4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系（精准练习）-2020-2021学年高一同步课时精准剖析（人教版必修1）.docx

1、4.2实验：探究加速度与力、质量的关系一、单选题1在研究物体的“加速度、作用力和质量”三个物理量的关系时，我们用实验研究了小车“在质量一定的情况下，加速度和作用力的关系”；又研究了“在作用力一定的情况下，加速度和质量之间的关系”。这种研究物理问题的科学方法是（）A控制变量法B建立理想模型的方法C等效替代法D类比法2为了探究质量一定时加速度与力的关系。一同学设计了如图所示的实验装置，其中M为小车的质量，m为钩码的质量，为了保证力传感器的读数为小车所受的合外力，关于实验操作需要进行的是（）A在未挂钩码时，将木板的右端垫高以平衡摩擦力B在悬挂钩码后，将木板的右端垫高以平衡摩擦力C所挂钩码的质量尽量大

2、一些D所挂钩码的质量尽量小一些3下列物理学习或研究中用到的方法与“曹冲称象”的方法相同的是（ ）A“质点”的概念B“瞬时速度”的概念C合力与分力的关系D研究加速度与合力、质量的关系4某同学采用如图1所示的装置探究物体的加速度与所受合力的关系用砂桶和砂的重力充当小车所受合力F；通过分析打点计时器打出的纸带，测量加速度分别以合力F和加速度a作为横轴和纵轴，建立坐标系根据实验中得到的数据描出如图2所示的点迹，结果跟教材中的结论不完全一致该同学列举产生这种结果的可能原因如下（ ）在平衡摩擦力时将木板右端垫得过高；没有平衡摩擦力或者在平衡摩擦力时将木板右端垫得过低；测量小车的质量或者加速度时的偶然误差过

3、大；砂桶和砂的质量过大，不满足砂桶和砂的质量远小于小车质量的实验条件通过进一步分析，你认为比较合理的原因可能是（ ）A和B和C和D和5在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某同学组装了如图所示的装置下列说法中正确的是()A小车释放时应靠近定滑轮B平衡摩擦力时应将砝码盘与小车相连C电磁打点计时器应使用低于6V的直流电源供电D砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量6用如图所示装置做“探究加速度a与力F、小车质量M的关系”实验，下列说法正确的是（ ）A进行平衡摩擦力操作时，需挂上砝码盘及砝码B实验时，先释放小车再接通打点计时器的电源C探究a与F关系时，不能改变砝码盘中砝码质量D图像为过坐标原点的倾

4、斜直线，说明a与M成反比7图（a）为“利用DIS研究小车加速度与力的关系”的实验装置，阻力忽略不计，得到a-F的关系如图（b）所示。则实验过程中需满足的条件为（）A小车质量较大且不变B小车质量较小且不变C钩码质量较大且不变D钩码质量较小且不变8在物理学的重大发现中,科学家总结出了许多物理学方法,如理想实验法、控制变量法、极限思想法、建立物理模型法、等效替代法等,以下关于物理学研究方法的叙述正确的是（ ）A在不需要考虑物体本身的大小和形状时,用质点来代表物体的方法叫等效替代法B根据速度的定义式, 当At非常小时,就可以表示物体在 t时刻的瞬时速度,该定义适用了建立物理模型法C在探究加速度、力和质

5、量三者之问的关系时,先保持质量不变研究加速度与力的关系,再保持力不变研究加速度与质量的关系,该探究运用了理想实验法D在探究加速度、力和质量三者之间的关系时,先保持质量不变研究加速度与力的关系,再保持力不变研究加速度与质量的关系,该探究运用了控制变量法9如图所示为探究小车加速度与所受合力关系的实验示意图局部该实验中，两小车各自受到向左的恒定拉力，通过控制铁夹子同时释放让两小车同时由静止开始运动，然后通过铁夹子同时夹住小车后面的细线使小车同时突然停止运动从而使小车近 似做了一段匀加速直线运动，进而比较两小车的加速度关于此实验中两小车加速度的判断，下列说法正确的是（ ）A两小车的加速度之比等于位移之

6、比B两小车的加速度之比等于位移的反比C两小车的加速度之比等于位移平方之比D两小车的加速度之比等于位移平方的反比10在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，为了能直观判断加速度a与质量m之间的关系，实验中应当()A改变合外力大小，根据实验数据作出a-m图像B改变合外力大小，根据实验数据作出图像C保持合外力大小不变，根据实验数据作出a -m图像D保持合外力大小不变，根据实验数据作出图像二、多选题11将力传感器A固定在光滑水平桌面上，测力端通过轻质水平细绳与滑块相连，滑块放在较长的小车上如图甲所示，传感器与计算机相连接，可获得力随时间变化的规律一水平轻质细绳跨过光滑的定滑轮，一端连接小车，另一端系

