高中物理 第6章 力与运动 第2节 牛顿第二定律 第1课时 实验：探究加速度与力、质量的关系学业分层测评 鲁科版必修1

实验：探究加速度与力、质量的关系 (建议用时：45分钟)1利用打点计时器探究加速度与力、质量关系的实验中，以下做法中错误的是()A平衡摩擦力时，应将重物用细绳通过定滑轮系在小车上B每次改变小车质量时，不需要重新平衡摩擦力C平衡摩擦力时，小车后面的纸带必须连好，打点计时器处于工作状态D若纸带上的点分布均匀，说明已平衡了摩擦力【解析】因为小车在运动时要受到阻力，纸带与打点计时器间也有阻力，将长木板一端垫高一些，利用小车重力沿斜面向下的分力来平衡摩擦力，此时不能将重物用细绳通过定滑轮系在小车上，则B、C、D正确，A错误【答案】A2(多选)如图7所示是某同学根据实验数据画出的图象，下列说法中正确的是() 【导学号：79750099】图7A形成图甲的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大B形成图乙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小C形成图丙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大D形成图丁的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小【解析】aF图象纵轴有截距说明力F为零时加速度不为零，此时倾角过大，A正确横轴有截距说明施加力F后加速度有一过程仍为零，说明倾角太小，平衡摩擦力不足，C错a图象纵轴有截距说明倾角太大，平衡摩擦力过大，B错而横轴有截距，说明平衡摩擦力不足，倾角太小，故D正确【答案】AD3在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，采用如图8所示的装置图8(1)本实验应用的实验方法是_A控制变量法B假设法C理想实验法(2)(多选)下列说法中正确的是_A在探究加速度与质量的关系时，应改变拉力的大小B在探究加速度与力的关系时，应改变小车的质量C在探究加速度a与质量m的关系时，为了直观地判断出二者间的关系，应作出a图象D当小车的质量远大于砝码盘和砝码的总质量时，才能近似地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)本实验探究a与F、m的关系，为了探究问题的方便，应选择控制变量法(2)在探究a与m的关系时，应保持拉力F一定，改变m，故A错；在探究a与F的关系时，应保持质量m一定，改变F，故B错；在探究a与m的关系时，am图象为曲线，不便于判断二者关系，a图象为直线，便于判断二者关系，故C对；只有小车质量远大于砝码盘和砝码的总质量时，细线的拉力大小才近似等于砝码盘和砝码的总重力大小，故D对【答案】(1)A(2)CD4一同学在“探究加速度与力、质量的关系”实验中保持拉力不变，得到了物体加速度与物体质量变化的一组数据，如下表所示：实验次数物体质量m/kg质量的倒数/kg1加速度a/(ms2)10.205.00.2920.254.00.2530.303.30.2240.352.90.1850.402.50.16(1)请你在图9所示的方格纸中建立合适的坐标，并画出能直观地反映加速度与质量关系的图象；(2)由图象可知F一定时，a与m成_关系图9【解析】(1)由数据猜测a与成正比关系，以a为纵坐标、为横坐标建立坐标系根据数据进行描点连线(2)由图可知a图象为过原点的直线，故F一定时，a与成正比，即a与m成反比【答案】(1)见解析(2)反比5某同学用图10(a)所示的实验装置验证牛顿第二定律：(1)通过实验得到如图(b)所示的aF图象，造成这一结果的原因是：在平衡摩擦力时木板与水平桌面的夹角_(填“偏大”或“偏小”)ab图10(2)该同学在平衡摩擦力后进行实验，为了便于探究、减小误差，应使小车质量M与砝码和盘的总质量m满足_的条件(3)该同学得到如图11所示的纸带已知打点计时器电源频率为50 Hz.A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个计数点，两计数点之间还有四个点未画出由此可算出小车的加速度a_m/s2.(结果保留两位有效数字) 【导学号：79750100】图11【解析】(1)图中当F0时，a0，也就是说当绳子上没有拉力时，小车的加速度不为0，说明小车受的摩擦力小于重力沿斜面向下的分力，所以原因是平衡摩擦力时木板倾角偏大(2)根据牛顿第二定律有mg(Mm)a，解得a，则绳子的拉力FMa，知砝码和盘的总质量远小于小车质量时，小车所受的拉力近似等于砝码和盘的总重力，所以应满足的条件是砝码和盘的总质量远小于小车的质量(3)由saT2得a0.20 m/s2.【答案】(1)偏大(2)Mm(3)0.206有一同学探究“加速度与力、质量的关系”的实验过程如图所示，其中F、2F分别是小车所受的合外力，M、2M分别是小车的总质量，根据实验数据得到如图12所示的vt图线图12(1)要分析加速度与质量的关系，应选用的两个过程是_；要分析加速度与合外力的关系，应选用的两个过程是_(2)从图中相应的vt图线可知：甲车的加速度a甲和丙车的加速度a丙的大小关系为_，结合两车的质量和受力情况，可以得到结论：_.【解析】(1)探究加速度与力、质量的关系应采用控制变量法，故要分析加速度与质量的关系应选用甲和丙或乙和丁；要分析加速度与合外力的关系，应选用甲和乙或丙和丁(2)在vt图线中图线的斜率大小表示加速度的大小，故a甲2a丙，又m甲m丙，且受合外力相等，故物体的加速度跟质量成反比【答案】(1)甲和丙(或乙和丁)甲和乙(或丙和丁)(2)a甲2a丙当物体所受合外力相等时，物体的加速度与质量成反比