课时 4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系 一、单选题。本大题共 7 小题，每小题只有一个选项符合题意。 1．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某同学在坐标纸上画出四张 a  1 关系图线。其中作图正确 m 的是（　　） A． B． C． D． 2．关于“探究加速度与力、质量的关系”的实验，下列说法中正确的是( ) A．通过同时改变小车的质量 m 及受到的拉力 F 的研究，能归纳出加速度、力、质量三者之间的关系 B．通过保持小车质量不变，只改变小车的拉力的研究，就可以归纳出加速度、力、质量三者之间的关系 C．通过保持小车受力不变，只改变小车质量的研究，就可以得出加速度、力、质量三者之间的关系 D．先保持小车质量不变，研究加速度与力的关系；再保持小车受力不变，研究加速度与质量的关系，最 后归纳出加速度、力、质量三者之间的关系 3．在“验证牛顿运动定律”实验的准备阶段，小车不挂小桶时，先将木板的一端垫起一定高度。这样做的 目的是（　　） A．测量小车运动的加速度 B．平衡摩擦力 C．测量小车运动的速度 D．测量木板倾斜的角度 4．下列方法中，可实现对小车的加速度与力、质量的关系探究的是( ) A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法 D．物理模型法 5．为了更直观地反映物体的加速度 a 与物体质量 m 的关系，往往用二者的关系图象表示出来，该关系图 象应选( ) A．a－m 图象 C．a－ 1 m 图象 B．m－a 图象 D． 1 m －a 图象 6．探究加速度与物体的质量以及外力关系的实验中，为了探究滑块质量 m0 不变时，加速度与外力 F 的定 量关系，砝码质量 m 和滑块质量 m0 分别选取下列四组值（ ） A．m0=500 g，m 分别为 50 g，70 g，100 g，125 g B．m0=500 g，m 分别为 20 g，30 g，40 g，50 g C．m0=200 g，m 分别为 50 g，75 g，100 g，125 g D．m0=200 g，m 分别为 30 g，40 g，50 g，60 g 7．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，采用如图所示的装置．下列说法中正确的是 A．垫高长木板一端，调节倾角，直到小车在托盘和砝码的拉动下做匀速直线运动，以平衡小车运动中受 到的摩擦力 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 a 与拉力 F 的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出 a- 1 F 图象 D．当小车的质量远大于托盘和砝码的总质量时，可以近似认为细线对小车的拉力大小等于托盘和砝码的 总重力大小 二、多选题。本大题共 3 小题，每小题所给四个选项中有多个正确选项。 8．经过对加速度与物体的质量和合外力的关系的探究学习，已经知道物体的加速度 a 与物体受的力 F 及 1 物体的质量 m 满足的关系式 a∝F，a∝ m 。如果在光滑的水平面上有一质量为 m 的物体受到水平力 F 作用， 从静止开始在 t 时间内移动了 x 距离，今要使距离变为 4x 可采用以下哪一种方法( ) A．只将水平恒力增为 4F B．只将物体质量减为原来的一半 C．只将作用时间增为 2t D．只将作用时间增为 4t 9．利用如图所示的装置可以做力学中的一些实验，小车质量为 M.盘及盘中砝码的总质量为 m，以下说法 正确的是( ) A．在利用该装置“研究匀变速直线运动”的实验中，应该先接通电源，再释放小车 B．在利用该装置来“探究物体的加速度与力、质量的关系”时，要使细线的拉力等于砝码及盘的总重量， 应该满足的条件是 M 远大于 m C．在利用该装置来“探究物体的加速度与质量的关系”时，可以通过图象法处理数据，画出 a－m 关系即 可确定加速度与质量的关系 D．在利用该装置来做“探究小车速度随时间变化的规律”实验前，木板左端被垫起一些，使小车在不受拉 力作用时做匀速直线运动，这样做的目的是为了补偿阻力 10．如图是某同学探究加速度与力、质量的关系时已接通电源正要释放纸带时的情况，对该同学操作的 评价，下列说法正确的是( ) A．应使用 4～6 V 的交流电源 B．打点计时器应固定于长木板没有滑轮的一端，且小车紧靠打点计时器停放 C．应调节滑轮的高度使得细线与木板平行 D．应调节长木板的倾角以平衡摩擦力 三、解答题。本大题共 6 小题，解答过程必修有必要的文字说明，公式和解题过程。 11．在“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验中，甲、乙两位同学作出的 a-F 图像分别如图中Ⅰ 和Ⅱ所示，均明显超出了误差范围。请从平衡摩擦力的角度分析出现这种状况的原因。 12．在“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验中，小车质量 M 和重物质量 m 分别选取下列四组 值∶ ①M=500g，m 分别为 70g、100g、125g、150g ②M=500g，m 分别为 20g、30g、40g、50g ③M=200g，m 分别为 70g、75g、100g、125g ④M=200g，m 分别为 30g、40g、50g、60g 在其他操作都相同且正确的情况下，选用___________组值测量后所作出的图像较准确。