人教版 (2019)必修 第一册2 实验：探究加速度与力、质量的关系优秀习题

第2节  实验：探究加速度与力、质量的关系

同步练习

1.某实验小组在“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”时，用质量分别为M、2M 和3M 的小车进行了实验并作出了如图所示的图像。根据图像，你能得到什么结论？（请写出两点）

2.在“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验中，小车质量M 和重物质量m分别选取下列四组值：

①M=500g，m分别为70g、100g，125g、150g

②M=500g，m分别为20g、30g、40g，50g

③M=200g，m分别为70g、75g、100g、125g

④M=200g，m分别为30g、40g、50g、60g

在其他操作都相同且正确的情况下，选用　　　　组值测量后所作出的图像较准确。在选用此组值时，m取　　　　时实验误差较大。

3.在“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验中，甲、乙两位同学作出的a-F图像分别如图中Ⅰ和Ⅱ所示，均明显超出了误差范围。请从平衡摩擦力的角度分析出现这种状况的原因。

 4.为了探究受到空气阻力时物体运动速度随时间的变化规律，某同学采用了与“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验类似的实验装置，如图所示。实验时，平衡小车与木板之间的摩擦力后，在小车上安装一薄板，以增大空气对小车运动的阻力。

（1）往砝码盘中加入一小砝码，在释放小车_____（选填“之前”“之后”或“同时”）接通打点计时器的电源。

（2）从纸带上选取若干计数点进行测量，计算得出各计数点的时间t与速度v的数据，见下表。

请根据实验数据在图中所示坐标上作出小车的v-t

图像。

（3）通过对实验结果的分析，该同学认为，随着运动速度的增大，小车所受的空气阻力将变大。你是否同意他的观点？请根据v-t图像简要阐述理由。

5.关于“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”的实验，试设计一个不需测量加速度a具体数值的实验方案。

6.用如图所示的装置探究加速度与外力、质量的关系。取两个质量相同的小车，放在光滑的平面上，小车的前端分别拴上细绳，绳的一端跨过定滑轮，各挂着一个小盘，盘里分别放着数目不同的砝码。小车的后端各系上一根细绳，一起用夹子夹住。打开夹子，让两个小车在不同的拉力作用下，同时从静止开始做匀加速运动。经过一段时间后关上夹子，让两个小车同时停下来。改变盘里所放砝码的数目，可以改变小车所受合力的大小，我们希望通过上述实验操作，得到物体的加速度与合力之间关系的实验数据。你认为接下来要测量的物理量是什么？怎样推断加速度与合力之间的关系？为了探究合力相同时加速度与质量之间的关系，实验又该如何操作？数据又该如何分析？

7.用如图所示的装置做实验。如小车静止时，小车上挡光板与光电门的距离为x，挡光板宽度为d，小车由静止释放后挡光板通过光电门的时间为Δt。

（1）试推导加速度表达式（用上述物理量表示）。

（2）保持小车的质量不变，测得小车的加速度a和拉力F的数据如下表所示。

①根据表中的数据在图中画出a-F图线。

②把图线延长，看看图线是否通过原点？如果不通过原点，试分析在操作过程中可能遗漏了哪个步骤。

③这条图线在F 轴上的截距有什么物理意义？

课时把关练

第2节  实验：探究加速度与力、质量的关系

参考答案

1.解：（1）质量一定时，加速度a与力F成正比。

（2）a-F图像的斜率与物体的质量有关。斜率越大，质量越小；斜率越小，质量越大。

2.解析：在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，为了减小实验误差，要求M>>m，故选用②组值测量后作出的图像较准确。且m=50 g时实验误差较大。故答案为②，50 g

3.解：如出现图中图线Ⅰ，说明平衡摩擦力时，长木板的倾斜角度过大。即拉力F=0时，已产生加速度，其加速度是由“重力的分力”产生的。

如出现图中图线Ⅱ，说明平衡摩擦力不够或根本没有平衡摩擦力，因为拉力达到某一值时才产生加速度。

4.解析：（1）使用打点计时器的相关实验中，实验时都应先接通打点计时器的电源，然后释放小车拖动穿过打点计时器的纸带运动。

（2）如图所示。

（3）同意。根据v-t图像可知小车做的是加速度减小的加速运动。小车的加速度越来越小，则小车受到的合力越来越小，我们认为小车所受细线的拉力不变，根据F-f=ma知，小车受到的空气阻力将变大。

5.解：两小车后端各系一条细绳，一起被一个夹子夹着而使小车静止（如图所示）。打开夹子，两小车同时开始运动，关上夹子，两小车同时停下来。用刻度尺测出两小车通过的位移，位移之比就等于它们的加速度之比。

6.解：要得到能反映质量相同的物体的加速度与合力的关系的实验数据，需要测量两小车受的拉力之比与位移之比。小车从静止开始加速，经相同时间的位移之比等于其加速度之比，若合力之比与加速度之比相等，则说明加速度与合力成正比。

要探究合力相同时加速度与质量之间的关系，则应该保持牵引两小车的盘中砝码（连同盘）的质量相等，在小车上添加重物并测算两小车连同重物的质量之比。然后从静止起同时释放小车，经一段时间后同时停止，测算其位移之比。比较两个比值的关系，得到加速度与质量的关系。

7.解：（1）根据2ax=v2-0和v=得：a==。

（2）①图线如图所示。②图线不过原点，实验中可能遗漏了平衡摩擦力的步骤。③图线在F轴上的截距等于小车所受的摩擦力。