第二节 实验：探究加速度与力、质量的关系(答案详解)

1、.第二节 实验：探究加速度与力、质量的关系课后练习题一、单项选择题1在“探究加速度与力、质量的关系的实验中，以下做法正确的选项是 A 在用打点计时器打纸带时，应该先放开小车，再接通打点计时器的电源B 在探究加速度与质量的关系时，应该改变拉力F的大小C 在探究加速度与质量的关系时，为了直观判断两者间的关系，应作出a-1m 图象D 在探究加速度与力的关系时，作a-F图象应该用折线将所描的点依次连接【答案】C【解析】A. 实验时应先接通电源然后再放开小车，故A错误；B. 在探究加速度与质量的关系时，应该保持小车的拉力F不变，改变小车的质量，故B错误；C. 要直观的反映两个量之间的关系，可以通过作图来

2、解决。但是只有作出一条直线，才可以直观的反映两个变量之间的关系。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a1/m图象，a1/m图象为过坐标原点的倾斜直线，说明a与1/m成正比，故C正确；D. 在探究加速度与力的关系时，作aF图象应该用平滑的直线将所描的点依次连接，故D错误。应选：C2以下关于“探究加速度与力、质量的关系实验的说法中，正确的选项是A 在探究加速度与质量的关系时，应该改变拉力的大小B 在探究加速度与质量的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出a1m图象C 在探究加速度与力的关系时，只需测量一次，记录一组数据即可D 在探究加速度与力的关系时，作aF图象应该用

3、折线将所描的点依次连接【答案】B【解析】探究加速度与质量的关系时，应该控制力不变，故A错误。在研究两个变量之间的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出直线图形。探究加速度与质量的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出a-1/m图象，故B正确；在探究加速度与力的关系时，需测量至少5次，记录五组数据，画出图象，根据图象探究关系。故C错误。探究加速度与力的关系时，作a-F图象应该将点拟合成一条倾斜的直线。故D错误。应选B。二、实验题3如图甲所示为某同学设计的“探究加速度与物体所受合力F及质量m 的关系实验装置简图，在实验中认为细线对小车拉力F的大小等于砝码和砝码盘的总重力，小车运动的加速度a的大

4、小可由纸带上的点求得。1实验过程中，电火花计时器应接在_填“直流或“交流电源上，连结小车与砝码盘的细线跨过定滑轮，调整定滑轮，使_.2图乙是实验中获取的一条纸带的一部分，其中0、1、2、3、4是计数点，每相邻两计数点间还有4个点图中未标出，计数点间的间隔 如图乙所示，打“3计数点时小车的速度大小为v=_m/s；由纸带求出小车的加速度的大小a=_m/s2。计算结果均保存2位有效数字 3在“探究加速度与力的关系时，保持小车的质量不变，改变砝码盘中砝码的质量，该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F关系图线如图丙所示，该图线不通过坐标原点，原因可能是_【答案】交流；细线与木板平衡；0.26；0.50

5、；平衡摩擦力过度；【解析】1电火花计时器应接在交流电源上调整定滑轮高度，使细线与长木板平行2根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度得：v3x3+x42T=(2.40+2.88)×10-20.2m/s=0.26m/s 根据作差法得：a=x4+x3-x2-x14T2=(2.88+2.40-1.89-1.40)×10-24×0.12=0.50m/s23由图象可知，a-F图象在a轴上有截距，说明没有加力时，物体已经产生了加速度；这是由于平衡摩擦力过度造成的；4在“探究加速度与力、质量的关系实验中A B C D为了验证“加速度与物体质量成反比的猜测，采用图

6、象法处理数据。以下图是四个小组描绘出的不同图象，你觉得可以准确验证上述猜测的图象有_。【答案】BC【解析】假设加速度与物体质量成反比，在a-m图象中应该是双曲线，但是实验得出的各组数据是不是落在同一条双曲线上是不好判断的，但是a-1m的关系是正比例函数，假设画出a-1m图象是过原点的倾斜的直线，那么说明加速度与物体质量成反比，假设画出1a-m图象是过原点的倾斜的直线，那么也能说明加速度与物体质量成反比，应选BC。5如下图是某同学验证牛顿第二定律的实验装置，不计滑轮摩擦阻力以及滑轮与细绳的质量，重力加速度为g。该同学的实验步骤如下：_a将长木板倾斜放置，小车放在长木板上，车上安装-一个挡光片，宽

