高中物理-4-2-3-影响加速度的因素-探究加速度与力、质量的定量关系规范训练-粤教版必修1.doc

【创新设计】2013-2014学年高中物理（粤教版）必修一：4-2-3 影响加速度的因素 探究加速度与力、质量的定量关系
(时间：60分钟)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

1. (单选)在利用打点计时器和小车来做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，下列说法中不正确的是 (　　)．
A．平衡摩擦力时，应将砝码盘及盘内砝码通过定滑轮拴在小车上
B．连接砝码盘和小车的细绳应跟长木板保持平行
C．平衡摩擦力后，长木板的位置不能移动
D．小车释放前应靠近打点计时器，且应先接通电源再释放小车
解析　本题考查实验过程中应注意的事项，选项A中平衡摩擦力时，不能将砝码盘及盘内砝码(或小桶)拴在小车上，A错；选项B、C、D符合正确的操作方法，B、C、D对．
答案　A
2．(单选)用打点计时器打出的纸带测量加速度，探究加速度与力、质量的关系时，需要平衡摩擦力．平衡摩擦力时，应该让小车 (　　)．
A．挂上小盘，拖上纸带，开动打点计时器
B．不挂小盘，拖上纸带，开动打点计时器
C．挂上小盘，不拖纸带
D．不挂小盘，不拖纸带
解析　平衡摩擦力时，应把纸带所受的摩擦阻力一起平衡掉，所以应不挂小盘让小车拖上纸带，且让打点计时器处于工作状态，B正确
答案　B
3．(双选)利用如图4－2、3－12甲所示的装置探究“质量一定，加速度与力的定量关系”实验时，甲同学根据实验数据画出的小车加速度a和小车所受拉力F的图象如图4－2、3－12乙中的直线Ⅰ所示，乙同学画出的a－F图象如图乙中的直线Ⅱ所示．直线Ⅰ、Ⅱ在两个坐标轴上的截距都比较大，明显超出了误差范围，下面关于形成这种状况原因的解释正确的是 (　　)．

图4－2、3－12[
A．实验前甲同学没有平衡摩擦力
B．甲同学在平衡摩擦力时，把长木板不带滑轮的一端垫得过高了
C．实验前乙同学没有平衡摩擦力
D．乙同学在平衡摩擦力时，把长木板不带滑轮的一端垫得过高了
解析　图线Ⅰ表明不对小车施加拉力时小车就有加速度，说明平衡摩擦力过度，即长木板不带滑轮的一端垫得过高了．图线Ⅱ表明对小车施加的拉力达到一定程度后，小车才加速运动，说明没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不够．
答案　BC
4．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，备有下列器材：
A．电火花计时器；B.天平；C.秒表；D.交流电源；E.电池；F.纸带；G.细绳、砝码、滑块(可骑在气垫导轨上)；H.气垫导轨(一端带定滑轮)；I.毫米刻度尺；J.小型气泵
(1)实验中应选用的器材有_______________________________________实验的研究对象是______________________________________________．
(2)本实验分两大步骤进行：①___________________________________；
②____________________________________________________________.
答案　(1)ABDFGHIJ　滑块
(2)①保持滑块质量不变，研究a与F的关系
②保持拉力不变，研究a与m的关系
5．某探究学习小组的同学们要验证“牛顿运动定律”，他们在实验室组装了一套如图42、313所示的装置，水平轨道上安装两个光电门，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮挂上砝码盘．实验时，调整轨道的倾角正好能平衡小车所受的摩擦力(图中未画出)．

图4-2、3-13
(1)该实验中小车所受的合力________(选填“等于”或“不等于”)力传感器的示数，该实验是否需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量？________(选填“需要”或“不需要”)
(2)实验获得以下测量数据：小车、力传感器和挡光板的总质量M，挡光板的宽度l，光电门1和2的中心距离为s.某次实验过程：力传感器的读数为F，小车通过光电门1和2的挡光时间分别为t1、t2(小车通过光电门2后，砝码盘才落地)，已知重力加速度为g，则该实验要验证的关系式是
________________________________________________________________________.
解析　(1)由于力传感器显示拉力的大小，而拉力的大小就是小车所受的合力，故不需要让砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量．
(2)由于挡光板的宽度l很小，故小车在光电门1处的速度v1＝，在光电门2处的速度为v2＝，
由v－v＝2as得a＝＝.
故验证的关系式为
F＝Ma＝＝
答案　(1)等于　不需要　(2)F＝

6．用斜面、小车、砝码等器材探究a、m、F三者关系的实验中，图42、314所示为实验中一条打点的纸带，相邻计数点的时间间隔为T，且间距s1、s2、s3、…、s6已量出．

图4－2、3－14
(1)写出几种加速度的表达式：[来源:Z_xx_k.Com][来源:学科网]
(2)图4－2、3－15甲是A同学根据测量数据画出的a－F图线，试简析实验中存在的问题；

图4－2、3－15
(3)B、C同学用同一实验装置进行探究实验，画出了各自得到的a－F图象，如图4－2、3－15乙所示．说明两位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＝；a＝；
a＝；
(2)由图象可以看出，当F≤F0时，小车的加速度a＝0，可能是没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够，当托盘及砝码的总质量比较小时，小车不动；
(3)由图象可知，小车的质量不同，当F相同时，aB>aC，说明C车的质量大于B车的质量．
7．某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验，图4－2、3－16甲为实验装置简图(交流电的频率为50 Hz)．

图4－2、3－16
(1)图4－2、3－16乙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________m/s2(保留两位有效数字)．
(2)保持砂和砂桶质量不变，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：

实验次数
物理量　 　
1
2
3
4
5
6
7
8
小车加速度a/(m·s－2)
1.90
1.72
1.49
1.25
1.00
0.75
0.50
0.30
小车质量m/kg
0.25
0.29
0.33
0.40
0.50
0.71
1.00
1.67
小车质量的倒数/kg－1
4.00
3.45
3.03
2.50
2.00
1.41
1.00
0.60
请在如图4－2、3－17所示的方格坐标纸中画出a－图线，并依据图线求出小车加速度a与质量倒数之间的关系式是________．

　　　图4－2、3－17　　　　图4－2、3－18
(3)保持小车质量不变，改变砂和砂桶质量，该同学根据实验数据作出了加速度a随合力F的变化图线，如图4－2、3－18所示．该图线不通过原点，请你分析其主要原因是__________________________________________________.
解析　连续相等的时间间隔内，从纸带上可得到四段位移的大小，可以选用逐差法计算加速度．
由s1＝6.19 cm，s2＝6.70 cm
s3＝7.21 cm，s4＝7.72 cm
电火花打点计时器周期T＝＝0.02 s
用逐差法可得s3－s1＝2a(2T)2，s4－s2＝2a(2T)2[
故a＝＝＝3.2 m/s2.

(2)在a­坐标系中描点连线得a­图线如图所示，可得a＝.
(3)由a­F图线可知，当F增大至某值时物体才开始有加速度，说明实验前没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不充分．
答案　(1)3.2
(2)见解析　a＝
(3)实验前没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够