《实验：探究加速度与力质量的关系》高频易错题集答案.docx

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1、人教版（2019）必修第一册2.实验：探究加速度与力、质量的关系2023年高频易错题集弁考答案与试题解析一.选择题（共10小题）1 .下列说法中正确的是（）A.质点、光滑表面都是理想化模型B.主张“力是维持物体运动的原因”观点的物理学家是伽利略C.牛顿第一定律、牛顿第二定律和牛顿第三定律都可以通过实验来验证D.千克、米、牛顿都是国际单位制中的基本单位【分析】质点是理想化的物理模型.牛顿第一定律不能用实验验证.单位m、kg是国际单位制的基本单位，而牛顿不是国际单位制的基本单位.主张“力是维持物体运动的原因”观点的物理学家是亚里士多德，从而即可一一求解.【解答】解：A、质点是用来代替物体的有质量的

2、点，是理想化的物理模型。光滑表面实际并不存在，是理想化模型，故A正确。B、伽利略将理想斜面实验通过合理推理否定了亚里士多德关于“力是维持物体运动的原因”这个观点。故B错误。C、牛顿第一定律反映了物体不受外力的情况下运动规律，而不受力的物体不存在的，故该定律不能用实验验证。而牛顿第二定律可以用实验验证。故C错误。D、单位m、kg是国际单位制的基本单位，而牛顿不是国际单位制的基本单位。故D错误。故选：Ao【点评】本题考查物理上理想化模型、牛顿第一定律、基本单位及伽利略的理论：力是改变物体运动的原因，不是力是维持物体运动的原因，是常识性问题.2 .关于运动和力的关系，下列说法中正确的是（）A.物体受

3、到的合力为零，速度一定为零B.物体受到的合力不变，速度一定不变C.物体受到的合力方向变化，速度方向一定变化D.物体受到的合力变化越快，加速度变化一定越快【分析】利用牛顿第一定律：一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种运动状态；根据牛顿第二定律a=E进行判断加速度的变化。m【解答】解；A、根据牛顿第一定律，物体受到的合力为0,物体保持静止状态或匀速直线运动状态，速度不一定为0,故A错误；B、由牛顿第二定律a=E可知，受到的合力恒定，加速度恒定，则物体一定是做匀变速m运动，速度一定是变化的，故B错误；C、如果物体的合外力方向始终与速度方向

4、共线，合力方向变化（如图所示），速度方向不一定变化，故C错误：D、由牛顿第二定律a=E可知，物体受到的合力变化越快，加速度变化一定越快，D正m确；故选：D。【点评】本题是考查力与运动关系的基础题，解题的关键是了解牛顿第一定律和牛顿第二定律的内容，掌握速度与加速度之间的关系。3.关于某个物体受到的力与运动的关系，下列说法正确的是（）A.物体受到的合力为零，速度一定为零B.物体受到的合力恒定，速度一定恒定C.物体受到的合力越大，速度一定越大D.物体受到的合力越大，加速度一定越大【分析】利用牛顿第一定律：一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这

5、种运动状态.以及牛顿第二定律a上进行判断.m【解答】解；A、根据牛顿第一定律，物体受到的合力为0,物体保持静止状态或匀速直线运动状态，故速度不一定为0,A错误;B、由牛顿第二定律a可知，受到的合力恒定，加速度恒定，则物体一定是做匀变速m运动，故速度一定是变化的，B错误；C、由牛顿第二定律a1可知，物体受到的合力越大，加速度越大，但速度不一定越大，m也可能越小，C错误；D、由牛顿第二定律a上可知，物体受到的合力越大，加速度一定越大，D正确；m故选：Do【点评】本题是考查力与运动关系的基础题，解题的关键是了解牛顿第一定律和牛顿第二定律的内容，掌握速度与加速度之间的关系.4 .下列图象能反映牛顿第二

6、定律的是（）【分析】根据牛顿第二定律可知，物体的加速度与合外力成正比，与质量成反比，根据牛顿第二定律分析各个图象。【解答】解：AD,根据牛顿第二定律可知，a=旦，当合外力F恒定时，a-工图象为过mm原点的倾斜直线，图象为曲线，故A正确，D错误。B、V-t图象反映的是速度随时间变化的关系，斜率表示加速度，与牛顿第二定律无关,故B错误。C、根据牛顿第二定律可知，F=ma,质量增大，合外力F不变，F-m图象为平行于横轴的图象，故C错误。故选：Ao【点评】本题考查了加速度与力的关系图象，解题的关键是明确牛顿第二定律的公式，对比分析图象。5 .质量为m的物体放在A地的水平面上，用竖直向上的力F拉物体，物

