摩擦力”的本质就是使小车所受的重力沿斜面方向的分力与所受到的摩擦阻力相平衡C.“平衡摩擦力”的目的就是要使小车所受的合力等于所挂砝码通过细绳对小车施加的拉力D.“平衡摩擦力”是否成功，可由小车拖动后由打点计时器打出的纸带上的点迹间距是否均匀而确定5.如图甲所示,将力传感器A固定在光滑水平桌面上,测力端通过轻质水平细绳与滑块相连,滑块放在较长的小车上。传感器与计算机相连接,可获得力随时间变化的规律。一水平轻质细绳跨过光滑的定滑轮,一端连接小车,另一端系砂桶,整个装置开始处于静止状态。在滑块与小车分离前缓慢向砂桶里倒入细砂,力传感器采集的图像如图乙所示,则()A.2.5s前小车做变加速运动B.2.5s前小车所受摩擦力不变C.2.5s后小车做变加速运动(假设细砂仍在加注中)D.2.58后小车所受摩擦力不变6.利用如图甲所示的装置探究“质量一定，加速度与力的关系”实验时，甲同学根据实验数据画出的小车的加速度a和小车所受拉力F的图象如图乙中的直线Ⅰ所示，乙同学画出的图象如图乙中的直线Ⅱ所示．直线Ⅰ、Ⅱ在两个坐标轴上的截距都比较大，明显超出了误差范围，下面关于形成这种状况的解释正确的是()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，把长木板不带滑轮的一端垫得过高了C.实验前乙同学没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够D.乙同学在平衡摩擦力时，把长木板不带滑轮的一端垫得过高了7.图甲是用来探究加速度和力之间关系的实验装置示意图，图乙是其俯视图．两个质量相等的小车，放在水平桌面上，前端各系一条细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘里可放砝码．两个小车通过细线用夹子固定，打开夹子，小盘和砝码牵引小车运动，合上夹子，两小车同时停止．实验中可以通过在小盘中增减砝码来改变小车所受的拉力．为了探究小车的加速度大小和其受力大小之间的关系，下列做法中正确的是()A.同一次实验应在两小盘内放置不同质量的砝码，两小车内也放置不同质量的砝码B.同一次实验应在两小盘内放置不同质量的砝码，两小车内放置相同质量的砝码C.用刻度尺测量两小车通过的位移比为1∶2，可知两车加速度的比为1∶4D.两小车质量相同时与桌面间的摩擦力相同，因此在本实验中可以不考虑摩擦力8.某同学利用如图（a）所示的实验装置验证牛顿第二定律，打点计时器所接交流电的频率为50Hz。实验过程中，该同学均采用正确的实验步骤进行操作。（1）图（b）为该同学在某次实验中得到的一条纸带，两相邻计数点间还有四个点未画出，实验数据如图所示，则打C点时小车的速度大小为________m/s，小车的加速度大小为____________；（结果均保留两位有效数字）（2）在打图（b）所示的纸带时，该同学测得小车的质量为0.929kg，已知当地的重力加速度，则本次实验中所使用的钩码质量为___________g。9.用如图所示的装置研究在作用力F一定时,小车的加速度a与小车质量M的关系,某位同学设计的实验步骤如下:A.用天平称出小车的质量M和小盘(包括其中砝码)的质量m;B.按图装好实验器材;C.把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂砝码盘;D.将电磁打点计时器接在6V电压的蓄电池上,接通电源,放开小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,并在纸带上标明小车的质量;E.保持小盘及其中砝码的质量不变,增加小车上的砝码个数,并记录每次增加后的M值,重复上述实验;F.分析每条纸带,测量并计算出加速度的值;G.作关系图像,并由图像确定关系。(1)该同学漏掉的重要实验步骤是________,该步骤应排在_______步骤之后。(2)在上述步骤中,有错误的是_________,应把__________改为_________。(3)在上述步骤中,处理不恰当的是_________,应把___________改为___________。10.—同学用如图甲所示实验装置(打点计时器、纸带图中未画出)探究在水平固定的长木板上物体加速度随着外力变化的关系。分别用不同的重物P挂在光滑的轻质滑轮上,使平行于长木板的细线拉动长木板上的物体A由静止开始加速运动(纸带与打点计时器之间的阻力及空气阻力可忽略)。实验后将物体A换成物体B重做实验,进行数据处理,分别得到了物体的加速度a与轻质弹簧测力计弹力F的关系图像,如图乙中所示。(1)由图甲判断下列说法正确的是_________。A.实验时应先接通打点计时器的电源,后释放重物PB.弹簧测力计的读数F即物体A或B受到的合外力C.实验中物体A或B的质量应远大于重物P的质量D.弹簧测力计的读数始终是重物P的重力的一半(2)该同学实验时将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上,某次得到一条纸带,打出的部分计数点如图丙所示(每相邻两个计数点间还有4个点,图中未画出)。,则小车的加速度________(结果保留两位有效数字)。11.在探究“物体质量一定时加速度与力的关系”的实验中,某兴趣小组对教材介绍的实验方案进行了优化,设计了如图所示的实验装置。其中M为带滑轮的小车的质量,m为砂和砂桶的质量(滑轮质量不计)。(1)依据优化后实验原理图,该实验__________(填“需要”或“不需要”)将带滑轮的长木板右端垫高,以平衡摩擦力；实验中__________(填“一定要”或“不必要”)保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M;(2)该同学在实验中得到如图(a)所示的一条纸带(两计数点间还有四个点没有画出),已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电,根据纸带可求出小车的加速度为_________(结果保留三位有效数字)。