4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系（分层作业）高一物理同步备课系列（人教版2019必修第一册）.docxVIP

第2节实验：探究加速度与力、质量的关系

实验步骤与操作

1．用如图所示的装置研究在作用力F一定时，小车的加速度a与小车（含砝码）质量M的关系，某同学设计的实验步骤如下：

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A．用天平称出小车的质量

B．按图装好实验器材

C．把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂槽码

D．将电磁打点计时器接在6V电压的蓄电池上，接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量

E．保持槽码的质量不变，增加小车上的砝码个数，并记录每次增加后的M值，重复上述实验

F．分析每条纸带，测量并计算出加速度的值

G．作图像，并由图像确定a与M的关系

（1）该同学漏掉的重要实验步骤是，该步骤应排在步骤之后。

（2）在上述步骤中，有错误的是步骤，应把改为。

（3）在上述步骤中，处理不恰当的是步骤，应把改为。

2．在“探究加速度与力的关系”实验中，某小组设计了如图所示的实验装置。图中上、下两层前端固定有光滑定滑轮，两相同小车前端各系一条细线，细线跨过定滑轮并挂上一个砝码盘，盘中可放砝码，小车Ⅱ所挂砝码和砝码盘的总质量是小车Ⅰ所挂砝码和砝码盘总质量的两倍。将砝码和砝码盘的总重力作为小车所受合外力，两小车尾部各系一条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，按下装置两小车立即同时停止。某次实验时小车Ⅰ的位移为s1，小车Ⅱ的位移为s2。

（1）为了减小实验误差，下列说法正确的是()

A．实验之前将轨道倾斜来平衡摩擦力，平衡摩擦力时需要挂上砝码盘

B．实验之前将轨道倾斜来平衡摩擦力，平衡摩擦力时不需要挂上砝码盘

C．砝码盘和砝码的总质量应远大于小车的质量

D．砝码盘和砝码的总质量应远小于小车的质量

（2）若实验测得小车Ⅱ位移近似是小车Ⅰ位移的两倍，则可得实验结论是：在质量一定的情况下，物体的加速度与所受到的合外力成（填“正比”或“反比”）。

创新实验

3．为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，某同学设计了如图甲所示的实验装置，其中M为小车和小车上滑轮的总质量，m为沙和沙桶的总质量，力传感器可测出轻绳中的拉力大小。

（1）下列实验操作中，一定要进行的是；

A．用天平测出沙和沙桶的总质量

B．将带滑轮的长木板右端适当垫高，以平衡摩擦力

C．调整力传感器和定滑轮的高度，使连接它们的轻绳与长木板平行

D．为减小误差，一定要保证m远小于M

（2）该同学在实验中得到如图乙所示的一条纸带（相邻两计数点间还有四个点没有画出），已知打点计时器采用的是频率为的交流电源，根据纸带可求出小车的加速度为（结果保留三位有效数字）；

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（3）该同学以力传感器的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出的图像是一条过原点的直线（图像没有画出），这说明当质量一定时，小车的加速度与受力成。

4．探究在质量不变的情况下物体的加速度与所受外力的关系的实验装置如图甲所示：

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（1）实验中以下操作正确的是。

A．平衡摩擦力时，小车应连上纸带，打开打点计时器电源

B．释放小车时，小车的位置应靠近打点计时器

C．调整滑轮的高度，使细线水平

D．用天平测出m以及小车质量M，小车运动的加速度可直接用公式求出

（2）某次实验得到了一条纸带如图乙所示，他已在每条纸带上按每5个点取好一个计数点，依次打点先后为0，1，2，3，4，5.由于不小心，第3个点污染不清楚了，如图所示，计算4、5两点间的长度约为mm。

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（3）打图乙纸带时，打“1”点时的速度是m/s，物体的加速度大小是m/s2.（结果保留两位有效数字）

（4）若用该实验装置来探究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”的步骤中。实验中要进行质量m（装有砝码的小车的总质量）和M（盛有沙的小桶的总质量）的选取，以下最合理的一组是。（选填字母代号）

A．M=10g；m=200g、250g、300g、350g、400g、450g

B．M=10g；m=100g、150g、200g、250g、300g、350g

C．M=5g；m=200g、250g、300g、350g、400g、450g

D．M=5g；m=100g、150g、200g、250g、300g、350g

5．“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图甲所示。

（1）在实验过程中，某小组同学打出了一条纸带如图乙所示。从比较清晰的点起，量出相邻计数点之间的距离分别为x1、x2、x3、x4、x5