高一物理必修1第四章各节同步检测4-2

2．实验：探究加速度与力、质量的关系基础夯实1．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，渗透了研究问题的多种科学方法：(1)实验环境的等效法：____________________________；(2)实验条件设计的科学方法：______________________；(3)实验原理的简化：____________________，即当小车质量M车≫m沙时，细绳对小车的拉力大小近似等于沙及桶的总重力m沙g；(4)实验数据处理的科学方法：______________________；(5)由a－M车图象转化为a－1M车图象，所用的科学方法：________。(以上各题均选填“理想实验法”、“图象法”、“平衡摩擦力法”、“化曲为直法”、“控制变量法”或“近似法”)答案：(1)平衡摩擦力法(2)控制变量法(3)近似法(4)图象法(5)化曲为直法解析：(1)由于小车运动受到摩擦阻力，所以要进行平衡摩擦力，以减小实验误差，称为平衡摩擦力法；(2)在探究加速度、力与质量三者关系时，先保持其中一个量不变，来探究其他两个量之间的关系，称为控制变量法；(3)当小车质量M车≫m沙时，细绳对小车的拉力大小近似等于沙及桶的总重力m沙g，称为近似法；(4)通过图象研究实验的结果，称为图象法；(5)在作图时，由a－M车图象转化为a－1M车图象，使图线由曲线转化为直线，称为化曲为直法。2．探究加速度与力、质量的关系实验如下：(1)在探究物体的加速度与力的关系时，应保持________不变，分别改变施加在物体上的力F，测出相对应的加速度a。(2)在探究物体的加速度与物体的质量的关系时，应保持________不变，分别改变物体的质量m，测出相应的加速度a。(3)为了更直观地反映物体的加速度a与物体质量m的关系，往往用二者的关系图象表示出来，该关系图象应选用()A．a－m图象B．m－a图象C．a－1m图象D.1m－a图象(4)如果a－1m图象是通过原点的一条直线，则说明()A．物体的加速度a与质量m成正比B．物体的加速度a与质量成反比C．物体的质量m与加速度a成正比D．物体的质量与加速度a成反比(5)如果a－F图象是通过原点的一条直线，说明物体的加速度a与施加在物体上的力成________关系。答案：(1)物体质量m(2)施加在物体的力F(3)C(4)B(5)正比3．(2011·南京高一检测)如图所示是某同学探究加速度与力、质量的关系时，已接通电源正要释放纸带时的情况，请你指出该同学的五个差错；(1)电源________；(2)电磁打点计时器位置________；(3)滑轮位置________；(4)小车位置________；(5)长木板__________________。答案：(1)应用6V交流电源(2)应靠右端(3)应使拉线水平(4)应靠近打点计时器(5)应垫高右端平衡摩擦力解析：探究加速度与力、质量的关系时，电磁打点计时器应使用低压(6V)交流电源，且要固定在长木板无滑轮的一端，即应靠右端；释放纸带时小车应靠近打点计时器；连接小车的细线应保持水平，故应调节滑轮位置使拉线水平；实验时应平衡摩擦力，使小车所受重力沿斜面方向的分力与小车所受摩擦力平衡，故应垫高长木板右端平衡摩擦力。4．(四川巴中市11～12学年高一上学期期末)为了“探究加速度与力、质量的关系”，现提供如图所示实验装置。请思考探究思路并回答下列问题：(1)为了消除小车与水平木板之间摩擦力的影响应采取的做法是________A．将不带滑轮的木板一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动B．将不带滑轮的木板一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动C．将不带滑轮的木板一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动D．将不带滑轮的木板一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀加速运动(2)某学生在平衡摩擦力时，把长木板的一端垫得过高，使得倾角偏大。他所得到的a－F关系是下列的哪根图线？图中a是小车的加速度，F是细线作用于小车的拉力。答：________。(3)消除小车与水平木板之间摩擦力的影响后，可用钩码总重力代替小车所受的拉力，此时钩码质量m与小车总质量M之间满足的关系为________。答案：(1)C(2)C(3)m≪M5．用斜面、小车、砂桶、砝码等器材做“探究加速度与力、质量的关系”实验，下图是实验中一条打点的纸带，相邻记数点的时间间隔为T，且间距s1，s2，s3，…，s6已量出。(1)请写出三个不同的计算加速度的表达式。(2)如图a，甲同学根据测量数据画出a－F图线，表明实验的问题是________。(3)乙、丙同学用同一装置实验，画出了各自得到的a－F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)a＝(s2－s1)/T2；a＝(s4－s1)/3T2；a＝[(s6＋s5＋s4)－(s3＋s2＋s1)]/9T2。(2)没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够。(3)两小车及车上的砝码的质量不同，且M乙M丙。6．在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，计算出各纸带的加速度后，将测得的反映加速度a和F关系的有关资料记录在表一中。