7、沙桶,整个装置开始处于静止状态现在向沙桶里缓慢倒入细沙,力传感器采集的Ft图象如乙图所示则( )A2.5 s前小车做变加速运动B2.5 s前小车所受摩擦力不变C2.5 s后小车做变加速运动（假设细砂仍在加注中）D2.5 s后小车所受摩擦力不变12以下四个实验中，可能用到打点计时器的是A验证力的平行四边形定则B探究加速度与物体质量、物体受力的关系C探究匀变速直线运动的规律D探究弹簧的弹力和弹簧伸长的关系13甲、乙、丙、丁四位同学在做探究加速度与物体质量和合力的关系的实验时(使用下图所示的装置)，设小车和车上砝码的总质量为M，小盘及盘中砝码的总质量为m，分别得出如图中甲、乙、丙、丁四个图象，其中甲

8、、乙、丙是aF图象，丁是a 图象，则下列说法正确的是( ) A甲和乙较好地把握了实验条件M远大于mB丙和丁没有把握好实验条件M远大于mC甲中长木板的倾角太小，乙中长木板的倾角太大D甲、乙、丙三位同学中，丙同学较好地完成了平衡摩擦力的操作14如下图是某些同学根据实验数据画出的图形，下列说法中正确的是()A形成图(甲)的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小B形成图(乙)的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大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15某同学在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，采用如图所示装置进行实验若某同学多次测量做出aF图象如

9、图所示，发现该图线不通过原点，且图线的BC段明显偏离直线，分析可能的原因（ ）A摩擦力平衡过度B平衡摩擦力时倾角太小C所用小车的质量太大D所挂桶和沙的总质量太大参考答案1A【解析】在研究物体的“加速度、作用力和质量”三个物理量的关系时，由于变量较多，因此采用了“控制变量法”进行研究，分别控制一个物理量不变，看另外两个物理量之间的关系。故选A。2A【解析】AB为了保证力传感器的读数为小车所受到的合外力，故在未挂钩码时，需要将木板的右端垫高以平衡摩擦力；悬挂后，则不需要再次平衡摩擦力，故A正确，B错误；CD平衡摩擦力后，由于力传感器能直接读出小车所受合外力的大小，故所挂钩码的质量不需要尽量小一些，

10、也不需要尽量大一些，故CD错误；故选A。3C【解析】“曹冲称象”用到的是等效替代的方法；A“质点”是理想模型的思想，A错误；B“瞬时速度”的概念是极限的思想，B错误；C“合力与分力的关系”是等效替代的方法，C正确；D“研究加速度与合力、质量的关系”用到的是控制变量法，D错误。故选C。4A【解析】根据实验中得到的数据描出如图2所示的点迹可知：1、图线不经过原点，当拉力为零时，加速度不为零，知平衡摩擦力过度，即长木板的末端抬得过高了故正确；2、曲线上部出现弯曲现象，随着F的增大，即砂和砂桶质量的增大，不在满足砂和砂桶远小于小车的质量，因此曲线上部出现弯曲现象故正确；故选A。5D【解析】A、为了提高

11、纸带的使用率，释放小车前小车要靠近打点计时器即远离滑轮一端，故A错误；B、实验前应先平衡摩擦力，平衡摩擦力时不应挂砝码盘，故B错误；C、打点计时器须使用交流电源，不能使用直流电源，故C错误；D、根据牛顿第二定律得：设砝码的质量为m，小车的质量为M，则对砝码分析：对小车M分析：， 解得：，当时，即当重物重力要远小于小车的重力，绳子的拉力才近似等于重物的总重力，故应保证砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量，故D正确点睛：本题考查验证加速度与力和质是的关系，解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项6D【解析】A在该实验中，我们认为绳子的拉力就等于小车所受的合外力，

12、故在平衡摩擦力时，细绳的另一端不能悬挂挂上砝码盘及砝码，故A错误；B实验时应先接通电源然后再放开小车，故B错误；C在探究加速度与外力的关系时，应该保持小车的质量不变，改变砝码盘中砝码质量，故C错误；D要直观的反映两个量之间的关系，可以通过作图来解决但是只有作出一条直线，才可以直观的反映两个变量之间的关系在探究加速度a与质量m的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出图象，图象为过坐标原点的倾斜直线，说明a与M成反比，故D正确；故选D。7A【解析】研究加速度a和合力F的关系时，要保证小车的质量M不变；为了使得钩码的重力等于小车的拉力，则要求小车的质量远大于钩码的质量，即小车的质量较大且不变。故选

