高中物理专题4.2实验探究加速度与力质量的关系测基础版解析版新人教版.docx

4.2 实验 探究加速度与力、质量的关系一、实验题（每题10分，共60分）1 在做“探究加速度与力、质量关系”的实验时，采用如图所示的实验装置，让重物通过轻绳拖动小车在长木板上做匀加速直线运动其中小车质量用M表示，重物质量用m表示，加速度用a表示（1）实验时需要将长木板的一端垫起适当的高度，这样做是为了消除的影响，使小车所受合外力F等于绳对小车的拉力（2）实验中由于绳对小车的拉力（选填“大于”、“等于”、“小于”）重物所受的重力，会给实验带来系统误差为减小此误差，实验中要对小车质量M和重物质量m进行选取，以下四组数据中最合理的一组是（填写相应序号）M=200g，m=40g、60g、80g、100g、120g、140gM=200g，m=30g、35g、40g、45g、50g、55gM=400g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120gM=400g，m=10g、15g、20g、25g、30g、35g（3）实验中某同学先保持重物质量m不变，改变小车质量M，测出了相应的加速度a为便于得到a与M的关系，他采用图象法处理数据，你建议他做a与的图象【答案】（1）摩擦力；（2）小于；（3）1/M。【解析】（1）由于摩擦力的存在，使得重物对小车的力不等于外力，故需要用小车的重力平衡掉摩擦力，所以需要将长木板的一端垫起适当的高度；（2）当重物拉小车加速运动时，重物会加速向下，所以重物受到的拉力小于重力；要使误差减小，应该让Mm，故选项第数据较好；（3）当F不变时，a与M成反比，为了容易看出a与M的这种关系，只要做出a与1/M成正比就可以知道a与M是否成反比了。2 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，其中为两个光电门，它们与数学计时器相连，当滑行器通过光电门时，光束被遮挡的时间，都可以被测量并记录，滑行器连同上面固定的一条形遮光片的总质量为M，挡光片宽度为D，光电门距离为x，牵引砝码的质量为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=0.4kg，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、 B、 C、 D、（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，、D、x表示）【答案】（1）取下牵引砝码，滑行器放在任意位置都不动，（2）D（3）【名师点睛】解决本题的关键理解实验的原理，知道当m的质量远小于M的质量，m的重力可以认为等于M所受的合力3 在探究加速度与力、质量关系的实验中，（1）某同学保持小车合力不变改变小车质量M，作出的a关系图象如右图所示从图象可以看出，作用在小车上的恒力F=_N，当小车的质量为M=5 kg时，它的加速度a=_m/s2.（2）如图（a），甲同学根据测量数据画出aF图线，表明实验存在的问题是_ _ _（3）乙、丙同学用同一装置实验，画出了各自得到的aF图线如图 （b）所示，说明两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同？并比较其大小【答案】（1）2.5 0.5 ；（2）未平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够；（3）质量不同 M乙M丙4某同学利用如图14所示的实验装置，探究小车的加速度和它所受拉力的关系。（1）除备有4个50g钩码外，另有下列实验器材备选：A质量为300g的小车 B质量为2kg的小车C输出电压46V的直流电源 D输出电压46V的交流电源为保证实验成功，选用的实验小车应为 ，电源应为 。（填字母代号）（2）某同学正确选择实验器材后，通过实验得到如图所示的图象，造成图线未过坐标原点的原因是 。【答案】（1）B，D；（2）平衡摩擦力时，木板倾角过大。5 图为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置示意图。实验小组利用此装置来探究：在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系。图中打点计时器的电源为50 Hz的交流电源。本实验应用的实验方法是_A控制变量法 B理想实验法下列说法中正确的是_A在探究加速度与质量的关系时，应改变拉力的大小B在探究加速度与力的关系时，应该改变小车的质量C在探究加速度a与质量m的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出am图象D当小车的质量远大于砝码盘和砝码的总质量时，才能近似认为细线对小车的拉力大小等于砝码盘和砝码的总重力大小下图是试验中得到的一条纸带，两个相邻计数点的间距为s1、s2。由图可读出s1 cm，由此求得加速度的大小 a m/s2。（保留小数点后两位有效数字）右图为实验小组以细线对小车的拉力F为横坐标，小车的加速度a为纵坐标，在坐标纸上作出aF关系图线。图线不过原点的主要原因是平衡摩擦力时长木板的倾角 （填“过大”或“过小”）。【答案】A D2.35-2.40cm1.26-1.31m/s2过小由图示纸带可知，计数点间的时间间隔，由得：加速度；遗漏了平衡摩擦力这一步骤或者平衡摩擦力角度过小，则会出现外力即砝码盘上有一定砝码时，小车才会运动的现象，即横截距不为零，即图示现象，所以原因为平衡摩擦力角度过小，【名师点睛】明确实验原理是解决有关实验问题的关键在验证牛顿第二定律实验中，注意以下几点：（1）平衡摩擦力，这样绳子拉力才为合力；（2）满足砝码（连同砝码盘）质量远小于小车的质量，这样绳子拉力才近似等于砝码（连同砝码盘）的重力；（3）用“二分法”求出小车的加速度 6 某同学利用图（a）所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图，如图（b）所示。实验中小车（含发射器）的质量为200g，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮，小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到。回答下列问题：（1）根据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成 （填“线性”或“非线性”）关系。（2）由图（b）可知，a-m图线不经过原点，可能的原因是 。（3）若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，并直接以钩码所受重力 mg 作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是 ，钩码的质量应满足的条件是 。【答案】（1）非线性；（2）存在摩擦