教科版必修1 探究加速度与力、质量的关系 第1课时 作业.docx

2.探究加速度与力、质量的关系基础巩固1在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,采用的研究方法是()a.理想实验法b.替代法c.控制变量法d.类比法解析在探究加速度与力的关系时,要保持物体的质量不变;同样,在保持拉力不变时,研究加速度与质量的关系,这种研究方法叫控制变量法,控制变量法可以很好地确定几个物理量间的变化关系.选项c正确.答案c2在利用打点计时器“探究加速度与力、质量关系”的实验中,以下做法正确的是()a.平衡摩擦力时,应将重物用细绳通过定滑轮系在小车上b.每次改变小车的质量时,不需要重新平衡摩擦力c.实验时,先放开小车,后接通电源d.“重物的质量远小于小车的质量”这一条件如不满足,对探究过程也不会产生影响解析在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,平衡摩擦力时,小车后面应连接穿过打点计时器的纸带,小车不能挂重物,且平衡摩擦力后,不需要每次实验都平衡摩擦力.选项a错误,选项b正确;实验时应先接通电源,后释放小车,选项c错误;实验中必须满足小车及砝码的质量远大于重物的质量,选项d错误答案b3(多选)根据探究加速度与力的关系的实验数据描绘的a-f图像如图所示,下列说法正确的是()a.三条倾斜直线所对应的小车及砝码的质量相同b.三条倾斜直线所对应的小车及砝码的质量不同c.直线1所对应的小车及砝码的质量最大d.直线3所对应的小车及砝码的质量最大解析由题图可知f相同时,对应的加速度大小为a1a2a3,根据f相同时,加速度与质量成反比,应有m1m2f阻;题图乙与题图甲的原因是相同的;题图丙、丁是由于平衡摩擦力时倾角过小,而使f阻mgsin .所以选项a、d正确.答案ad5关于“探究加速度与力、质量的关系”的实验操作,下列说法符合实际的是()a.通过同时改变小车的质量m及受到的拉力f的研究,能归纳出加速度、力、质量三者之间的关系b.通过保持小车质量不变,只改变小车的拉力的研究,就可以归纳出加速度、力、质量三者之间的关系c.通过保持小车受力不变,只改变小车质量的研究,就可以得出加速度、力、质量三者之间的关系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、力、质量三者之间的关系解析做本实验时采用的是控制变量法.必须控制某一量不变研究加速度与另一量的关系,不能同时改变质量和力,故只有选项d正确.答案d6某同学用如图所示的装置探究加速度a与力f及质量m的关系.实验的研究对象是,电磁打点计时器所用的电源为,除图中画出的器材外,还需要的器材有、.解析低压交流电源是电磁打点计时器的工作电源.天平用来称小车质量,刻度尺用来测量纸带上的点间距离.答案小车低压交流电源天平刻度尺7在研究加速度与质量的关系时,为什么要以1m为横坐标、加速度a为纵坐标描绘a- 1m图像,而不是描绘a- m 图像?解析根据我们的经验,在相同力的作用下,质量m越大,加速度a越小.这可能是“a与m成反比”,但也可能是“a与m2成反比”,甚至可能是更复杂的关系.我们应从最简单的情况入手,检验是否“a与m成反比”.实际上“a与m成反比”就是“a与1m成正比”,如果以1m为横坐标、加速度a为纵坐标建立坐标系,根据a- 1m图像是不是过原点的直线,就能判断加速度a是不是与质量m成反比.当然,检查a- m图像是不是双曲线,也能判断它们之间是不是反比例关系,但检查这条曲线是不是双曲线并不容易,而采用a- 1m图像检查图线是不是过原点的倾斜直线,就直观多了.所以,在研究加速度与质量的关系时,要描绘a- 1m图像,而不是描绘a- m图像.答案见解析能力提升1在平直路面上匀速行驶的洒水车,所受阻力与车重成正比.设洒水车的牵引力保持不变,则洒水车开始洒水后,它的运动情况将是()a.继续做匀速运动b.变为做匀加速运动c.变为做变加速运动d.变为做匀减速运动解析洒水车向外洒水后其质量逐渐减小,所受阻力逐渐减小,合力越来越大,则加速度越来越大,洒水车做变加速运动.答案c2(多选)甲、乙、丙、丁四位同学在做探究加速度与物体质量、力的关系的实验时(使用如图所示的装置),设小车和车上砝码的总质量为m,小盘及盘中砝码的总质量为m,分别得出如下图中甲、乙、丙、丁四个图像,其中甲、乙、丙是a-f图像,丁是a- 1m图像,则下列说法正确的是()a.甲和乙较好地把握了实验条件m远大于mb.丙和丁没有把握好实验条件m远大于mc.甲同学长木板的倾角太大,而乙同学长木板的倾角太小d.甲、乙、丙三位同学中,丙同学较好地完成了平衡摩擦力的操作解析题图甲和题图乙都是直线,说明满足小车和车上砝码的总质量m远远大于小盘及盘中砝码的总质量m,选项a正确;而丙和丁则没有把握好此条件,故图线出现弯曲,选项b正确;甲、乙、丙只有丙图线过原点,说明只有丙较好地完成了平衡摩擦力的操作,选项d正确;题图甲横轴有截距,即f为某一值时才开始有加速度,说明长木板倾角太小没有很好地平衡摩擦力,而题图乙纵轴有截距说明长木板倾角太大,平衡摩擦力过度,选项c错误.答案abd3某同学用如图所示的装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验,当小车的质量一定时,测得小车的加速度a与拉力f的数据如下表所示.f/n0.200.300.400.500.60a/(ms-2)0.100.230.270.400.49(1)根据表中数据,在如图所示坐标系中作出a-f图像;(2)(1)中所作图像是否过原点?.若不过原点,其原因是;(3)由图像可得出的结论是.解析(1)以表中的数据为坐标,描点作图,得到如图所示的图线.