2024_2025学年新教材高中物理第四章运动和力的关系2实验：探究加速度与力质量的关系作业含解析新人教版必修第一册.doc
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试验：探究加速度与力、质量的关系
eq\f(合格考训练,?25分钟·满分60分?)
1．(14分)在“探究加速度与力、质量的关系”的试验中，渗透了探讨问题的多种科学方法：
(1)试验环境的等效法：__平衡摩擦力法__；
(2)试验条件设计的科学方法：__限制变量法__；
(3)试验原理的简化：__近似法__，即当小车质量M车?m沙时，细绳对小车的拉力大小近似等于沙及桶的总重力m沙g；
(4)试验数据处理的科学方法：__图像法__；
(5)由a－M车图像转化为a－eq\f(1,M车)图像，所用的科学方法：__化曲为直法__。
(以上各题均选填“志向试验法”“图像法”“平衡摩擦力法”“化曲为直法”“限制变量法”或“近似法”)
解析：(1)由于小车运动受到摩擦阻力，所以要进行平衡摩擦力，以减小试验误差，称为平衡摩擦力法；
(2)在探究加速度、力与质量三者关系时，先保持其中一个量不变，来探究其他两个量之间的关系，称为限制变量法；
(3)当小车质量M车?m沙时，细绳对小车的拉力大小近似等于沙及桶的总重力m沙g，称为近似法；
(4)通过图像探讨试验的结果，称为图像法；
(5)在作图时，由a－M车图像转化为a－eq\f(1,M车)图像，使图线由曲线转化为直线，称为化曲为直法。
2．(14分)2024·北京市东城区高一检测)图甲是用来探究加速度和力之间关系的试验装置示意图，图乙是其俯视图。两个相同的小车，放在带有定滑轮的木板上(事先通过调整木板与水平面间的夹角来抵消摩擦力的影响)，前端各系一条细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘里放有砝码。两个小车后端各系一条细线，细线后端用夹子固定，打开夹子，小盘和砝码牵引小车运动，合上夹子，两小车同时停止运动。
(1)用刻度尺测出两小车的位移，位移之比就等于它们的__加速度__之比；
(2)为了探究加速度大小和力大小之间的关系，应保持两个__小车__(选填“小车”或“小盘和砝码”)的质量相等；
(3)为减小误差，应使小盘和砝码的总质量尽可能__远小于__(选填“远小于”“等于”或“大于”)小车质量。
解析：(1)依据初速度为零的匀变速直线运动位移时间关系x＝eq\f(1,2)at2，两小车运动时间相等，位移与加速度成正比；
(2)依据限制变量法，要探究加速度和力之间的关系，须要小车的质量保持不变，即两小车质量相等；
(3)试验中用小盘和槽码的重力作为小车受到的拉力。只有在盘和盘中槽码的质量远远小于小车的质量时，绳对小车拉力大小近似等于盘和盘中槽码的重力。
3．(12分)如图1所示，为“探究加速度与力、质量的关系”试验装置，槽码的质量为m1，小车和砝码的质量为m2，重力加速度为g。
试验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，作出a－F图像，他可能作出图2中__甲__(选填“甲”“乙”“丙”)图线。此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要缘由是__D__。
A．小车与轨道之间存在摩擦
B．导轨保持了水平状态
C．所用小车和砝码的质量m2太大
D．槽码的质量m1太大
解析：图丙表示平衡摩擦力过度，图甲表示没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够。图线弯曲表示没有满意m2?m1的试验条件。
4．(20分)(2024·安徽高一月考)探讨“在外力不变的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”的试验装置如图甲所示。
(1)试验中，为了使小车受到的拉力近似等于砂和砂桶所受的重力，砂和砂桶的总质量m与小车和车上砝码的总质量M之间应满意的条件是__M?m__。这样在保持砂和砂桶质量不变，只变更小车上砝码的质量时，就可以认为小车所受拉力不变。
(2)在平衡摩擦力后，他用打点计时器打出的纸带的一段如图乙所示，该纸带上相邻两个计数点间还有4个点未标出，打点计时器运用沟通电的频率是50Hz，则小车的加速度大小是__0.390__m/s2，当打点计时器打B点时小车的速度是__0.377__m/s。(结果保留3位有效数字)
(3)在某次利用上述已调整好的装置进行试验时，调整小车上的砝码，进行多次试验，得到多组数据，以小车上砝码的质量m为横坐标，相应加速度的倒数eq\f(1,a)为纵坐标，在坐标纸上作出如图丙所示的eq\f(1,a)－m关系图线，试验结果验证了牛顿其次定律。假如图中纵轴上的截距为b，图线的斜率为k，则小车受到的拉力大小为__eq\f(1,k)__，小车的质量M为__eq\f(b,k)__。
解析：(1)依据牛顿其次定律mg＝(m＋M)a，F＝Ma
解得F＝eq\f(1,1＋\f(m,M))mg，当m?M时，F＝mg
砂和砂桶的总质量m远小于小车和车上砝码的总质量M时，绳子的拉力近似等于砂和砂桶的总重力。
(2)加速度为a＝eq\f(xBD－xOB,4T2)＝0.