7、体的加速度a与拉力F的关系如图线所示，质量为m的另一物体在B地做类似实验，测得a-F关系如图线所示，设A、B两地的重力加速度分别为g和g,则（）A.m=m,ggB.m,m,g,=gD.m,=m,g,m,纵轴截距相等，则有：g,=g.故C正确，ABD错误。故选：Co【点评】解决本题的关键通过牛顿笫二定律求出加速度a与拉力F的关系式，根据图线的斜率和截距进行比较。6 .在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某同学利用如图所示的装置进行实验。下列关于实验操作中正确的是（）A.小车释放时应靠近定滑轮B.平衡摩擦力时应将祛码盘与小车相连C.打点计时器应使用直流电源供电D.实验时，先接通电源后释放小车【

8、分析】探究加速度与拉力的关系实验时，要平衡摩擦力，平衡摩擦力时，要求小车在无动力的情况下平衡摩擦力，不需要挂任何东西；使用交流电源；操作过程是先接通打点计时器的电源，再放开小车。【解答】解：A、小车释放时应靠近打点计时器，远离定滑轮，故A错误。B、在该实验中，我们认为绳子的拉力就等于小车所受的合外力，故在平衡摩擦力时，细绳的另一端不能悬挂装祛码的硅码盘，故B错误。C、打点计时器应使用交流电源供电，故C错误。D、实验时应先接通电源然后再释放小车，故D正确。故选：D。【点评】考查实验操作要求，知道打点计时器使用的电源，同时探究加速与力的关系实验时，要平衡摩擦力、应根据纸带求出小车的加速度，掌握实验

9、的实验注意事项是正确解题的关键。7.如图甲所示为某同学研究物体加速度与力和质量关系的实验装置示意图，图乙是该装置的俯视图。两个相同的小车，放在水平桌面上，前端各系一条轻细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘里可放祛码。两个小车通过细绳用夹子固定，打开夹子，小盘和祛码牵引小车同时开始做匀加速直线运动，闭合夹子，两小车同时停止运动。实验中平衡摩擦力后，可以通过在小盘中增减硅码来改变小车所受的合力，也可以通过增减小车中的祛码来改变小车的总质量。该同学记录的实验数据如表所示，则下列说法中正确的是（）实验次数小车1总质小车2总质小车1受合小车2受合小车1位移小车2位移量mg量m2g力FN力F2Nxc

10、mx2cm12502500.100.2020.139.822502500.100.3015.244.532502500.2003019.830.842505000.100.1020.039.753004000.100.1020.315.163005000.100.1030.018.0A.研究小车的加速度与合外力的关系可以利用1、2、3三次实验数据B.研究小车的加速度与小车总质量的关系可以利用2、3、6三次实验数据C.对于“合外力相同的情况下，小车质量越大，小车的加速度越小”的结论，可以由第1次实验中小车1的位移数据和第6次实验中小车2的位移数据进行比较得出D.通过对表中数据的分析，可以判断出第

11、4次实验数据的记录不存在错误【分析】探究加速度与力、质量关系实验要采用控制变量法，根据控制变量法分析表中实验数据，根据表中实验数据应用控制变量法分析答题。【解答】解：某同学研究物体加速度与力和质量关系的实验装置，共做了6次实验，实验采用了控制变量法，A、研究小车的加速度与合外力的关系必须使小车的质量不变，符合条件的是实验1、2、3次，故A正确；B、研究小车的加速度与小车总质量的关系必须使拉力相同，符合条件的是实验田4、5、6次，故B错误；C、合外力相同的情况下，小车质量越大，小车的加速度越小，这两组数据合外力均是0.1N,质量之比为1：2,但加速度之比接近于1：1,所以不能说明质量越大，加速度

12、越小，故C错误；D、第四次实验，合外力均为0.1N,质量之比为1：2,但加速度之比为等于1：2,正确的是2：1.第4次实验数据的记录存在错误，故D错误。故选：Ao【点评】本题考查了探究加速度与力、质量关系实验，实验采用了控制变量法，掌握控制变量法的是解题的前提，应用控制变量法分析表中数据即可解题。8.实验探究加速度与力、质量的定量关系，下列认识正确的是（）A.F、m和a三个物理量都有直接测量的工具B.实验时为消除摩擦力对小车运动的影响，要将木板无滑轮的一端垫富，直到小车不挂重物时也能自己沿长木板运动起来C.实验时重物通过细绳拉小车的力要比重物的重力小D.根据实验数据，得到的F不变时的a-m图象

