2024-2025學(xué)年新教材高中物理第四章運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系2實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力質(zhì)量的關(guān)系練習(xí)含解析新人教版必修第一冊(cè)

PAGE6-第2節(jié)試驗(yàn):探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系考點(diǎn)1試驗(yàn)原理與方法1.(山東煙臺(tái)2024高一檢測(cè))(多選)在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”試驗(yàn)中,關(guān)于小車所受的合力,下列敘述中正確的是()。A.小車所受的合力就是所掛小盤和砝碼的重力B.小車所受的合力的大小等于小盤和砝碼通過(guò)細(xì)繩對(duì)小車施加的拉力C.只有平衡摩擦力之后,小車所受合力才等于細(xì)繩對(duì)小車的拉力D.只有平衡摩擦力之后,且當(dāng)小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤和砝碼的總質(zhì)量時(shí),小車所受合力的大小才可認(rèn)為等于小盤和砝碼的重力大小答案：CD解析：小盤與砝碼的重力不行說(shuō)成是小車所受的合力,A項(xiàng)錯(cuò)誤;由于小車下滑必受摩擦力作用,平衡摩擦力之后(事實(shí)上是Mgsinθ=Ff),小車所受合力才等于細(xì)繩的拉力,B項(xiàng)錯(cuò)誤,C項(xiàng)正確;平衡摩擦力之后,只有當(dāng)小車質(zhì)量M遠(yuǎn)大于小盤與砝碼的總質(zhì)量m(即M?m)時(shí),細(xì)繩中的拉力大小才近似等于小盤和砝碼的重力大小,小車所受合力大小才近似等于小盤和砝碼的重力大小,D項(xiàng)正確。2.在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的試驗(yàn)中,采納如圖4-2-1所示的裝置。圖4-2-1(1)本試驗(yàn)應(yīng)用的試驗(yàn)方法是。

A.限制變量法 B.假設(shè)法C.志向試驗(yàn)法 D.替代法答案：A解析：試驗(yàn)采納了限制變量法,即先保證物體質(zhì)量不變,探討加速度與合力的關(guān)系,再保證物體受力不變,探討加速度與質(zhì)量的關(guān)系。(2)下列說(shuō)法中正確的是。

A.在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí),應(yīng)變更拉力的大小B.在探究加速度與力的關(guān)系時(shí),應(yīng)當(dāng)變更小車的質(zhì)量C.在探究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系時(shí),為了直觀推斷二者間的關(guān)系,應(yīng)作出a-1mD.當(dāng)小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤和砝碼的總質(zhì)量時(shí),才能近似認(rèn)為細(xì)線對(duì)小車的拉力大小等于小盤的和砝碼的總重力大小答案：CD解析：探究a與m的關(guān)系時(shí),保持F不變,變更m大小;探究a與F的關(guān)系時(shí),保持m不變,變更F大小,故A、B錯(cuò)誤。a-1m關(guān)系圖像為過(guò)原點(diǎn)的直線,作出這個(gè)圖像簡(jiǎn)單證明a與m成反比,C正確。只有小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤與砝碼的總質(zhì)量時(shí),小車受到的合力大小才約等于小盤與砝碼的總重力,D3.下面是“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的試驗(yàn)步驟:①用天平測(cè)出小車質(zhì)量M和小盤質(zhì)量m②安裝好打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,在小車上裝好紙帶③調(diào)整長(zhǎng)木板的傾斜程度④在小盤中放入適量的砝碼m1⑤保持小車質(zhì)量肯定時(shí),探究加速度與力的關(guān)系⑥保持小車所受拉力肯定時(shí),探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系(1)步驟③的目的是。

答案：平衡摩擦力解析：步驟③是為了平衡掉小車與木板、紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間的摩擦力。(2)步驟④中,要求小盤和砝碼總質(zhì)量(m+m1)小車質(zhì)量M。

答案：遠(yuǎn)小于解析：步驟④中,要求小盤和砝碼總質(zhì)量(m+m1)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M。(3)步驟⑤和⑥,表明該試驗(yàn)采納的科學(xué)方法是。

