PAGEPAGE7試驗：探究加速度與力、質量的關系eq\o(\s\up7(限時：45分鐘),\s\do5())一、單項選擇題1．在探究加速度與力、質量的關系的試驗中，下列做法和理由正確的是(C)A．試驗中所用電源為低壓直流電源B．可以用裝有砂子的小桶來代替鉤碼，這樣會使試驗更加便利C．處理數據時不用a－m圖象，而用a－eq\f(1,m)圖象，是為了便于依據圖象直觀地做出推斷D．變更小車質量時，須要重新平衡摩擦力解析：打點計時器要用低壓溝通電源，選項A錯誤；用裝有砂子的小桶代替鉤碼，可以連續變更拉力的大小，并不會使試驗更加便利，選項B錯誤；從本試驗中平衡摩擦力的方法來看，變更小車質量時，并不用重新平衡摩擦力，選項D錯誤．2．在“探究加速度與力、質量的關系”的試驗中，為驗證小車的質量m不變時加速度a與作用力F成正比，學生甲、乙、丙、丁分別選取四組小車的質量m及鉤碼的質量M做試驗．甲：m＝500g，M分別為50g、70g、100g、125g乙：m＝500g，M分別為20g、30g、40g、50g丙：m＝500g，M分別為50g、70g、100g、125g丁：m＝500g，M分別為30g、40g、50g、60g若其他操作都正確，那么利用試驗數據畫出的a－F圖象較精確的是(B)A．甲B．乙C．丙D．丁解析：牽引小車加速運動的重物為鉤碼，為使小車所受拉力近似等于鉤碼重力，應保持鉤碼重力遠小于小車重力．據此分析以上4組數據可知，乙同學利用試驗數據畫出的圖象較精確．3．下圖所示是某同學探究加速度與力、質量的關系試驗時安裝完畢后打算釋放小車時的裝置示意圖．另一同學指出了圖中的幾處錯誤，其中不正確的是(D)A．試驗前沒有平衡摩擦力B．拉小車的細線應與長木板平行C．試驗中所用電源應為溝通電源D．小車應靠近打點計時器且打點計時器應距右端較遠些解析：小車應靠近打點計時器且打點計時器應距左端較遠些，故本題應選D.4．如圖所示，在“探究加速度與力、質量的關系”的試驗中，若1、2兩個相同的小車所受拉力分別為F1、F2，車中所放砝碼的質量分別為m1、m2，打開夾子后經過相同的時間兩車的位移分別為x1、x2，則在試驗誤差允許的范圍內(A)A．當m1＝m2、F1＝2F2時，x1＝2x2B．當m1＝m2、F1＝2F2時，x2＝2x1C．當F1＝F2、m1＝2m2時，x1＝2x2D．當F1＝F2、m1＝2m2時，x2＝2x1解析：題中m1和m2是車中砝碼的質量，決不能認為是小車的質量．本題中只說明白兩小車是相同的，并未告知小車的質量是多少．當m1＝m2時，兩車加砝碼質量仍相等，若F1＝2F2，則a1＝2a2，由x＝eq\f(1,2)at2得x1＝2x2，選項A正確．若m1＝2m2時，無法確定兩車加砝碼后的質量關系，兩小車的加速度關系也就不清晰．故無法斷定兩車的位移關系．5．在探究加速度與力、質量的關系的試驗中，用變更細砂質量的方法來變更對小車的拉力F.利用打點計時器測得小車的加速度a，得出若干組F和a的數據，然后依據測得的數據作出如圖所示的a－F圖線，發覺圖線既不過原點，又不是直線，緣由是(C)A．沒有平衡摩擦力，且小車質量較大B．平衡摩擦力時，所墊木塊太高，且細砂和小桶的質量較大C．平衡摩擦力時，所墊木塊太低，且細砂和小桶的質量較大D．平衡摩擦力時，所墊木塊太高，且小車質量較大解析：設圖線在F軸上的截距為F0，則當0<F≤F0時，a＝0，即沒有完全平衡摩擦力．小車質量不變，而細砂和小桶的質量增大，當達到肯定程度后，不再滿意小車質量遠遠大于細砂和小桶總質量的條件，誤差變大．故選項C正確．二、多項選擇題6．在“探究加速度與力、質量的關系”的試驗中，關于平衡摩擦力的說法中正確的是(BCE)A．“平衡摩擦力”的本質就是想法讓小車受到的摩擦力為零B．“平衡摩擦力”的本質就是使小車所受的重力的下滑分力與所受到的摩擦阻力相平衡C．“平衡摩擦力”的目的就是要使小車所受的合力等于所掛重物通過細繩對小車施加的拉力D．“平衡摩擦力”時應將小車在重物通過細繩和滑輪而拉動小車過程中進行調整E．“平衡摩擦力”是否勝利，可由小車施動而由打點計時器打出的紙帶上的點跡間距是否勻稱而確定解析：在小車的運動過程中受到的摩擦阻力是永恒存在、無法使之為零的，故A選項錯誤．