13、是过原点的倾斜直线【分析】探究加速度与力、质量的关系实验，需要配合摩擦力，加速度根据打出的纸带求出，小车质量要远大于重物质量，应用牛顿第二定律分析答题.【解答】解：A、力F和质量m可直接用测力计和天平测量，a应根据打出的纸带求出，但a不能直接测量，故A错误。B、若将小车一端垫高到小车不挂重物时也能自己沿长木板运动起来时，就已平衡摩擦力过度了，故B错误。C、由牛顿笫二定律得，对小车与重物整体：mg=(M+a)a,对小车：F=Ma,则重物对小车拉力F=.=-M+m0M+m0小车质量为：M=Z-mo。k故答案为：（1）ACD；（2）1.97；（3）2-mo。k【点评】解决实验问题首先要掌握该实验原理

14、，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项，小车质量不变时，加速度与拉力成正比，对a-F图来说，图象的斜率表示小车质量的倒数。15.某同学设计了如图所示的实验装置来探究加速度和力的关系。弹簧测力计固定在一合适的木板上，桌面的右边缘固定一只表面光滑的铅笔以代替定滑轮，细绳的两端分别与弹簧测力计的挂钩和矿泉水瓶相连，在桌面上画出两条平行线MN和PQ,并测出间距d,开始时将木板置于MN处，现缓慢向瓶中加水，直到木板刚刚开始运动为止，记下弹簧测力计的示数Fo,以此表示滑动摩擦力的大小。再将木板放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧测力计的示数Fi,然后释放木板，并用停表记下木板运动到PQ的时间to

15、（1）木板的加速度可以用d、t表示为a=F一（2）在实验中弹簧秤的示数释放木板后细绳的拉力（填、V或=）（3）改变瓶中水的质量重更实验，确定加速度a与弹簧测力计示数Fl的关系，下列图象能表示该同学实验结果的是CBC（4）在本实验中用加水的方法改变力的大小。与挂钩码的方法相比，它的优点是A.可以改变滑动摩擦力的大小B.可以更方便的获取多组实验数据C.可以精确的测出滑动摩擦力的大小D.可以获得更大的加速度以提高实验精度【分析】（1）根据运动学公式求出加速度。（2）在实验中弹簧秤的示数Fl等于矿泉水即瓶的重力，根据牛顿第二定律可以判断Fl与释放木板后细绳的拉力。（3）知道当水的质量远远小于木板的质量

16、时，水的重力近似等于绳子的拉力。（4）不可以改变滑动摩擦力的大小。钩码的质量不连续，测量摩擦力难以精确。【解答】解：（1）根据匀变速直线运动公式得：d=工at?,则a=空。2t2（2）在实验中弹簧秤的示数Fi等于矿泉水即瓶的重力，设释放木板后细绳的拉力为T,对矿泉水及瓶为对象，根据牛顿第二定律：Fi-T=ma0,即在实验中弹簧秤的示数Fl大于释放木板后细绳的拉力。(3)当FFo时，木板才产生加速度。随着继续向瓶中加水后，矿泉水瓶的质量不断增加，矿泉水瓶的质量不能远小于木板的质量而被忽略，那么水的重力与绳子的拉力差值等于矿泉水瓶的质量与加速度的乘积会越来越大，故C正确。(4) A、不可以改变滑动

17、摩擦力的大小，故A错误：B、缓慢向瓶中加水，可以更方便地获取多组实验数据，故B正确；C、缓慢向瓶中加水，直到木板刚刚开始运动，可以比较精确地测出摩擦力的大小，故C正确；D、并没有获得很大的加速度，可以获取多组实验数据以提高实验精度，故D错误。故选：BCo故答案为：(1)里：(2)；(3)C；(4)BCot2【点评】解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项，尤其是理解平衡摩擦力和Mm的操作和要求的含义。涉及到图象问题，首先根据相应的物理规律写出公式，然后整理出关于纵轴与横轴物理量的函数表达式，再根据斜率和截距的概念即可求解。三.解答题(共5小题)16 .如图1所

18、示为甲同学根据测量数据作出的a-F图象，说明实验存在的问题是3衡摩擦力或平衡摩擦力不足.乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a-F图象如图2所示，两个同学做实验时的哪一个物理量的取值不同质量不同.少图1一1图2r【分析】图1中图象与横轴的截距大于0,说明开始时拉力大于零，但加速度等于零，说明合力大于零，即拉力不等于合力；图象2中的斜率等于物体的质量的倒数，故斜率不同则物体的质量不同.【解答】解：图1中图象与横轴的截距大于0,说明开始时拉力大于零，但加速度等于零，说明合力大于零，即拉力不等于合力，说明没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；图象2中的斜率等于物体的质量的倒数，故斜率不同则物体的质