7、度为d。长木板上固定着两个光电门A和B，间隔 为L，砂桶通过细绳绕过定滑轮与小车相连，细绳与长木板平行；b调整长木板的倾角，使得小车恰好在细绳拉力作用下匀速下滑，测得砂和砂桶的总质量为m0；c某时刻剪断细绳，小车由静止开场加速运动；d测得挡光片通过光电门A的时间为t1，通过光电门B的时间为挡光片t2，小车的质量为m1；e根据以上数据探究牛顿第二定律。1根据以上步骤，以下关于实验过程的表述正确的选项是_。A实验时，先剪断细绳，后接通光电门电源B实验时，剪断细绳小车所受的合外力为m0gC实验过程中，不需要测出斜面的倾角D实验时，应满足砂和砂桶的总质量远小于小车的质量2根据实验数据可得小车的加速度a

8、=_。用步骤中的字母表示3假如要验证牛顿第二定律中加速度与质量成反比的关系，需要保持砂和砂桶的质量不变，更换不同的小车，重复进展步骤b、c、d。假如_在误差允许范围内为定值，就可以说明合外力一定时加速度与质量成反比。用步骤中的字母表示【答案】BC(dt2)2-(dt1)22L m(1t2)2-(1t1)2【解析】1实验时，应先接通光电门，然后再剪断细绳，A错误；剪断细绳之前，小车恰能沿斜面向下做匀速直线运动，受力平衡，小车动力和摩擦阻力的合力应等于m0g，故剪断细绳之后，小车失去平衡，所受合力应为m0g，B正确；斜面的倾角不需要测出，没有质量的特殊限制，CD错误；故本小题选B；2小车通过第一个

9、光电门的瞬时速度大小为v1=dt1，通过第二个光电门的瞬时速度大小为v2=dt2，根据匀变速直线运动速度与位移的关系，可得a=dt22-dt122L；3因为实验中d和L都是常数，所以只要m1t22-1t12在误差允许范围内为定值，就可以说明合外力一定时加速度与质量成反比6某实验小组利用如右图所示的装置探究牛顿第二定律中质量一定时a与F的关系，他们将宽度为d的挡光片固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与砝码盘相连，在程度桌面上的A、B两点各安装一个光电门，记录小车通过A、B时的遮光时间，小车中可以放置砝码。1实验主要步骤如下：用天平测量小车和遮光片的总质量M、砝码盘和盘内砝码的总质量

10、m;用游标卡尺测量挡光片的宽度d；用米尺测量两光电门之间的间隔 s；调整轻滑轮，使细线与木板平行；将木板不带滑轮的一端垫高，以平衡摩擦力，让小车从光电门A的左侧由静止释放；用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间tA和tB；小车右侧通过细线连上砝码盘，盘中放有多个砝码；再次让小车从光电门A的左侧由静止释放，记录遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间tA和tB，利用a=_用d、s、tA和tB表示，求出小车加速度；并记录此时砝码盘及盘内砝码的质量m；将盘中砝码拿出一个放到小车上，再次让小车从光电门A的左侧由静止释放，记录步骤中的时间和质量，重复步骤屡次实验。对小车和砝码及砝码盘组

11、成的系统，合力F= mg，结合上述公式求出的a，得到多组a、F的数据。描点做出a一F的图像，从而得出a与F的关系。2测量d时，某次游标卡尺的示数如右图所示，其读数为_ cm。3以下说法哪一项为哪一项正确的 _A平衡摩擦力时必须将砝码盘通过细线挂在小车上。B假设测得tA =tB，说明摩擦力已平衡好。C为减小误差，应使砝码及砝码盘质量之和远小于小车和车内砝码质量之和。D本实验装置也可以用来验证动能定理。【答案】12sdtB2-dtA20.550cmBD【解析】1遮光片经过光电门A和B的平均速度分别表示AB位置的瞬时速度，vA=dtA；vB=dtB；由速度位移公式可知：a=vB2-vA22s=12s

