第三章 实验4 探究加速度与物体受力、物体质量的关系（Word练习）-【优化指导】2024高考物理一轮复习高中总复习·第1轮（人教版 浙江专用）

实验4　探究加速度与物体受力、物体质量的关系 1．某同学“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验的方案如图所示，她想用砂桶的重力表示小车受到的合外力F，为了减少这种做法带来的实验误差，她先做了两方面的调整措施： (1)用小木块将长木板无滑轮的一端垫高，目的是________________． (2)使砂桶的质量远小于小车的质量，目的是使拉小车的力近似等于________________． (3)该同学利用实验中打出的纸带求加速度时，处理方案有两种： A．利用公式a＝ 计算 B．根据逐差法利用a＝ 计算 两种方案中，选择方案________比较合理． 答案：(1)平衡摩擦力　(2)砂桶的重力　(3)B 解析：(1)实验研究这三个物理量之间关系的思想方法是控制变量法．(2)用小木块将长木板无滑轮的一端垫高，目的是平衡摩擦力，只有在满足砂桶的质量远小于小车的质量时，拉力才可近似等于砂桶的重力．(3)计算加速度时，用逐差法误差较小． 2．(2021·全国甲卷)为测量小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数，一同学将贴有标尺的瓷砖的一端放在水平桌面上，形成一倾角为α的斜面(已知sin α＝0.34，cos α＝0.94)，小铜块可在斜面上加速下滑，如图所示．该同学用手机拍摄小铜块的下滑过程，然后解析视频记录的图像，获得5个连续相等时间间隔(每个时间间隔ΔT＝0.20 s)内小铜块沿斜面下滑的距离si(i＝1，2，3，4，5)，如下表所示． s1 s2 s3 s4 s5 5.87 cm 7.58 cm 9.31 cm 11.02 cm 12.74 cm 由表中数据可得，小铜块沿斜面下滑的加速度大小为_________ m/s2，小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数为_________(结果均保留2位有效数字，重力加速度大小取9.80 m/s2). 答案：0.43　0.32 解析：根据逐差法有a＝，代入数据可得小铜块沿斜面下滑的加速度大小a≈0.43 m/s2；对小铜块受力分析，根据牛顿第二定律有mg sin α－μmg cos α＝ma，代入数据解得μ≈0.32. 3．(2020·浙江卷)做“探究加速度与力、质量的关系”实验时，图甲是教材中的实验方案；图乙是拓展方案，其实验操作步骤如下： (ⅰ)挂上托盘和砝码，改变木板的倾角，使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑； (ⅱ)取下托盘和砝码，测出其总质量为m，让小车沿木板下滑，测出加速度a； (ⅲ)改变砝码质量和木板倾角，多次测量，通过作图可得到a­F的关系． 图1 (1)实验获得如图2所示的纸带，计数点a、b、c、d、e、f间均有四个点未画出，则在打d点时小车的速度大小vd＝________m/s(保留两位有效数字)； 图2 (2)需要满足条件M≫m的方案是________(选填“甲”“乙”或“甲和乙”)；在作a­F图像时，把mg作为F值的是________(选填“甲”“乙”或“甲和乙”). 答案：(1)0.18～0.19　(2)甲　甲和乙 解析：(1)相邻两个计数点之间的时间间隔T＝5×0.02 s＝0.10 s，根据做匀变速直线运动的质点在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，可得打d点时小车的速度大小vd＝ ＝ ×10－2 m/s≈0.19 m/s. (2)在图甲中把托盘和砝码的重力视为小车受到的拉力，需要满足条件M≫m；在图乙中挂上托盘和砝码，使小车匀速向下运动，受力平衡，去掉托盘和砝码，小车所受的合外力F等于托盘和砝码的重力mg.所以需要满足条件M≫m的方案是甲．在作a­F图像时，把mg作为F值的是甲和乙． 4．(2020·北京卷)在“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验中，做如下探究： (1)为猜想加速度与质量的关系，可利用图甲所示装置进行对比实验．两小车放在水平板上，前端通过钩码牵引，后端各系一条细线，用板擦把两条细线按在桌上，使小车静止．抬起板擦，小车同时运动，一段时间后按下板擦，小车同时停下．对比两小车的位移，可知加速度与质量大致成反比．关于实验条件，下列正确的是________(选填选项前的字母). A．小车质量相同，钩码质量不同 B．小车质量不同，钩码质量相同 C．小车质量不同，钩码质量不同 (2)某同学为了定量验证(1)中得到的初步关系，设计实验并得到小车加速度a与质量M的7组实验数据，如下表所示．在图乙所示的坐标纸上已经描好了6组数据点，请将余下的一组数据描在坐标纸上，并作出a­ 图像． 次数 1 2 3 4 5 6 7 a/(m·s－2) 0.62 0.56 0.48 0.40 0.32 0.24 0.15 M/kg 0.25 0.29 0.33 0.40 0.50 0.71 1.00 (3