19、量不同；故答案为：没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，质量不同.【点评】本题关键是要联系“探究加速度与力、质量的关系”的实验的实验原理进行分析；明确细线的拉力要等于合力，必须平衡摩擦力.17 .某同学为探究加速度与合外力的关系，设计了如图甲所示的实验装置.一端带有定滑轮的长木板固定在水平桌面上，用轻绳绕过定滑轮及轻滑轮将小车与弹簧测力计相连.实验中改变悬挂的钩码个数进行多次测量，记录弹簧测力计的示数F,并利用纸带计算出小车对应的加速度a.（1）实验中钩码的质量可以不需要远小于小车质量，其原因是一C.A.小车所受的拉力与钩码的重力无关B.小车所受的拉力等于钩码重力的一半C.小车所受的拉力可由弹簧测力

20、计直接测出（2）图乙是实验中得到的某条纸带的一部分.已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz,由纸带数据求出小车的加速度a=0.75ms2.（3）根据实验数据绘出小车的加速度a与弹簧测力计示数F的关系图象，图丙图象中最符合本实验实际情况的是B.丙【分析】（1）根据实验原理，弹簧测力计的读数为小车所受合外力，则不需要祛码和祛码盘的总质量应远小于小车的质量的条件；（2）在匀变速直线运动中连续相等时间内的位移差为常数，根据作差法求解加速度；（3）数据作出小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系图象，应该是过原点的一条倾斜直线.【解答】解：（1）根据实验原理可知，弹簧测力计的读数为小车所受合外力，则不

21、需要跌码和硅码盘的总质量应远小于小车的质量的条件，故AB错误，C正确；故选：C；(2)在匀变速直线运动中连续相等时间内的位移差为常数，即：=aT2,解得：a=?：L=03350+85=o75ms2.2T220.I2(3)由题意可知，小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系应该是成线性关系，即为不是过原点的一条倾斜直线，实验存在阻力，故B符合；故答案为：(I)C(2)0.75；(3)B.【点评】解答实验问题的关键是正确理解实验原理，加强基本物理知识在实验中的应用，同时不断提高应用数学知识解答物理问题的能力；掌握求加速度的方法，注意单位的统一，同时理解由图象来寻找加速度与合力的关系.18 .在“探

22、究加速度与力、质量的关系”的实验中，采用如图1所示的实验装置，小车及车中祛码的质量用M表示，盘及盘中祛码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后面拉动的纸带经打点计时器打出的点计算得到。(1)当M与m的大小关系满足一Mm时,才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中祛码的总重力。(2)一组同学在探究加速度与质量的关系时，保持盘及盘中祛码的质量一定，改变小车及车中跌码的质量，测出相应的加速度，采用图象法处理数据。为了比较容易地得出加速度a与质量M的关系，应作出a与-1图象。-M-(3)甲同学在探究加速度与力的关系时，根据测量数据作出的aF图线，如图a所示。则实验存在的问题是平衡摩擦力时木板倾角过大。

23、(4)乙、丙两同学用同一装置探究加速度与力的关系时，画出了各自得到的aF图线，如图b所示。则两同学做实验时的哪一个物理量取值不同？答：两小车及车上祛码的总质量不同。【分析】(1)要求在什么情况下才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中祛码的重力，需求出绳子的拉力，而要求绳子的拉力，应先以整体为研究对象求出整体的加速度，再以M为研究对象求出绳子的拉力，通过比较绳对小车的拉力大小和盘和盘中硅码的重力的大小关系得出只有mm时，即小车的质量远大于祛码和盘的总质量，绳子的拉力近似等于硅码和盘的总重力。（2）根据牛顿第二定律F=Ma,a与M成反比，而反比例函数图象是曲线，而根据曲线很难判定出自变量和因变量

24、之间的关系，故不能作a-M图象。但a=E,故a与工成正比，而正比例函数图象是过坐标原点的一条直线，就比较容易判MM定自变量和因变量之间的关系，故应作a-春图线。（3）当F等于零，但是加速度不为零，可知平衡摩擦力过度，即平衡摩擦力时木板倾角过大。（4）根据a=E知，图线的斜率为小车质量的倒数，斜率不同，知两小车及车上祛码的M总质量不同。故答案为：（1）Mm:（2）-1；（3）平衡摩擦力时木板倾角过大；（4）两小车及车M上硅码的总质量不同。【点评】探究加速度与力、质量的三者关系必须运用控制变量法。解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项。19 .某实验小组利用如图