(2)由图像可知,图线不过原点,当细线的拉力增大到一定数值时才产生加速度,说明没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够.(3)所有点大致分布在一条直线上,所画的图线接近原点,因此可以认为a与f成正比.答案(1)见解析图(2)图像不过原点没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够(3)在物体质量一定时,a与f成正比4(2016全国丙)图(a)某物理课外小组利用图(a)中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系.图中,置于实验台上的长木板水平放置,其右端固定一轻滑轮:轻绳跨过滑轮,一端与放在木板上的小滑车相连,另一端可悬挂钩码.本实验中可用的钩码共有n=5个,每个质量均为0.010 kg.实验步骤如下:(1)将5个钩码全部放入小车中,在长木板左下方垫上适当厚度的小物块,使小车(和钩码)可以在木板上匀速下滑.(2)将n(依次取n=1,2,3,4,5)个钩码挂在轻绳右端,其余n-n个钩码仍留在小车内;用手按住小车并使轻绳与木板平行.释放小车,同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移x,绘制x-t图像,经数据处理后可得到相应的加速度a.(3)对应于不同的n的a值见下表.n=2时的x-t图像如图(b)所示:由图(b)求出此时小车的加速度(保留2位有效数字),将结果填入下表.n12345a/(ms-2)0.200.580.781.00(4)利用表中的数据在图(c)中补齐数据点,并作出a-n图像.从图像可以看出:当物体质量一定时,物体的加速度与其所受的合外力成正比.图(b)图(c)(5)利用a-n图像求得小车(空载)的质量为 kg(保留2位有效数字,重力加速度g取9.8 ms-2).(6)若以“保持木板水平”来代替步骤(1),下列说法正确的是(填入正确选项前的标号).a.a-n图线不再是直线b.a-n图线仍是直线,但该直线不过原点c.a-n图线仍是直线,但该直线的斜率变大解析(3)小滑车释放后做初速度为零的匀加速直线运动,满足x=12at2由图(b)知,当x=0.8 m时,t=2.00 s,代入式解得a=0.40 m/s2(4)描点作a-n图线,如图所示:(5)对钩码与小滑车组成的系统有nmg=(m+5m)a代入数据解得a=mgm+5mn=0.1nm+0.05kgn由图像知k=15,故0.1m+0.05=15,解得m=0.45 kg.(6)若木板保持水平,则对系统由牛顿第二定律得nmg-m+(n-n)mg=(m+nm)aa=(1+)mgm+nmn-g=(1+)mgm+5mn-g.由此知图线不过原点,且斜率增大,故b、c选项正确.答案(3)0.40(0.370.49均对)(4)a-n图线见解析(5)0.45(0.430.47均对)(6)bc甲5“用dis(位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速度与合力的关系”的实验装置如图甲所示.(1)在该实验中必须采用控制变量法,应保持不变,钩码所受的重力作为,用dis测小车的加速度.乙(2)改变所挂钩码的数量,多次重复测量,在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-f关系图线(如图乙所示).分析此图线的oa段可得出的实验结论是.此图线的ab段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是()a.小车与轨道之间存在摩擦b.导轨保持了水平状态c.所挂钩码的总质量太大d.所用小车的质量太大解析(1)采用控制变量法研究加速度与力的关系时必须保持小车质量不变,才能得出加速度与力的关系.并且用钩码的重力作为小车所受的合力.(2)oa段在实验误差允许范围内,直线是过原点的一条倾斜直线.所以可得出加速度与合力成正比.ab段偏离直线,并且向下偏.当取某一外力f时加速度a的值要比oa直线上的加速度的值偏小,说明钩码的影响不可忽略.没有满足m钩码m车.故选c.答案(1)小车质量合力(2)在误差允许范围内,加速度与合力成正比c6质量相等的两辆小车在不同外力作用下,由静止开始运动,在相同的时间内通过不同的位移,实验数据如下表.小车编号f/nx/cm10.15020.299.5(1)从以上两组数据中可以得出加速度a1与a2之比为多少?(2)从实验的结果得出什么结论?解析由x=12at2可得a1a212,由表中数据可得f1f2=12,由此可知物体质量一定时,加速度与外力成正比.答案(1)12(2)当物体质量一定时,加速度与外力成正比.7为了探究加速度与力的关系,使用如图所示的气垫导轨装置进行实验.其中g1、g2为两个光电门,它们与数字计时器相连,当滑行器通过g1、g2光电门时,光束被遮挡的时间t1、t2都可以被测量并记录,滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为m,挡光片的宽度为d,光电门间的距离为x,牵引钩码的质量为m.回答下列问题:(1)实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉,使气垫导轨水平,在不增加其他仪器的情况下,如何判定调节是否到位?(2)若取m=0.4 kg,改变m的值,进行多次实验,以下m的取值不合适的一个是()a.m1=5 gb.m2=15 gc.m3=40 gd.m4=400 g(3)在此实验中,需要测得每一个牵引力对应的加速度,其中求得的加速度的表达式为.(用t1、t