13、A。8D【解析】A、在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代表物体的方法是模型法，故A错误；B、根据速度的定义式，当t非常小时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义运用了极限思维法，故B错误；C、D、在探究加速度、力和质量三者之间的关系时，先保持质量不变研究加速度与力的关系，再保持力不变研究加速度与质量的关系，该探究运用了控制变量法，故C错误，D正确；故选D【点睛】在高中物理学习中，我们会遇到多种不同的物理分析方法，这些方法对我们理解物理有很大的帮助；故在理解概念和规律的基础上，更要注意科学方法的积累与学习9A【解析】两个小车运动的时间相等，由位移公式知： ，所以位移和加速度应该成正

14、比的关系；故A正确；故选A。10D【解析】为了探究加速度与质量的关系，应保持合外力大小F不变，为了直观地判断加速度a与质量m的数量关系，应作出图象，故选项D正确点睛：“探究加速度与力、质量的关系”实验中，研究三者关系必须运用控制变量法，正确理解控制变量法的应用，通过图象得出两个物理量之间的关系，该图线需是线性图线11CD【解析】对滑块进行受力分析，由图象求出传感器对滑块的拉力，由平衡条件求出滑块受到的摩擦力，根据小车的受力分析小车的运动情况根据图象可知，2.5秒之后传感器拉力不变，说明此时小车开始运动，传感器拉力大小等于滑动摩擦力大小，因此2.5秒后滑块所受摩擦力不变；2.5秒之前小车静止不动

15、，小车所受摩擦力为静摩擦力，大小不断增大，2.5s后，小车所受的摩擦力不变，所受拉力逐渐增大，则小车做变加速运动故选CD【点睛】对滑块正确受力分析、应用牛顿的三定律即可正确解题，由图乙所示图象求出传感器拉力大小是正确解题的关键12BC【解析】打点计时器有电磁打点计时器和电火花打点计时器两种，是记录时间的仪器，需要记录物体的运动的时间的实验，就需要打点计时器；需要记录物体的运动的时间的实验，就需要打点计时器；A、验证力的平行四边形定则，不需要记录时间，即不需要打点计时器，故A错误B、探究加速度与物体质量、受力的关系，需要求加速度，需要记录时间，所以需要打点计时器，故B正确；C、研究匀变速直线运动

16、，需要记录物体运动的时间，需要打点计时器，故C正确；D、探究弹簧弹力和弹簧伸长量的关系，不需要记录时间，即不需要打点计时器，故D错误【点睛】本题需掌握各个实验的原理和需要测量的物理量及仪器，在于平时积累13ABCD【解析】在a-F图中，当时，a与F成线性关系，所以甲、乙和丙较好地把握了实验条件M远远大于m，随着F的增大，即砂和砂桶质量的增大，不再满足砂和砂桶远小于小车的质量时，图象上部会出现弯曲现象，所以图象丁没有把握好实验条件M远大于m，故AB正确，甲图中，当时，a=0也就是说当绳子上有拉力时小车的加速度还为0，说明遗漏了平衡摩擦力或平衡摩擦力不足这个步骤，即甲同学长木板的倾角太小，乙图中a

17、-F图象不过坐标原点，在a轴上有截距，说明木板垫起的太高，过度平衡摩擦力，故C正确；丙图象是一条过原点的直线，说明较好地完成了平衡摩擦力的操作，故D正确；故选ABCD14BD【解析】A.甲图aF图象纵轴有截距，表明F=0时小车加速度不为零，即小车已经具有了一定的加速度，原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大，故A 错误；B.乙图a1/M图象纵轴有截距，表明小车质量无穷大即1/M为零时，加速度不为零，说明平衡摩擦力时长木板倾角过大，故B正确；C.丙图aF图象加速度与拉力成正比，说明刚好平衡了摩擦力，C错误；D.丁图a1/M图象横轴有截距，加速度为零时质量不是无穷大，说明平衡摩擦力时长木板倾角过小，D正确故选BD.点睛：a-F图象时纵轴有截距是平衡摩擦力时长木板倾角过大，横轴有截距是平衡摩擦力时长木板倾角过小；a1/M图象纵轴有截距是平衡摩擦力时长木板倾角过大，横轴有截距是平衡摩擦力时长木板倾角过小15BD【解析】开始当小车挂上重物时，加速度为零，线性图象不通过坐标原点，故导致图象不过原点的原因是木板倾角偏小，即说明操作过程中平衡摩擦力不足，故B正确，A错误；从图象上可以看出：F从0开始增加，砂和砂桶的质量远小于车的质量，慢慢的砂和砂桶的重力在增加，那么在后面砂和砂桶的质量就没有远小于车的质量，所以图象向下弯曲，故C错误，D正确