2021-2022高中物理人教版必修1作业：第四章第2节实验：探究加速度与力、质量的关系3含解析

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实验：探究加速度与力、质量的关系

1.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,采用如图所示的实验装置。

(1)本实验采用的实验方法是(　　)

A.控制变量法　　　　　 B.理想实验法

C.等效替代法 D.实验推理法

(2)下列说法中正确的是(　　)

A.在探究加速度与质量的关系时,应该改变拉力的大小

B.在探究加速度与外力的关系时,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,为了直观判断二者的关系,应作出 a - 图像

D.当小车的质量远小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

【解析】(1)选A。该实验是探究加速度与力、质量的关系,研究三者关系必须运用控制变量

法,故A正确,B、C、D错误。(2)选C。该实验采用的是控制变量法,即保持一个量不变,研究

其他两个量之间的关系,在探究加速度与质量的关系时,应保持拉力的大小不变,故A错误;在

探究加速度与外力的关系时,应保持小车的质量不变,故B错误;要直观地反映两个量之间的

关系,可以通过作图来解决,但是只有作出一条直线,才可以直观地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 a - 图像,故C正

确;设小车的质量为 M,砝码盘和砝码的质量为 m,只有 M≫m时才可以认为绳对小车的拉力 F

大小等于盘和盘中砝码的重力 mg,故D错误。

答案：(1)A　(2)C

2.用如图所示的装置研究在作用力 F一定时,小车的加速度 a与小车质量 M的关系,某位同学

设计的实验步骤如下：

A.用天平称出小车和小桶及内部所装砂子的质量

B.按图示安装好实验器材

C.把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂砂桶

D.将电磁打点计时器接在 6V 电压的蓄电池上,接通电源,放开小车,打点计时器在纸带上打下

一系列点,并在纸带上标明小车的质量

E.保持小桶及内部砂子的质量不变,增加小车上的砝码个数,并记录每次增加后的 M值,重复

上述实验

F.分析每条纸带,测量并计算出加速度的值

G.作a -M 关系图像,并由图像确定 a与M的关系

(1)该同学漏掉的重要实验步骤是　　　　　　　　,该步骤应排在　　　　步实验之后。

(2) 在上述步骤中,有错误的是　　　　　　　,应把　　　　　　　　　　改为

。

(3)在上述步骤中,处理不恰当的是　　　　,应把　　　　改为　　　　。

【解析】实验中把小桶及其中砂子的重力看作与小车所受拉力大小相等,没有考虑摩擦力,故

在悬挂砂桶前必须平衡摩擦力。电磁打点计时器接在 6V 电压的蓄电池上时不能打点,必须

接在 6V 以下交流电压的学生电源上。作 a -M 关系图像,得到的是双曲线的一支,很难做出正

确的判断,必须“化曲为直”,改作 a - 关系图像。

答案：(1)平衡摩擦力　B　(2)D　6V 电压的蓄电池

6V 以下交流电压的学生电源　(3)G　a -M　a -

3. (1)在探究加速度与力、质量关系的实验中,以下操作正确的是(　　)

A.平衡摩擦力时,应将重物用细线通过定滑轮系在小车上

B.平衡摩擦力时,应将纸带连接在小车上并穿过打点计时器

C.每次改变小车的质量时,不需要重新平衡摩擦力

D.实验时,应先放开小车,后接通电源

(2)表中是该实验所记录的部分数据。

组别小车质量 m/kg 受力 F/N 加速度 a/(m·s-2)

1 0.5 0.25

2 0.50

3 1.00

4 1.0

5 1.5

若利用 1、2、3三组数据探究加速度与受力的关系,则2、3组数据中物体的质量分别为

、　　　　;若利用 3、4、5三组数据探究加速度与物体质量的关系,则4、5组数据中物体

所受的力分别为　　　　、　　　　。

【解析】(1)平衡摩擦力时,是使小车所受重力沿斜面向下的分力与小车向前运动过程中受到

的阻力相等,故应将纸带连接在小车上并穿过打点计时器,但不需要将重物用细线通过定滑轮

系在小车上,所以 B对,A 错;每次改变小车的质量时,不需要重新平衡摩擦力,C 对;实验时,应先

接通电源,后放开小车,D 错。

(2)若用 1、2、3三组数据探究加速度与受力的关系,需保持小车的质量一定,即1、2、3三组

数据中小车质量相等,都为 0.5kg;若利用 3、4、5三组数据探究加速度与物体质量的关系,需

保持 3、4、5三组数据中小车受到的拉力 F相等,都为 1.00N。

答案：(1)B、C　(2)0.5kg　0.5kg　1.00N　1.00N

4.图甲为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图。砂和砂桶的总质量为 m,小车和砝码的

总质量为 M。实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小。

(1)实验中,为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力,先调节长木板一端滑轮的高度,

使细线与长木板平行。接下来还需要进行的一项操作是(　　)

A.将长木板水平放置,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,给打点计时器通电,调节 m的

大小,使小车在砂和砂桶的牵引下运动,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动

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