2019-2020学年高中物理 第5章 研究力和运动的关系 2 探究加速度与力、质量的关系随堂演练课

1．在探究加速度与力、质量的关系的实验中，以下做法正确的是()A．平衡摩擦力时，应将小桶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，再接通打点计时器的电源D．求小车运动的加速度时，可用天平测出小桶和砂子的质量(M′和m′)以及小车质量M，直接用公式a＝M′＋m′Mg求出解析：选B.平衡摩擦力时，不把悬挂重物的细绳通过定滑轮系在小车上，即不对小车施加拉力，在木板无滑轮的一端下面垫一薄木板，反复移动其位置，直到拖在小车后面的纸带上打出的点距均匀为止，设木板的倾角为θ，则平衡摩擦力后有mgsinθ＝μmgcosθ，即μ＝tanθ，θ与小车的质量无关，故每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力，A错误，B正确；实验时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后再放开小车，C错误；实验目的是去探究和验证，因此不能应用公式求解加速度，D错误．2．(多选)做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时平衡摩擦力，用砂桶做牵引物，把长木板的一端垫得过高，使得偏角过大，所得的a－F关系图像、a－1m关系图像，其中正确的是()解析：选AC.对选项A，我们设线与a轴交点为a0，则表明当F＝0时，a＝a0，即当不施加拉力时，因为倾角过大，小车有加速度，故A对，B错．对C项，设a轴与线的交点为a0，表明当1m＝0，即F＝0时，a＝a0，因为倾角过大，说明小车已有加速度，所以C对，D错．3．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－1M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答案：(1)A(2)C4．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盘的质量；B．按图装好实验器材；C．把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂小盘；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质量；E．保持小盘及盘内砝码的质量不变，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、M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：本实验把小盘及盘内砝码的总重力看成与小车所受拉力大小相等，没有考虑摩擦力，故必须平衡摩擦力．电磁打点计时器接在6V电压的蓄电池上将无法工作，必须接在6V交流电压的学生电源上．作a－M关系图像，得到的是双曲线，不便于分析图像，必须“化曲为直”，改作a－1M关系图像．答案：(1)平衡摩擦力B(2)步骤D6V电压的蓄电池6V交流电压的学生电源(3)步骤Ga－Ma－1M5．为了验证“当质量一定时，物体的加速度与它所受的合力成正比”，一组同学用图甲所示的装置进行实验，并将得到的实验数据描在图乙所示的坐标图中．(1)在图乙中作出a－F图线．(2)由a－F图线可以发现，该组同学实验操作中遗漏了_______这个步骤．(3)根据a－F图线可以求出系统的质量是________(保留两位有效数字)．解析：图像中的图线不过原点，当加速度为零时，F不为零，说明没有平衡摩擦力(或平衡摩擦力不足)．图像中图线的斜率表示质量的倒数，可以求出质量．答案：(1)如图所示(2)平衡摩擦力(3)0.27～0.31kg6.在探究加速度与力、质量的关系实验中，由于存在摩擦力的影响使实验结果有较大的误差，有人设计了如下实验：如图所示，质量为M的滑块A放在气垫导轨B上，C为位移传感器，它能将滑块A到传感器C的距离数据实时传送到计算机上，经计算机处理后在屏幕上显示滑块A的位移—时间(s－t)图像和速率—时间(v－t)图像．整个装置置于高度可调节的斜面上，斜面的长度为l、高度为h.(1)本实验中摩擦力对滑块A的影响________(填“明显，不可忽略”或“不明显，可忽略”)．(2)本实验中滑块A的合外力为________．实验中可以通过改变________来验证质量一定时，加速度与力成正比的关系；通过保持________不变，可验证力一定时，加速度与质量成反比的关系．解析：(1)本实验仪器用的是气垫导轨，滑块A在运动中几乎不受摩擦力的作用．(2)本实验中滑块A的合外力为F＝Mgsinθ＝Mghl，如验证质量一定时，加速度与合外力的关系只需要调节h即可；如验证合外力一定时，应使F＝Mghl不变，即保持Mh之积不变即可．答案：(1)不明显，可忽略(2)MghlhMh7．某同学在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，测得小车的加速度a和拉力F的数据如下表所示．F/N0.200.300.400.500.60a/(m·s－2)0.110.190.290.400.51(1)根据表中的数据在如图所示的坐标系中作出a－F图像．(2)图像的斜率的物理意义是_____________________________________________________.(3)图线(或延长线)与F轴的截距的物理意义是__________________________________________________________________________________________________________.(4)小车和砝码的总质量为________kg.解析：(1)选取适当的标度，作出a－F图像如图所示．(2)由F＝Ma得a＝FM，可见图像的斜率为小车和砝码的总质量的倒数．(3)图像与F轴的截距表示加速度恰好为零时的拉力，也是小车受到的阻力，大小为0.1N.(4)由图可知图线斜率k＝1.0kg－1，由k＝1M可得：M＝1.0kg.答案：(1)见解析图(2)小车和砝码的总质量的倒数(3)小车受到的阻力为0.1N(4)1.0