答案：限制變量法解析：該試驗(yàn)采納的是限制變量法。4.(湖北武漢二中2024高一月考)在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的試驗(yàn)中,滲透了探討問題的多種科學(xué)方法。(1)試驗(yàn)環(huán)境的等效法:。

答案：平衡摩擦力法解析：由于小車運(yùn)動(dòng)受到摩擦阻力,所以要平衡摩擦力,以減小試驗(yàn)誤差,稱為平衡摩擦力法;(2)試驗(yàn)條件設(shè)計(jì)的科學(xué)方法:。

答案：限制變量法解析：在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時(shí),先保持其中一個(gè)量不變,探究其他兩個(gè)量之間的關(guān)系,稱為限制變量法;(3)試驗(yàn)原理的簡(jiǎn)化:,即當(dāng)小車質(zhì)量M車?m沙時(shí),細(xì)繩對(duì)小車的拉力大小近似等于沙及桶的總重力m沙g。

答案：近似法解析：當(dāng)小車質(zhì)量M車?m沙時(shí),細(xì)繩對(duì)小車的拉力大小近似等于沙及桶的總重力m沙g,稱為近似法;(4)試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的科學(xué)方法:。

答案：圖像法解析：通過(guò)圖像探討試驗(yàn)的結(jié)果,稱為圖像法;(5)由a-M車圖像轉(zhuǎn)化為a-1M車圖像,所用的科學(xué)方法:答案：化曲為直法解析：在作圖時(shí),由a-M車圖像轉(zhuǎn)化為a-1M車圖像,使圖線由曲線轉(zhuǎn)化為直線(以上各題均選填“志向試驗(yàn)法”“圖像法”“平衡摩擦力法”“化曲為直法”“限制變量法”或“近似法”)考點(diǎn)2數(shù)據(jù)記錄與處理、試驗(yàn)結(jié)論5.(多選)甲、乙、丙、丁四位同學(xué)在做“探究加速度與物體質(zhì)量、力的關(guān)系”的試驗(yàn)時(shí)(運(yùn)用如圖4-2-2所示的裝置),設(shè)小車和車上砝碼的總質(zhì)量為M,小盤及盤中砝碼的總質(zhì)量為m,分別得出如圖4-2-3中甲、乙、丙、丁四個(gè)圖像,其中圖甲、乙、丙是a-F圖像,圖丁是a-1M圖像,則下列說(shuō)法正確的是()圖4-2-2圖4-2-3A.甲和乙較好地把握了試驗(yàn)條件M遠(yuǎn)大于mB.丙和丁沒有把握好試驗(yàn)條件M遠(yuǎn)大于mC.甲同學(xué)長(zhǎng)木板的傾角太大,而乙同學(xué)長(zhǎng)木板的傾角太小D.甲、乙、丙三位同學(xué)中,丙同學(xué)較好地完成了平衡摩擦力的操作答案：AD解析：因?yàn)轭}圖甲和乙中都是直線,丙、丁中在a較小時(shí),圖線也是直線,說(shuō)明滿意小車質(zhì)量和車上砝碼的總質(zhì)量之和M遠(yuǎn)大于小盤及盤中砝碼的總質(zhì)量m;題圖丙經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn),說(shuō)明平衡摩擦力比較到位。由題圖甲可知,甲同學(xué)平衡摩擦力不夠或沒有平衡摩擦力,即木板傾角太小,由題圖乙可知,乙同學(xué)平衡摩擦力過(guò)度,即木板傾角太大。6.(江蘇南京2024高一質(zhì)檢)如圖4-2-4所示的試驗(yàn)裝置可以探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系,小車上固定一個(gè)盒子,盒子內(nèi)盛有沙子。沙桶的總質(zhì)量(包括桶以及桶內(nèi)沙子質(zhì)量)記為m,小車的總質(zhì)量(包括車、盒子及盒內(nèi)沙子質(zhì)量)記為M。圖4-2-4(1)驗(yàn)證在質(zhì)量不變的狀況下,加速度與合外力成正比:從盒子中取出一些沙子,裝入沙桶中,稱量并記錄沙桶的總重力mg,將該力視為合外力F,對(duì)應(yīng)的加速度a則從打下的紙帶中計(jì)算得出。多次變更合外力F的大小,每次都會(huì)得到一個(gè)相應(yīng)的加速度。本次試驗(yàn)中,桶內(nèi)的沙子取自小車中,故系統(tǒng)的總質(zhì)量不變。以合外力F為橫軸,以加速度a為縱軸,畫出a-F圖像,圖像是一條過(guò)原點(diǎn)的直線。①a-F圖像斜率的物理意義是。

