1、1 2020 届一轮复习人教版 实验：探究加速度与力、质量的关系 课 时作业 1. 如图所示为某同学所安装的“探究加速度与力的关系”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) 解析： 由题图可知，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，应换用沙桶 (只说换用 桶不 给分，必须说明原
2、因才行 ) 答案： (1)长木板右端未垫高以平衡摩擦力 (2)错用了直流电源 (3)牵引小车的细线与板不平行 2 2. 某同学利用如图甲所示的实验装置，探究小车的加速度和它 所受拉力 F 的关系 (1)除备有 4 个 50 g 钩码外，另有下列实验器材备选： A. 质量为 300 g 的小车 B. 质量为 2 kg 的小车 C. 输出电压为 4 6 V 的直流电源 D. 输出电压为 4 6 V 的交流电源 为保证实验成功，选用的实验小车应为 (填 字 母 代 号 ) ，电源应为 (2)某同学正确选择实验器材后， 通过实验得到如图乙所示的 a-F 图象，造成图线未过坐标原点的原因是 . 解析：
3、(1)当 m? M 时，即钩码的总质量 m 远远小于小车和砝码的总质量 M 时，绳子的拉力近似等于钩码的总重力，由题意可知， 选用的实验小车应为质量为 2 kg 的小车，即选 B；电源应为输出电压 4 6 V 的交流电源， 即选 D.(2) 由题图乙可知， a- F 图象不过原点， 在 a 轴上有截距，即 F 0 时有加速度，这是由于在平衡摩擦力时， 木板被垫得太 高，木板倾角过大，平衡摩擦力太过造成的 答案： (1)B D (2)平衡摩擦力时，木板倾角过大 3. 探究加速度与物体质量、物体受力的关系的实验中，某同学 3 用如图甲所示装置进行实验，打点计时器所用电源的频率为 50 Hz， 重
4、物通过跨过滑轮的细线与小车相连 (1)该同学在实验中打出了一条纸带，纸带上 A、 B、 C、 D、 E 这些点 的间距如图乙所示，其中每相邻两点间还有 4 个计时点未画出根 据测量结果计算： 打 C 点时纸带的速度大小为 m/s； 纸带运动的加速度大小为 m/s2(结果保留三位有效数字 ) (2)若该同学平衡好摩擦力后，将 5 个相同的砝码都放在小车上， 然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度， 根据小车的加速度 a 与 砝码盘中砝码总重力 F 的实验数据作出的 a-F 图线来探究加速度与合外力的关系，此实验操作或“不能” )探究加速 度与质量的关系 (填“能” 解析： (
5、1)每相邻两点间还有 4 个点 (图中未画 )， 所以相邻的计数 点间的时间间隔 T 0.1 s， 根据匀变速直线运动中时间中点的速度等 xBD （ 4.38 5.20） 10 2 于该过程中的平均速度，得： v C t BD 0.2 m/s 0.479 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 ， 为 了 更 加 准 确 地 求 解 加 速 度 ， a 4 xCE xAC 4T2 5 （ 5.20 5.99） 10 2（ 3.57 4.38） 10 2 4（ 0.1） 2 m/s2 0 810 m/s2. (2)要 探 究 加 速 度 与 质 量 的 关
6、系 ， 必 须 保 证 合 外 力 一 定 ， 即 盘 中 砝码的重力不变，所以此操作 不能探究加速度与质量的关系 答案： (1) 0.479 0.810 (2)不能 4. 在 “探 究 加 速 度 和 力 、 质 量 的 关 系 ”实 验 中 ， 采 用 如 图 所 示 的装置图进行实验： (1)实验中，需要在木板的右端垫上一个小木块， 其目的 ； (2)在实验操作中，下列说法正确的是 (填序号 ) A. 实验中，若要将砝码 (包括砝码盘 )的重力大小作为小车所受 拉力 F 的大小应让 小车质量远大于砝码 (包括砝码盘 )的重力 B. 实验时，应先放开小车，再接通打点计时器的电源 C每改变一