12、dtB2-dtA2 220等分游标卡尺的精度为0.05mm，主尺读数为0.5cm，游标读数为：10×0.005cm=0.050cm，那么游标卡尺的读数为：0.550cm.3平衡摩擦力时不挂砝码盘，只让小车拖着纸带匀速运动，选项A错误。假设测得tA =tB，说明小车匀速运动，摩擦力已平衡好，选项B正确。本实验没有用砝码盘和盘中砝码的重力代替绳子的拉力，不需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量，故C错误本实验装置也可以用来验证动能定理，选项D正确；应选BD。7某研究性学习小组欲探究光滑斜面上物体下滑的加速度与物体质量及斜面倾角是否有关系实验室提供如下器材：A外表光滑的长木板长度L；

13、B小车；C质量为m的钩码假设干个；D方木块备用于垫木板；E米尺；F秒表。1实验过程：第一步，在保持斜面倾角不变时，探究加速度与质量的关系实验中，通过向小车放入钩码来改变物体质量，只要测出小车由斜面顶端滑至底端用时t， 就可以由公式a =_求出a，某同学记录了数据如下表所示：根据以上信息，我们发现，在实验误差范围内质量改变之后平均下滑时间_填“改变或“不改变，经过分析得出加速度和质量的关系为_第二步，在物体质量不变时，探究加速度与倾角的关系实验中通过改变方木块垫放位置来调整长木板倾角，由于没有量角器，因此通过测量出木板顶端到程度面高度h，求出倾角的正弦值sin=h/L某同学记录了高度h和加速度a

14、的对应值如下表：请先在坐标纸上建立适当的坐标轴后描点作图_，然后根据所作的图线求出当地的重力加速度g=_进一步分析可知，光滑斜面上物体下滑的加速度与倾角的关系为_2该探究小组所采用的探究方法是：_【答案】 2L/t2 不改变 无关 见解析 9.809.83均可 gsin 控制变量法【解析】1小车做初速度为零的匀加速直线运动，根据匀变速直线运动规律，那么有：L=12at2，所以有：a=2Lt2，根据以上信息，我们发现，在实验误差范围内质量改变之后平均下滑时间不改变，经过分析得出加速度与质量的关系为：斜面倾角一定时，加速度与物体质量无关。分别以加速度a为纵轴，sin为横轴，描点作图如下：光滑斜面上

15、物体下滑时的合力是重力沿斜面向下的分力，即F合=mgsin，根据牛顿第二定律得：a=F合/m=gsin，物体的加速度a与斜面倾角的正弦值sin成正比。由上面分析可知：g=asin，可得：g=4.90.50m/s2=9.80m/s2 误差范围内，光滑斜面上物体下滑的加速度等于gsin； 2该探究小组所采用的探究方法是控制变量法。81在“验证力的平行四边形定那么实验中，橡皮条的一端固定在木板上，用两个弹簧测力计把橡皮条的另一端拉到某一位置O点，以下操作正确的选项是_A同一次实验过程中，O点位置允许变动B在实验中，弹簧测力计必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧测力计刻度C实验中，先将其

16、中一个弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一弹簧测力计拉力的大小和方向，把橡皮条的结点拉到O点D实验中把橡皮条的结点拉到O点时，两弹簧之间的夹角应取90°不变，以便于算出合理的大小2在“探究加速度与力质量的关系实验中，某同学通过数据的处理作出了aF图象，如下图，那么图中的直线不过原点的原因是_图中的力F理论上是指_，而实验中却用_表示选填字母符号1分A砂和砂桶的重力 B绳对小车的拉力此图中直线发生弯曲，为了防止直线发生弯曲，在实验中，应使小车的质量要_选填“远大于“远小于或“等于砂和砂桶的总质量请你简要阐述为何“探究加速度与力质量的关系这个中只要满足砂以及砂桶质量远小于小

