4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系（Word）-【全效作业本】2022-2023学年高中必修第一册物理（人教版2019）

4.2　实验：探究加速度与力、质量的关系 假设你在一家肉食品仓库打工，你的工作是将货物装上卡车，运送到杂货店。已知每辆卡车的最大载重量是10 000 N，在搬上卡车前，你要将每箱肉食品沿着一条阻力很小的滚动皮带推到一台磅秤上称重。但是在称了一只1 000 N的货物箱后，这台磅秤坏了。 (1)请设计实验估算某次称量中箱子的大致质量； (2)为估算箱子质量，用了什么科学方法？ 【答案】 (1)因为滚动皮带阻力很小，当我们用较大的力去推货物时，可近似看成在光滑水平面上运动，货物做初速度为零的匀加速直线运动，通过控制时间相同，量出对应的长度(L1与L2)。若控制推力相同，就可得到F＝m1a1＝(m1＋m2)a2，若m1＝100 kg，则可以求出m2＝； (2)控制变量法。　 1．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，我们研究了小车“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(　B　) A．建立理想模型的方法 B．控制变量法 C．等效替代法 D．类比法 【解析】 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，探究另外两个物理量之间的关系，B正确。 2．关于“探究加速度与力、质量的关系”实验，下列说法正确的是(　C　) A．连接槽码和小车的细绳可以和长木板不保持平行 B．平衡摩擦力时，应将槽码通过定滑轮拴在小车上 C．小车释放前应靠近打点计时器，且应先接通电源再释放小车 D．平衡摩擦力后，若改变小车和砝码的总质量，需要重新平衡摩擦力 【解析】 连接砝码盘和小车的细绳应和长木板保持平行，以减小实验的误差，A错误；平衡摩擦力时，应不挂槽码，只让小车拖着纸带在木板上匀速运动，B错误；小车释放前应靠近打点计时器，且应先接通电源再释放小车，C正确；平衡摩擦力后，若改变小车和砝码的总质量，不需要重新平衡摩擦力，D错误。 3．(多选)在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，有一些实验器材：电磁打点计时器、纸带、带滑轮的长木板、垫块、小车、砝码和塑料桶，除上述器材外，还需要的实验器材是(　BCD　) A．秒表 　 B．天平(附砝码) C．刻度尺(最小刻度为 mm) 　D．低压交流电源 【答案】BCD　【解析】 题目已经列出了一些实验器材：电磁打点计时器、纸带、带滑轮的长木板、垫块、小车、砝码和塑料桶等，实验需用天平测量质量，B正确；要测量位移，所以还需要刻度尺，C正确；有电磁打点计时器，故需低压交流电源，D正确。 4．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，为了消除小车与水平木板之间的摩擦力的影响，应采取的做法是(　C　) A．将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在槽码拉动下恰好做匀速运动 B．将木板带滑轮的一端适当垫高，使小车在槽码拉动下恰好做匀速运动 C．将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂槽码的情况下使小车恰好做匀速运动 D．将木板不带滑轮的一端适当垫高，平衡摩擦力使其在不挂槽码的情况下使小车能够静止在木板上 【解析】 在平衡摩擦力时，是利用重力沿斜面向下的分力与摩擦力平衡，所以需要将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂槽码的情况下使小车恰好做匀速运动，C正确。 5．某组同学用如图所示装置来研究小车质量不变的情况下，小车的加速度与力的关系。下列措施不正确的是(　D　) A．首先要平衡摩擦力，使小车受到合力就是细绳对小车的拉力 B．小车的质量要远大于塑料桶及所装的砝码的质量 C．实验中可以通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力 D．实验时，先松开纸带，再接通电源 【解析】 首先要平衡摩擦力，使小车受到的合力就是细绳对小车的拉力，A正确；当小车的质量要远大于塑料桶及所装的砝码的质量时，才能认为塑料桶及所装的砝码的重力等于小车所受的合力，B正确；实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力，C正确；实验时，应先接通电源后松纸带，D错误。 6．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，由于始终没有满足M(M为小车的质量)远大于m(m为沙子及沙桶的总质量)的条件，结果得到的图像应是(　D　) 【解析】 随着增大，小车质量在减小，因此小车质量不再满足远大于沙子和沙桶的总质量，加速度不可能一直均匀增大，加速度的增大幅度将逐渐减小，最后趋近于定值g，D正确。 7．如图所示，在“探究加速度与质量的关系”时，保持砝码和小桶质量不变，改变小车质量M，分别得到小车加速度a与质量M的数据如表所示： 次数 1 2 3 4 5 6 小车加速度a/(m/s2) 1.98 1.72 1.48 1.25 1.00 0.75 小车质量M/kg 0.25 0.29 0.33 0.40 0.50 0.71 小