7、次小车的质量，都 需要改变垫入的小木块的厚度D 先 保 持 小 车 质 量 不 变 ， 研 究 加 速 度 与 力 的 关 系 ； 再 保 持 小 车 受力不变， 研究加速度与质量的关系， 最后归纳出加速度与力、 质量 的关系 (3)如图为研究“在外力一定的条件下，小车的加速度与其质量 的关系”时所得的实验图象，横 坐标 m 为小车上砝码的质量设图 中直线的斜率为 k， 在纵轴上的截距为 b， 若牛顿定 律成立，则小车 6 的质量为 7 解析： (1)实验时，我们认为绳子的拉力是小车受到的合外力， 为达到这个目的， 我们先要将带 有滑轮的木板另一端垫起， 目的是平 衡摩 擦力 (2)把 M 、
8、 m 看成一个整体，根据牛顿第二定律，得 mg (M m)a， 对 M 分析可得绳子的拉力为： F Ma ， 联立解得 F Ma Mmg Mm mg m，知当砝码总质量远小于滑块质量时，滑块所受的拉力等于 1 M 砝码的总重力，所以应满足的条件是砝码的总质量远小于滑块的质量 ， 故 A 正 确 使 用 打 点 计 时 器 时 ， 都 应 该 先 打 开 电 源 ， 后 释 放 纸 带 ， 故 B 错 误 由 于 平 衡 摩 擦 力 之 后 有 Mgsin Mcos， 故 tan ， 与 重 物 的 质 量 无 关 ， 所 以 不 用 再 次 平 衡 摩 擦 力 ， 故 C 错 误 本 实验采用
9、控制变量法， 先保持小车质量不变， 研究加速度与力的关系； 再保 持小车受力不变， 研究加速度与质量的关系， 最后归纳出加速度 与力、质量的关系，故 D 正确 (3)对小车，根据牛顿第二定律，得 F (m M)a 1 1 m M 1 1 a 8 ，变形得 a F 1 1 F ， 在 am 图象中，图线的斜率表示 F ， 则 k F ，在 m 图象中图象 9 k M b 的截距为： F b， 可 得 M Fb k. 答案： (1)平衡摩擦力 (2)AD (3) b 5 为了探究质 量一定时加速度与力的关系，一同学设计了如图 所示的实验装置 其中 M 为带滑轮的小车的质量 (滑轮质量不计 )， m
10、 为沙和沙桶的质量 (1)实 验 时 ， 一 定 要 进 行 的 操 作 是 A用天平测 出沙和沙桶的质量 (填 字 母 代 号 ) B将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力 C 小 车 靠 近 打 点 计 时 器 ， 先 接 通 电 源 ， 再 释 放 小 车 ， 打 出 一 条 纸带，同时记录弹簧测力计的示数 D. 改变沙和沙桶的质量，打出几条纸带 E. 为减小误差， 实验中一定要保证沙和沙桶的质量 m 远小于小 车的 质量 M (2)该同学在实验中得到如图所示的一条纸带 (两相邻计数点间还有两个点没有画出 )，已知 打点计时器采用的是频率为 50 Hz 的交流 电，根据纸带可求出小车的加
11、速度为 m/s2(结 果保留两位 有效数字 ) (3)以弹簧测力计的示数 F 为横坐标，加速度为纵坐标，画出的 a-F 图象是一条直线，图线与横坐标的夹角为 ，求得图线的斜率为 10 k， 则小车的质量为 11 m A 2tan B. 1 tan C k D. 2 k 解析： (1)本题拉力可以由弹簧测力计测出，不需要用天平测出沙和沙桶的质量，也就不需要使小 桶 (包括沙 )的质量远小于车的总质量，故 A、 E 错误；该题是弹簧测力计测出拉力，从而表示小车受到的合外力，故需要将带滑轮的长木板右端垫高，以平 衡摩擦力，同时 保持弹簧测力计及其连接线与长木板平行，故 B 正确；运用打点计时器时，
12、应先接通电源，待打点稳定后再释放纸带，该实验探究加速 度与力和质量的关系，要记录弹簧测力计的示 数，故 C 正确；改变 沙和沙桶质量，即改变拉力的大小，打出几条纸带，研究加速度随 F 变化关系，故 D 正确 (2)由于两计数点间还有两个点没有画出，故两计数点间的时间 间 隔 为 0.06 s， 由 x aT2， 可 得 a |0.038 0.033 0.028| |0.023 0.019 0.014| 90.062 m/s21.3 m/s2； (3)根据牛顿第二定律，得 2F ma， 即 a 2 F ，对 a-F 图来说， 2 2 图象的斜率 k m， 故小车质量为 m k，故 A、 B、C 错误， D 正确 答案： (1)BCD (2)1.3 (3)D