将测得的反映加速度a和质量M关系的有关资料记录在表二中。表一a/(m·s－2)1.984.065.958.12F/N1.002.003.004.00表二a/(m·s－2)2.042.663.233.981M/kg－10.500.670.801.00(1)根据表中所列数据，分别画出a－F图象和a－1/M图象。(2)由图象可以判定：当M一定时，a与F的关系为________；当F一定时，a与M的关系为________。(3)由a－F图象可知M＝________。(4)由a－1/M图象可知，F＝________(保留一位有效数字)。答案：(1)a－F图象和a－1/M图象分别如图甲、乙所示。(2)正比关系反比关系(3)0.5kg(4)4N解析：本题主要考查对实验数据的处理和分析，从而得到正确的实验结论，若a与F成正比，a与1/M成正比，那么a－F图象和a－1/M图象都应是一条过原点的直线，同时因实验中不可避免地出现误差，描出的点不在一条直线上是很正常的，连线时应使尽可能多的点在直线上，不在直线上的点应大致对称地分布在直线两侧，离直线较远的点应视为错误数据，不需考虑；另外可以从图象的斜率的物理意义出发求出相应的物理量。能力提升1．(河北正定中学09－10学年高一上学期期末)如图为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速度和力的关系”的实验装置．(1)在该实验中必须采用控制变量法，应保持________不变，用钩码所受的重力作为________，用DIS测小车的加速度。(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(如图所示)。①分析此图线的OA段可得出的实验结论是___________。②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答案：(1)小车质量小车受到的合外力(2)①质量一定时，加速度与合外力成正比②C2．(南京市高一上学期期末)某同学设计了一个“探究加速度与物体所受合力F及质量m的关系”的实验。图示为实验装置简图，A为小车，B为电火花计时器，C为装有砝码的小桶，D为一端带有定滑轮的长方形木板，在实验中认为细绳对小车拉力F等于砝码和小桶的总重量。小车运动加速度a可用纸带上的点求得。(1)关于该实验，下列说法中正确的是()A．打点计时器电源插头接低压直流电源B．为减小小车、纸带受到摩擦力对实验的影响，可以把木板D的右端适当垫高C．若通过作v－t图象求a，则可以更好地减小误差D．本实验采用了控制变量的方法进行探究(2)在“探究加速度与质量的关系”时，保持砝码和小桶质量不变，改变小车质量m，分别测得小车的加速度a与对应的质量m数据如下表：次数12345小车加速度a/m/s－21.251.000.800.500.40小车质量m/kg0.4000.5000.6251.0001.250小车质量的倒2.52.01.61.00.8数1mkg－1根据上表数据，为进一步直观反映F不变时a与m的关系，可在坐标系中选择物理量______和________为坐标轴建立坐标系并作出图线(选填表格中的物理量名称)。该小车受到的拉力F为________N。答案：(1)BCD(2)小车加速度(a)、小车质量的倒数(1m)0.53．下面是某实验小组用气垫导轨和光电计时器(数字计时器)“探究加速度与外力关系”时的实验装置和得到的数据表格。保持滑块质量M不变时的实验数据如下表：砝码的质量m/kg滑块所受拉力大小的近似值F/N滑块通过光电门1的速度v1(m/s)滑块通过光电门2的速度v2(m/s)两光电门的距离s/m滑块加速度的计算值a/(m/s2)5×10－34.9×10－20.090.150.50a1＝__×10－210×10－39.8×10－20.120.210.50a2＝__×10－215×10－314.7×10－20.140.250.50a3＝__×10－2①请完成上面表格内的“加速度的计算值”的填空(结果取2位有效数字)②根据表中数据，在下图的a－F坐标系中描出相应的点。并作出a－F图象③由a－F图象得出的结论为：______________________。答案：①a1＝1.4a2＝3.0a3＝4.3②图略，要点：过原点的直线③在保持物体质量M不变时，加速度a与合外力F成正比。4．(2011·巢湖高一检测)在做“探究加速度和力、质量的关系”的实验中，保持小车和砝码的总质量不变，测得小车的加速度a和拉力F的数据如表所示F(N)0.200.300.400.500.60a(m/s2)0.110.190.290.400.51(1)根据表中的数据在坐标系上作出a－F图象；(2)图象斜率的物理意义是________________________。(3)小车和砝码的总质量为________kg。(4)图线(或延长线)与F轴截距的物理意义是_______________________________________________________________。答案：(1)见解析(2)小车和砝码总质量的倒数(3)1(4)小车受到的阻力为0.1N解析：(1)根据所给数据在所给坐标系中准确描点，作出的a－F图象如图所示。(2)图象斜率表示小车和砝码总质量的倒数。(3)由(1)中图象可得：1M＝ΔaΔF，解得M＝1kg。(4)由a－F图象可知，当力F＝0.1N时，小车开始运动，说明此时小车受到的阻力为0.1N。