25、1所示的装置探究加速度与力、质量的关系。A.调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行B.在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有祛码的祛码桶通过定滑轮拴在木块上C.实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源D.通过增减木块上的祛码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度（2）为使祛码桶及桶内祛码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满足的条件是袪码桶的总质量远小于木块和木块上祛码的总质量（选填：“远大于”“远小于”或“近似等于）。（3）甲、乙两同学在同一实验室，各取该套装置放在水平桌面上，木块上均不放跌码,在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度与拉力F的关系，分别得到了如图

26、2中所示的甲、乙两条直线，设甲、乙用的木块质量分别为m甲、ms甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为U甲、U乙，由图可知，m甲Vm/.,Ii甲H7.（选填“V”或“=”）。【分析】（1）实验要保证拉力等于小车受力的合力，要平衡摩擦力，细线与长木板平行;（2）袪码桶及桶内祛码加速下降，失重，拉力小于重力，加速度越大相差越大，故需减小加速度，即减小祛码桶及桶内祛码的总质量;（3）a-F图象的斜率表示加速度的倒数；求解出加速度与拉力F的表达式后结合图象分析得到动摩擦因数情况。【解答】解：（1）A、调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行，否则拉力不会等于合力，故A正确;B、在调节模板倾斜度

27、平衡木块受到的滑动摩擦力时，不应悬挂“重物”，故B错误;C、打点计时器要“早来晚走”即实验开始时先接通打点计时器的电源待其平稳工作后再释放木块，而当实验结束时应先控制木块停下再停止打点计时器，故C错误;D、平衡摩擦力后，有mgsin=mgcos,即=tan,与质量无关，故通过增减木块上的祛码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度，故D正确：故选：AD（2）按照教材上的理论若以祛码桶及祛码作为小木块的外力，则有a=型，而实际实M验过程中祛码桶及跌码也与小木块一起做匀加速运动，即对祛码桶及硅码有mg-T=ma,对小木块有T=Ma.综上有：小物块的实际的加速度为a=工,只有当mVVM时,M+m才能有效

28、的保证实验的准确性；（3）当没有平衡摩擦力时有：T-f=ma,故a=l-g,即图线斜率为工，纵轴截距mm的大小为go观察图线可知m甲Vm乙，甲乙；故答案为：（1）AD；（2）远小于：（3）；【点评】本题主要考查“验证牛顿第二定律”的实验，要明确实验原理，特别是要明确系统误差的来源，知道减小系统误差的方法20.某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验，图（a）为实验装置简图.（交流电的频率为50HZ）M WV *VVW *W WWW I :（1）图（b）为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为3.2ms2.（保留二位有效数字）（2）保持砂和砂桶质量不变，改变小

29、车质量m,分别得到小车加速度a与质量m及对应小车质量0.250.290.330.400.500.711.001.67m/kgkg,4.003.453.032.502.001.411.000.60m请在方格坐标纸（图d）中画出a-工图线，并从图线求出小车加速度a与质量倒数之mm间的关系式是_a=-Ms?.2m（3）保持小车质量不变，改变砂和砂桶质量，该同学根据实验数据作出了加速度a随合力F的变化图线如图（C）所示.该图线不通过原点，其主要原因是没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足.（4）本实验采用的科学方法是A.理想实验法B.等效替代法C.控制变量法D.建立物理模型法.【分析】（1）根据匀变速直线运动

30、的推论公式A=aT2可以求出加速度的大小；（2）运用描点法作出a-工图线，由数学知识分析小车加速度a与质量倒数上之间的关mm系式.（3）当FWo时，a=0.也就是说当绳子上有拉力时小车的加速度还为0,说明小车的摩擦力与绳子的拉力抵消.该同学实验操作中遗漏了平衡摩擦力这个步骤.（4）本实验采用了控制变量法.【解答】解：（1）相邻的计数点之间的时间间隔为t=0.04s根据纸带的数据得出相邻的计数点之间的位移之差相等，即AX=O.51Cm根据运动学公式得：=at2,则a=l051=3.2ms2t20.042amiiHlk 二王 L-lL 王根据图象运用数学知识求出物理量的关系式：a=。ms22m（3）由图C可知当绳子的拉力不为0时，物体的加速度仍然为0,说明物体所受的合外力不是绳子的拉力，故物体受的摩擦力没有得到平衡或平衡摩擦力不足.(4)本实验要探究加速度与作用力、质量的关系，采用的科学方法是控制变量法.故选：C.故答案为：(1) 3.2；(2) a=ms2;2m(3)没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；(4) C.【点评】只有掌握了实验原理就能顺利解决所有的题目，即只有掌握了实验原理才能举一反三，才能融会贯通.