2017-2018学年高中物理必修1（课件+课时作业）:4.2 实验:探究加速度与力、质量的关系 （2份打包）

课时作业(十六)　实验：探究加速度与力、质量的关系 1．(多选)在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，关于小车所受的合力，下列叙述中正确的是(　　) A．小车所受的合力就是所挂小盘和重物的总重力 B．小车所受合力的大小等于小盘与重物通过细绳对小车施加的拉力 C．只有平衡摩擦力后，小车所受合力才等于细绳对小车的拉力 D．只有平衡摩擦力后，且当小车的质量m远大于小盘与重物的总质量m0时，小车所受合力的大小才可认为等于小盘与重物的总重力 解析：小盘与重物的总重力不能说成是小车所受的合外力，故选项A错误．由于小车下滑必受摩擦力作用，平衡摩擦力之后，实际上是mgsinθ＝Ff(mgsinθ为小车重力沿斜面方向的分力，Ff为小车所受的摩擦力)，此时，小车所受合力等于细绳的拉力，故选项B错误，选项C正确．又因为小盘与重物拉动小车共同加速运动，细绳对小车的拉力并不等于小盘与重物的总重力．可以证明只有当小车的质量m远大于小盘与重物的总质量m0(即m≫m0)时，细绳中的拉力才可近似等于小盘与重物的总重力，也只有平衡了摩擦力之后，小车所受合力才近似等于小盘与重物的总重力，故选项D正确． 答案：CD 2．(多选)在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，采用如图所示的装置．则下列说法中正确的是(　　) A．本实验主要采用控制变量的方法来研究加速度与力、质量的关系 B．在探究加速度与外力的关系时，应该改变小车的质量 C．在探究加速度与质量的关系时，作出a－图象能更直观判断出二者间的关系 D．无论在什么条件下，细线对小车的拉力大小总等于砝码盘和砝码的总重力大小 解析：在研究物体的“加速度、作用力和质量”三个物理量的关系时，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，看另外两个物理量之间的关系，故选项A正确；在探究加速度与外力的关系时，应该保持小车的质量不变，故选项B错误；要直观地反映两个物理量之间的关系，可以通过作图来解决．但是只有作出一条直线，才可以直观地反映两个变量之间的关系．在探究加速度a与质量m的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出a－图象，故选项C正确；当小车的质量远大于砝码盘和砝码的总质量时，才能近似认为细线对小车的拉力大小等于砝码盘和砝码的总重力大小，故选项D错误． 答案：AC 3. 如图所示，在研究牛顿第二定律的演示实验中，若1、2两个相同的小车所受拉力分别为F1、F2，车中所放砝码的质量分别为m1、m2，打开夹子后经过相同的时间，两车的位移分别为x1、x2，则在实验误差允许的范围内，有(　　) A．当m1＝m2、F1＝2F2时，x1＝2x2 B．当m1＝m2、F1＝2F2时，x2＝2x1 C．当F1＝F2、m1＝2m2时，x1＝2x2 D．当F1＝F2、m1＝2m2时，x2＝2x1 解析：本题中只说明了两小车是相同的，并未告诉小车的质量是多少．当m1＝m2时，两车加砝码质量仍相等，若F1＝2F2，则a1＝2a2，由x＝at2，A项对．若m1＝2m2时，无法确定两车加砝码后的质量关系，两小车的加速度关系也就不明确，故无法判定两车的位移关系． 答案：A 4. 图1 在“探究加速度与力、质量的关系”这一实验中： (1)甲、乙两位同学根据实验数据画出的小车的加速度a和小车所受拉力F的图象分别为图1中的直线Ⅰ和直线Ⅱ，直线Ⅰ、Ⅱ在纵轴或横轴上的截距较大，明显超出了误差范围，下面给出了关于形成这种情况原因的四种解释，其中可能正确的是(　　) A．实验前甲同学没有平衡摩擦力 B．甲同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了 C．实验前乙同学没有平衡摩擦力 D．乙同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了 (2)如图2给出了该次实验中从O点开始，每5个点取一个计数点的纸带(频率为50 Hz)，其中1、2、3、4、5都为计数点，其中x1＝1.41 cm，x2＝1.91 cm，x3＝2.39 cm，x4＝2.91 cm.由纸带数据计算可得计数点4所代表时刻的瞬时速度大小v4＝________ m/s，小车的加速度大小a＝________ m/s2. 解析：(1)甲图象表明在小车的拉力为0时，小车的加速度大于0，说明合外力大于0，说明平衡摩擦力过度，即把长木板的末端抬得过高了．故A错误、B正确．乙图象说明在拉力大于0时，小车的加速度为0，说明合外力为0，即没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，也就是没有将长木板的末端抬高或抬高不够．故C正确、D错误． (2)每5个点取一个计数点的纸带，相邻的计数点间的时间间隔T＝0.1 s，根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，得：v4＝ m/s＝0.265 m/s.根据匀变速直线运动的推论公式Δx＝aT2可以求出加速度的大小，得：x3－x1＝2a1T2，x4－x2＝2a2