②你認(rèn)為把沙桶的總重力mg當(dāng)成合外力F是否合理?答:。(填“合理”或“不合理”)

③本次試驗(yàn)中,是否應(yīng)當(dāng)滿意M?m這樣的條件?答:(填“是”或“否”);理由是

。答案：①1M+m②合理③否因?yàn)樵囼?yàn)的探討對(duì)象是整個(gè)系統(tǒng),系統(tǒng)受到的合外力就等于解析：將盒內(nèi)的沙子轉(zhuǎn)移到桶中,就保證了M+m不變,即系統(tǒng)的總質(zhì)量不變,探討對(duì)象是整個(gè)系統(tǒng),a=F合M+m=mgM+m,可見a-F圖像斜率的物理意義是1M+m(2)驗(yàn)證在合外力不變的狀況下,加速度與質(zhì)量成反比:保持桶內(nèi)沙子質(zhì)量m不變,在盒子內(nèi)添加或去掉一些沙子,驗(yàn)證加速度與質(zhì)量的關(guān)系。本次試驗(yàn)中,桶內(nèi)的沙子總質(zhì)量不變,故系統(tǒng)所受的合外力不變。用圖像法處理數(shù)據(jù)時(shí),以加速度a為縱軸,應(yīng)當(dāng)以的倒數(shù)為橫軸。答案：M+m解析：向盒子內(nèi)添加或去掉部分沙子,是變更系統(tǒng)的總質(zhì)量M+m,而系統(tǒng)的合外力仍等于所懸掛沙桶的重力mg,保證了合外力不變。7.(浙江杭州學(xué)軍中學(xué)2024調(diào)研)為了探究“加速度與力的關(guān)系”,一同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖4-2-5所示的試驗(yàn)裝置,其中M為帶滑輪的小車的質(zhì)量,m為沙和沙桶的總質(zhì)量。(滑輪的質(zhì)量不計(jì))圖4-2-5(1)試驗(yàn)時(shí),肯定要進(jìn)行的操作是。(填選項(xiàng)前的字母)A.用天平測(cè)出沙和沙桶的質(zhì)量B.將帶滑輪的長(zhǎng)木板左端墊高,以平衡摩擦力C.小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,先接通電源,再釋放小車,打出一條紙帶,同時(shí)記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)D.變更沙和沙桶的質(zhì)量,打出幾條紙帶E.為減小誤差,試驗(yàn)中肯定要保證沙和沙桶的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M答案：BCD解析：小車上是動(dòng)滑輪,因此小車所受拉力總為彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的2倍,故A、E項(xiàng)多余。(2)該同學(xué)在試驗(yàn)中得到如圖4-2-6所示的一條紙帶,且相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有一個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)沒有畫出,已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接溝通電源的頻率f=50Hz。依據(jù)紙帶上顯示的相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離,可求出小車的加速度a=m/s2。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

圖4-2-6圖4-2-7答案：1.50解析：由x36-x03=a(3T)2,且T=0.02×2s,解得a=1.50m/s2。(3)以小車所受的拉力F(彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的兩倍)為橫坐標(biāo),加速度a為縱坐標(biāo),畫出的a-F圖像如圖4-2-7所示。請(qǐng)回答下