17、车质量，就可以认为细线拉力近似等于砂以及砂桶重力。_【答案】 B 过度平衡摩擦力，斜面倾角过大 B A 远大于 见解析【解析】A. 要保证两个弹簧秤的拉力与一个弹簧秤的拉力效果一样，橡皮条要沿一样方向伸长量一样，那么O点的位置应固定，故A错误；B. 在实验中，弹簧秤必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧秤的刻线，故B正确；C. 本实验，弹簧秤的拉力应不超过量程，两个弹簧秤拉力的大小没有要求，只要使两次效果一样就行，故C错误；D. 本实验只要使两次效果一样就行，两个弹簧秤拉力的方向没有限制,并非一定要夹角为90不变，故D错误。应选：B2由图可知，拉力为零时加速度不为零，说明平衡摩擦力时斜面倾角

18、过大，平衡过度；图中的力F理论上是指绳对小车的拉力，而实验中却用砂和砂桶的重力表示； 要把砂和砂桶的重力当做绳对小车的拉力，必须满足小车的质量远大砂和砂桶的总质量，此图中直线发生弯曲，说明不满足小车的质量远大砂和砂桶的总质量这个条件。为了防止直线发生弯曲，在实验中，应使小车的质量要远大于砂和砂桶的总质量。设绳子拉力为T，对小车T=Ma，对砂和砂桶mg-T=ma，联立得a=mgM+m，当小车的质量远大砂和砂桶的总质量时，a=mgM，可以认为细线拉力近似等于砂以及砂桶重力。 9某实验小组采用图1所示的装置做“探究加速度与力的关系实验：小车放置在程度放置的长木板上，纸带连接车尾并穿过打点计时器，用来

19、测定小车的加速度a，钩码通过细线对小车的拉力为F。在保持小车质量不变的情况下，改变对小车拉力F的大小，测得小车所受拉力F和加速度a的数据如下表：1在图2中，建立出aF坐标系，根据测得的数据，在图中作出aF关系图线_。2假设要让细线对小车的拉力F为小车受到的合外力，那么实验中的改进措施是_。A更换一块长木板B适当增加小车的质量C适当垫高长木板的右端D适当增加钩码质量3图3是实验中得到的一条已打点的纸带，纸带上的A、B、C、D、E、F、G均为相邻计数点，打点计时器的打点周期为0.02s，相邻两个计数点之间还有4个计时点未标出，由于E、F点打点模糊，只测量标记了AB、BC、CD、DG的间隔 ，根据记

20、录的数据，测得小车运动的加速度大小a=_m/s2，打D点时的速度大小vD=_m/s。以上结果都保存2位有效数字。【答案】C0.400.35【解析】1在aF图象中根据所给的数据描点。用一条直线连接这些点连接时要让尽可能多得点落在直线上,让其它的点尽可能分布在直线的两侧.做出图像如下图：2假设要使作出的aF图线过坐标原点即绳子的拉力就等于小车所受的合外力，故需要平衡摩擦力，其方法是适当垫高长木板的右端。故C正确。应选C.3根据逐差法可知加速度为a=xDG-xAD9T2=0.1230-0.0250-0.0291-0.03299×0.12=0.40m/s2D点的瞬时速度为vD=xAG6T=0

21、.1230+0.0250+0.0291+0.03296×0.1=0.35m/s故答案为：1如下图;2C;30.40；0.3510用电磁打点计时器、程度木板包括定滑轮、小车等器材做“研究小车加速度与质量的关系的实验，如图是某学生做该实验时小车即将释放之前的实验装置图；该图中有4处错误，它们分别是：1_；2_；3_；4_。【答案】程度木板左端未适当垫高来平衡摩擦力电源要用低压交流电源小车应靠近打点计时器连接沙桶的细线通过定滑轮后应与木板平行【解析】由图象可知，实验存在的错误有：1程度木板左端未适当垫高来平衡摩擦力。2电源要用低压交流电源。3小车应靠近打点计时器。4连接沙桶的细线通过定滑轮后应与木板平行。11在“探究加速度与力、质量的关系的实验中，以下做法正确的选项是_