第二节 实验：探究加速度和力、质量的关系-2022年高考物理一轮复习学案+题型考点分析+课时训练（人教版必修第一册）

【课时训练】 第二节 实验：探究加速度和力、质量的关系 1．在探究加速度与力、质量的关系活动中，某小组设计了如图甲所示的实验装置．图中上下两层水平轨道表面光滑，两小车前端系上细线，细线跨过滑轮并挂上砝码盘，两小车尾部细线连到控制装置上，实验时通过控制装置使两小车同时开始运动，然后同时停止． (1)在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使____________________；在实验时，为减小系统误差，应使砝码盘和砝码的总质量____________小车的质量(选填“远大于”“远小于”或“等于”)． (2)本实验通过比较两小车的位移来比较小车加速度的大小，能这样比较，是因为_________________________________________________________________________. (3)实验中获得的数据如下表所示：小车Ⅰ、Ⅱ的质量约为200 g. 实验次数 小车 拉力F/N 位移x/cm 1 Ⅰ 0.1 Ⅱ 0.2 46.51 2 Ⅰ 0.2 29.04 Ⅱ 0.3 43.63 3 Ⅰ 0.3 41.16 Ⅱ 0.4 44.80 4 Ⅰ 0.4 36.43 Ⅱ 0.5 45.56 在第1次实验中小车Ⅰ从A点运动到B点的位移如图乙所示，请将测量结果填到表中空格处．通过分析，可知表中第__________次实验数据存在明显错误，应舍弃． 乙 【解析】 (1)拉小车的水平细线要与轨道平行．只有在砝码盘和砝码的总质量远小于小车质量时，才能认为砝码盘和砝码的总重力等于细线拉小车的力． (2)对初速度为零的匀加速直线运动，时间相同时，根据运动学公式：x＝.＝at2，得 (3)刻度尺的最小刻度是1 mm，要估读到毫米的下一位，读数为23.86 cm－0.50 cm＝23.36 cm. 【答案】 (1)细线与轨道平行(或水平)　远小于 (2)两小车从静止开始做匀加速直线运动，且两小车的运动时间相等　(3)23.36(23.34～23.38均对)　3 2．某物理课外小组利用图甲中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系．图中，置于实验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮；轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码．本实验中可用的钩码共有N＝5个，每个质量均为0.010 kg.实验步骤如下： (1)将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物块，使小车(和钩码)可以在木板上匀速下滑． (2)将n(依次取n＝1，2，3，4，5)个钩码挂在轻绳右端，其余N－n个钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行．释放小车，同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s，绘制s－t图象，经数据处理后可得到相应的加速度a. (3)对应于不同的n的a值见下表．n＝2时的s－t图象如图乙所示；由图乙求出此时小车的加速度(保留2位有效数字)，将结果填入下表． n 1 2 3 4 5 a/(m·s－2) 0.20 0.58 0.78 1.00 (4)利用表中的数据在图丙中补齐数据点，并作出a－n图象．从图象可以看出：当物体质量一定时，物体的加速度与其所受的合外力成正比． (5)利用a－n图象求得小车(空载)的质量为________kg(保留2位有效数字，重力加速度取g＝9.8 m·s－2)． (6)若以“保持木板水平”来代替步骤(1)，下列说法正确的是________(填入正确选项前的标号)． A．a－n图线不再是直线 B．a－n图线仍是直线，但该直线不过原点 C．a－n图线仍是直线，但该直线的斜率变大 【解析】　(3)实验中小车做匀加速直线运动，由于小车初速度为零，结合匀变速直线运动规律有s＝at2，结合图乙得加速度a＝0.39 m/s2. (5)由(4)知，当物体质量一定，加速度与合外力成正比，得加速度a与n成正比，即a－n图象为过原点的直线．a－n图象的斜率k＝0.196 m/s2，平衡摩擦力后，下端所挂钩码的总重力提供小车的加速度，nm0g＝(M＋Nm0)a，解得a＝，可得M＝0.45 kg.n，则k＝ (6)若未平衡摩擦力，则下端所挂钩码的总重力与小车所受摩擦力的合力提供小车的加速度，即nm0g－μ[M＋(N－n)m0]g＝(M＋Nm0)a，解得a＝·n－μg，可见图线截距不为零，其图线仍是直线，图线斜率相对平衡摩擦力时有所变大，B、C项正确． 【答案】　(3)0.39(0.37～0.41均可) (4)a－n图线如图 (5)0.45(0.43～0.47均可)　(6)BC 3．用如图1所示的实验装置测量木块与长木板间的动摩擦因数 。把左端带有滑轮的长木