人教版 (2019)必修 第一册2 实验：探究加速度与力、质量的关系精品当堂达标检测题

4.2实验：探究加速度与力、质量的关系课中练

【例题】

1. 某同学设计了一个“探究加速度a与物体所受合力F及物体质量m的关系”的实验，如图所示为实验装置简图,交流电源的频率为。

(1)下图所示为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为________(结果保留两位有效数字).

(2)保持沙和沙桶的质量不变，改变小车质量m，分别得到小车加速度a与质量m及对应的，数据如下表。

请在图甲所示的坐标纸中画出图线______，由图线可得小车的加速度a与质量的倒数之间的关系式为___________。

(3)保持小车的质量不变，改变沙和沙桶的质量，该同学根据实验数据作出了加速度a随合力F变化的图线，如图乙所示。该图线不通过原点，其主要原因是___________。

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G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G1、G2光电门时，光束被遮挡的时间Δt1、Δt2都可以被测量并记录，滑行器同上面固定的一条形挡光片的总质量为M，挡光片宽度为D，两光电门间距离为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？

答：_____________________。

（2）若取M＝0.4 kg，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．m＝5 g B．m＝15 g C．m＝40 g D．m＝400 g

（3）在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，写出该加速度的表达式：____________。（用Δt1、Δt2、D、x表示）

3. 图甲是用来探究加速度和力之间关系的实验装置示意图，图乙是其俯视图．两个相同的小车，放在带有定滑轮的木板上（事先通过调节木板与水平面间的夹角来抵消摩擦力的影响），前端各系一条细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘里放有砝码．两个小车后端各系一条细线，细线后端用夹子固定，打开夹子，小盘和砝码牵引小车运动，合上夹子，两小车同时停止运动．

(1)用刻度尺测出两小车的位移，位移之比就等于它们的____________之比；

(2)为了探究加速度大小和力大小之间的关系，应保持两个___________（选填“小车”或“小盘和砝码”）的质量相等；

(3)为减小误差，应使小盘和砝码的总质量尽可能_________（选填“小于”、“等于”或“大于”）小车质量．

【课堂练习】

4. 某同学设计了如下实验方案用来“探究加速度与力、质量的关系”：

①如图甲所示，将木板有定滑轮的一端垫起，将滑块通过细绳与带夹子的重锤相连，然后跨过定滑轮，重锤下夹一纸带，穿过固定的打点计时器，调整木板倾角，直到向下轻推滑块后，滑块沿木板匀速运动。

②如图乙所示，保持长木板的倾角不变，将打点计时器安装在长木板上靠近定滑轮处，取下细绳和重锤，将滑块与纸带相连，使纸带穿过打点计时器，然后接通电源释放滑块，使滑块由静止开始加速运动。打点计时器使用的是频率为50Hz的交流电源，打出的纸带如图丙所示，A、B、C、D、E是纸带上的五个计数点。

(1)图乙中滑块下滑的加速度为_____m/s2。（结果保留两位有效数字）

(2)若重锤质量为m，滑块质量为M，重力加速度为g，则滑块加速下滑时受到合力大小为_____。

(3)该同学在保持滑块质量不变情况下，通过多次改变滑块所受合力F，探究加速度与力的关系。下列改变滑块所受合力F的操作中，正确的是_____。

A．保持长木板的倾角不变，改变重锤的质量

B．保持重锤的质量不变，改变长木板的倾角

C．使重锤的质量和长木板的倾角同时改变

参考答案

1. 【答案】(1)；(2)；；(3)实验前没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足

【详解】(1)通过纸带可求小车的加速度为

(2)

由图像可得斜率为0.5，故表达式为

(3)乙图图像不过远点，说明外力增加到一定程度后小车才具备加速度，原因可以是没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足。

2. 【答案】（1）取下牵引砝码，M放在任意位置都不动；或取下牵引砝码，轻推滑行器M，数字计时器记录两个光电门的光束被挡的时间Δt相等，则调节已经到位；（2） D ；（3）

【详解】（1）如果气垫导轨水平则不挂砝码时，滑行器M能在任意位置停留，或推动滑行器M后，能使滑行器M做匀速运动。

（2）该实验要求牵引砝码的质量远小于滑行器同上面挡光片的总质量，因D.m＝400 g与滑行器总质量一样大，所以D错误。

（3）挡光片经光电门G1时速度为: ,经光电门G2时速度为:

根据：

可得：

3. 【答案】(1)加速度；(2)小车；(3)小于

【详解】（1）根据初速度为零的匀变速直线运动位移时间关系，两小车运动时间相等，位移与加速度成正比；

（2）根据控制变量法，要探究加速度和力之间的关系，需要小车的质量保持不变，即两小车质量相等；

（3）实验中用小盘和砝码的重力作为小车受到的拉力．只有在盘和盘中砝码的质量远远小于小车的质量时，绳对小车拉力大小近似等于盘和盘中砝码的重力．

4.【答案】(1)3.9；(2)mg；(3) C

详解】(1)充分利用纸带中数据，用逐差法可得

(2)滑块通过细绳与带夹子的重锤相连时，滑块匀速下滑，说明滑块重力沿斜面向下的分力和摩擦力之差等于重锤的重力大小，取下细绳和重锤，滑块加速下滑受到的合力大小为mg。

(3)改变滑块所受合力F，即改变重锤重力，需要重新平衡摩擦力，平衡摩擦力时需把滑块通过细绳与带夹的重锤相连，方法是重新调整木板的倾角，使在图甲所示情景中滑块仍可沿木板匀速运动。

故选C。