(3)如图(b)所示,以弹簧测力计的示数F为横坐标,加速度为纵坐标,画出的图像是一条直线,可得到小车的加速度与合外力成_______比。12.“用DIS研究加速度与力的关系”的实验装置如图(a)所示,通过改变悬挂的重物,多次测量,可得滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系图像。他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验,得到了两条图线,如图(b)所示。(1)图线________是在轨道左侧抬高成为斜面的情况下得到的(选填“①”或“②”)。(2)王铭同学做实验时,下列说法正确的是______。A.重物的质量应远小于滑块和位移传感器发射部分的总质量MB.重物的质量可以不必远小于滑块和位移传感器发射部分的总质量MC.力传感器的拉力大小等于重物的重力大小

答案以及解析1.答案：C解析：质点是理想化模型,在不需要考虑物体本身的大小和形状时,用质点来代替物体的方法是理想模型法,故A正确;在推导匀变速直线运动位移公式时,把整个运动过程划分成很多小段,每一小段近似看作匀速直线运动,然后把各小段的位移相加,物理学中把这种研究方法叫作“微元法”,故B正确;伽利略根据理想斜面实验将可靠的事实和理论结合起来,提出力不是维持物体运动的原因,而不是牛顿,故C不正确;在探究加速度、力、质量三者之间的关系时,先保持质不变研究加速度与力的关系,再保持力不变研究加速度与质量的关系,该实验运用了控制变量法,故D正确。要求选不正确的,故选C。2.答案：B解析：打点计时器应使用交流电源，故A错误；实验中要先接通电源，然后释放小车，故B正确；将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处，故C错误；每次改变小车质量时，不需要重新平衡摩擦力，故D错误．故选B3.答案：A解析：本实验的特点是通过黑板擦控制两小车的启动与停止，即两小车同时启动、同时停止，所用时间完全相同，故不用测量小车运动的时间，将测量两车的加速度转换为测量两车的位移，即该实验需要测量两车的位移，在初速度为零的匀变速直线运动中有，若运动时间相等，则位移与加速度成正比，小车的加速度之比；要达到实验目的，还需测量的物理量是两组砝码和盘的总重量(质量)以及小车和车上重物的总质量，A正确，B、C、D错误．4.答案：BCD解析：小车所受的摩擦力不可避免，平衡摩擦力的本质就是使小车的重力沿斜面方向的分力与小车所受的阻力相平衡，A错误，B正确；其目的是使小车所受的合力等于细绳对小车的拉力，C正确；恰好平衡摩擦力时，小车拖动纸带，不给小车提供拉力，给小车一个初速度，小车做匀速直线运动，由打点计时器打出的纸带点迹间距应该是均匀的，D正确．5.答案：CD解析：由题图乙分析可知,2.5s前整个装置处于静止状态,小车受静摩擦力,且静摩擦力在变化,故A、B错误;2.5s后滑块开始滑动,小车受滑动摩擦力,且大小不变,而由于砂桶质量不断增大,小车所受细绳的拉力不断增大,所以小车做变加速运动,故C、D正确。6.答案：BC解析：图线Ⅰ表明不对小车施加拉力小车就有加速度，说明平衡摩擦力过度，即把长木板不带滑轮的一端垫得过高了，A错误，B正确；图线Ⅱ表明对小车施加的拉力达到一定程度后，小车才加速运动，说明没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不够，C正确，D错误．7.答案：BD解析：本实验用来探究加速度和力之间的关系，所以应保证小车的质量不变，即两小车内放置相同质量的砝码．通过两小盘内放置不同质量的砝码使力F不同，A错误，B正确；由于两小车质量总是相同，则与桌面间的摩擦力相同，因此在本实验中可以不考虑摩擦力，D正确；由，可得两车位移比为1∶2时加速度比为1∶2，C错误．8.答案：（1）0.60；0.51（2）51解析：（1）由于小车做匀加速直线运动，而C点为两点的时间中点，所以，代入数据可解得，由逐差法可知，代入数据可解得；（2）设轻绳对小车的拉力为T，钩码质量为m，小车质量为M，则由牛顿第二定律可得，，两式联立可得，代入数据可解得。9.答案：(1)平衡摩擦力;B(2)步骤D;蓄电池;交流学生电源(3)步骤G;关系图像;关系图像解析：实验中把砝码及盘的重力看作与小车所受合力大小相等,没有考虑摩擦力,故必须平衡摩擦力。电磁打点计时器接在6V电压的蓄电池上将无法工作,必须接在4~6V的交流学生电源上。作关系图像,得到的是曲线,很难做出正确的判断,必须“化曲为直”,改作关系图像。10.答案：(1)A(2)0.79解析：(1)实验时应先接通打点计时器的电源,后释放重物P,故A正确;弹簧测力计示数即细线的拉力,但A或B还受木板的摩擦力,故B错误;本实验中细线的拉力可直接通过弹簧测力计读出,所以不要求物体A或B的质量远大于重物P的质量,故C错误;只有当P处于平衡状态时,弹簧测力计的读数才是重物P的重力的一半,故D错误。(2)交流电源的频率为50Hz,所以打点周期为0.02s,每相邻两个计数点间还有4个点,图中未画出,所以相邻计数点的时间间隔,利用逐差法可知,,代入数据可得:。11.答案：(1)需要;不必要(2)0.478(3)正解析：(1)依据优化后实验原理图,该实验需要将带滑轮的长木板右端垫高,以平衡摩擦力,这样才能使得弹簧测力计的拉力的2倍等于小车的合外力;由于有弹簧测力计测量拉力的大小,则实验中不必要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M;(2)频率为50Hz,则周期为0.02s,由于两计数点间还有四个点没有画出,所以相邻计数点的时间间