在选用此组值时， m 取__________时实验误差较大。 13．某组同学实验得出数据，画出 a-F 图如图（乙）所示，那么该组同学实验中出现的问题可能是（ ） A．实验中平衡摩擦力时长木板垫起的角度太小 B．实验中平衡摩擦力时长木板垫起的角度太大 C．实验中绳子拉力方向没有跟平板平行 D．实验中不满足“砂桶和砂的总质量远小于小车质量”的条件 14．用如图甲所示的实验装置“探究加速度与力、质量的关系”。 （1）打点计时器是一种计时仪器，使用_________电源（填“直流”，“交流”）；其电源频率为 50Hz，它们 每隔_________s 打一个点；图乙是_________计时器。（填“电磁打点”，“电火花”）； （2）关于用打点计时器探究小车速度随时间变化规律的实验，下列说法中错误的是________ A．打点计时器应固定在长木板上，且远离滑轮一端 B．开始实验时小车应靠近打点计时器一端 C．应先释放小车，待小车速度稳定后再接通电源 D．打点完毕，应立即关闭电源 （3）实验之前要首先平衡摩擦力，其正确操作是________。 A．把木板带定滑轮的一侧抬高，不放纸带，调节木板的倾斜角度，直至小车在细绳的牵引力作用下开始 滑动； B．把木板不带定滑轮的一侧抬高，调节木板的倾斜角度，轻推小车，使小车在不受牵引力时能拖动纸带 沿木板匀速运动； （4）如图所示为某次记录小车运动情况的纸带，电火花打点计时器依次在纸带上打出图中 A、B、C、D、E 相邻的计数点，已知相邻的计数点的时间间隔为 0.1s。根据纸带上所给出的数据，可以 判断该小车做匀加速运动；在打 C 点时小车的速度大小 vC= _______m/s，小车的运动加速度大小 a=________m/s2。 15．小明采用如图甲所示的装置进行“探究加速度与力、质量的关系”实验。 （1）实验中，他使用的电火花计时器需要用到的电源是图乙中的______（填“A”或“B”）； （2）实验中，为了能使小盘和重物的总重力 mg 等于小车所受到的合外力，以下说法正确的是______ （填字母）； A．细线应跟长木板平行 B．需在长木板安装打点计时器的一端垫入适当小木块以补偿小车受到的阻力 C．本实验不需要补偿小车受到的阻力，因为阻力是恒定不变的 D．小盘和重物的总质量 m 应该跟小车的质量 M 差不多 （3）经过规范的操作完成了本次实验，则下列说法正确的是______（填字母）； A．本实验用到的实验方法是控制变量法 B．实验中小车运动的加速度可用 a  mg 求出 M C．改变小车质量 M，得到 a  M 的图像是一条近似过原点的直线 D．改变小盘和重物的总质量 m，得到 a  mg 的图像是一条近似过原点的直线 （4）在某次操作后小明得到了一条如图丙所示的纸带，他将纸带上 A、B、C、D、E、F、G 七个点选为 计数点，已知交流电的频率为 50Hz，则打此纸带时小车的加速度大小为______m/s2（保留两位有效数 字）。 参考答案 1．A 【解析】根据牛顿第二定律，则 a a F 1 F� m m 1 图线是过原点的直线。 m 故选 A。 2．D 【解析】验证牛顿运动定律的实验，是利用控制变量法，探究加速度 a 与合外力 F、物体质量 m 的关系， 故选 D。 3．B 【解析】在“验证牛顿运动定律”实验的准备阶段，小车不挂小桶时，先将木板的一端垫起一定高度，这样 做的目的是平衡摩擦力，使绳的拉力为小车受到的合力，故选项 B 正确，ACD 错误。 故选 B。 4．C 【解析】物理学中研究多变量关系时，应采用控制变量法。探究小车的加速度与力、质量的关系时，应 先保持小车的质量不变，研究加速度与力的关系，然后保持小车所受的合外力不变，研究小车的加速度 与质量的关系，故选 C。 5．C 【解析】在作用力相同的情况下，质量越大，速度的变化越慢，加速度越小，两者可能成反比，则用 a 1 图象更容易判断，故选 C。 m 6．B 【解析】探究滑块质量 了减小实验误差，应使 m0 不变时，加速度与外力 F 的定量关系，是用砝码的重力代替对滑块的拉力，为 m0 ? m ，为此选 B 组值误差较小，故选 B。 7．D 【解析】A．做该实验需要平衡摩擦力，所以在长木板不带定滑轮的一端下面垫一木块，反复移动木块的 位置，让小车做匀速直线运动，托盘和砝码不能挂在小车上，故 A 错误； B． 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； C．在研究两个变量之间的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出直线图形．探究加速度与拉力的 关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出 a  F 图象，故 C 错误； D．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 D 正确； 故选：D。 8．AC 【解析】当质量 m、作用时间不变时，作用力增为 4F，由于 a �F ，所以加速度 a 增为原来的 4 倍。根据 x 1 2 at 2 x 1 2 at 2 得距离变为 4x； 当 F、m 不变时，a 不变，时间变为 2t 时，根据 得距离变为 4x，故选 AC。 9．AB 【解析】A．在利用打点计时器做实验中，为了得到更多的数据，充分利用纸带，都应该先接通电源，再 释放小车，A 正确； B．在利用该装置来“探究物体的加速度与力、质量的关系”时，要使细线的拉力等于砝码及盘