平衡摩擦力的實質就是讓小車軌道具有合適的傾角而成為一個斜面，從而使小車所受的重力的下滑分力mgsinθ與摩擦阻力Ff相平衡，進而使小車所受的合力等于所掛的重物通過細繩和滑輪對小車施加的拉力，故B、C兩選項正確．平衡摩擦力時必需在不掛重物時，讓小車拖動紙帶自由運動時進行調整(即調整軌道斜面傾角)，直至所打出的紙帶上的點跡勻稱分布為止，故E選項正確而D選項錯誤．7．甲、乙、丙、丁四位同學在探究加速度與物體質量和合外力的關系的試驗時(運用下圖所示的裝置)，設小車質量和車上砝碼質量之和為M，砂及砂桶的總質量為m，分別得出如下圖中甲、乙、丙、丁四條圖線，其中圖甲、乙、丙是a－F圖線，圖丁是a－eq\f(1,M)圖線，則下列說法中正確的是(ACD)A．甲和乙較好地把握了試驗條件M遠大于mB．丙和丁沒有把握好試驗條件M遠大于mC．甲同學長木板的傾角太小，而乙同學長木板的傾角太大D．甲、乙、丙三同學中，丙較好地完成了平衡摩擦力的操作解析：因為圖象甲、乙、丙中都是直線，說明滿意小車質量和車上砝碼質量之和M遠遠大于砂及砂桶的總質量m，圖象丙經過坐標原點，說明平衡摩擦力比較到位．三、非選擇題8．現測得某一物體F肯定時，a與m的關系數據如下表：a/(m·s－2)2.042.663.233.98m/kg2.001.501.251.00(1)依據表中所列數據，畫出a－eq\f(1,m)圖象．答案：如圖所示(2)由a－eq\f(1,m)圖象可知，當F肯定時，a與m成反比關系．解析：要畫a－eq\f(1,m)圖象，須要先求出對應的eq\f(1,m)，其數據分別為0.50、0.67、0.80和1.00，然后描點，連線．由圖象可知，a與eq\f(1,m)成正比，即a與m成反比．9．下圖所示為“用DIS(位移傳感器、數據采集器、計算機)探討加速度和力的關系”的試驗裝置．(1)在該試驗中必需采納限制變量法，應保持小車的總質量不變，用鉤碼所受的重力作為小車所受的合外力，用DIS測小車的加速度．(2)變更所掛鉤碼的數量，多次重復測量．在某次試驗中，依據測得的多組數據畫出的a－F關系圖線如圖所示．①分析此圖線的OA段可得出的試驗結論是在質量不變的條件下，加速度與合外力成正比．②此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要緣由是(C)A．小車與軌道之間存在摩擦 B．導軌保持了水平狀態C．所掛鉤碼的總質量太大 D．所用小車的質量太大解析：(1)因為要探究“加速度和力的關系”，所以應保持小車的總質量不變，用鉤碼所受的重力作為小車所受的合外力．(2)由于OA段a－F關系圖線為一傾斜的直線，所以在質量不變的條件下，加速度與合外力成正比；由試驗原理可知AB段明顯偏離直線是因為鉤碼的總質量增大到肯定程度后，不再滿意鉤碼的總質量遠小于小車的總質量．10．“探究加速度與物體質量、物體受力的關系”的試驗裝置如圖所示．(1)在平衡小車與桌面之間摩擦力的過程中，打出了一條紙帶如下圖所示．計時器打點的時間間隔為0.02s．從比較清晰的點起，每5個點取一個計數點，量出相鄰計數點之間的距離．該小車的加速度a＝0.16(0.15也算對)m/s2.(結果保留兩位有效數字)(2)平衡摩擦力后，將5個相同的砝碼都放在小車上．掛上砝碼盤，然后每次從小車上取一個砝碼添加到砝碼盤中，測量小車的加速度．小車的加速度a與砝碼盤中砝碼總重力F的試驗數據如下表：砝碼盤中砝碼總重力F(N)0.1960.3920.5880.7840.980加速度a(m·s－2)0.691.181.662.182.70請依據試驗數據在下圖中作出a－F的關系圖象．答案：如圖所示(見解析)(3)若依據供應的試驗數據作出的a－F圖線與縱軸相交但不通過原點，請說明主要緣由．答案：未計入砝碼盤的重力解析：(1)依據紙帶求解加速度用公式Δx＝aT2，計算時要弄清公式中各個量的物理意義，Δx為連續相等時間內的位移差，T為連續相等的時間間隔，假如每5個點取一個計數點，則連續兩計數點的時間間隔為T＝0.1s，又Δx＝(3.68－3.52)×10－2m，代入可得加速度a＝0.16m/s2.也可以運用最終一段和其次段的位移差求解，得加速度a＝0.15m/s2.(2)依據題中所給的數據，合理地設計橫、縱坐標的刻度值，使圖線傾斜程度與水平方向的夾角為45°左右為宜．由此確定F軸的范圍從0到1.2N較合適，而a軸則從0到3m/s2較合適．