【创新设计】2022-2022高中物理3.2牛顿第一定律（第2课时）A每课一练教科版必修1(时间：60分钟)1．在利用打点计时器“探究加速度与力、质量关系”的实验中，以下做法正确的是(　　)A．平衡摩擦力时，应将重物用细绳通过定滑轮系在小车上B．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力C．实验时，先放开小车，后接通电源D．“重物的质量远小于小车的质量”这一条件如不满足，对探究过程也不会产生影响答案　B2．如图3213所示，在“探究加速度和力、质量关系”的实验中，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(　　)图3213A．当m1＝m2、F1＝2F2时，x1＝2x2B．当m1＝m2、F1＝2F2时，x2＝2x1C．当F1＝F2、m1＝2m2时，x1＝2x2D．当F1＝F2、m1＝2m2时，x2＝2x1答案　AD3．如图3214是某些同学根据实验数据画出的图象，下列说法中正确的是(　　)图3214A．甲和乙较好地把握了实验条件M远大于mB．丙和丁没有把握好实验条件M远大于mC．甲同学长木板的倾角太小，而乙同学长木板的倾角太大6D．甲、乙、丙三同学中，丙较好地完成了平衡摩擦力的操作解析　因为图象甲、乙和丙中都是直线，说明满足小车质量和车上砝码质量之和M远远大于砂及砂桶的总质量m，图象丙经过坐标原点，说明平衡摩擦力比较到位．答案　ACD4．如图3215所示是某次利用气垫导轨“探究加速度与力、质量关系”的实验装置安装完毕后的示意图，图中A为砂桶和砂，B为定滑轮，C为滑块及上面添加的砝码，D为纸带，E为电火花计时器，F为蓄电池，电压为6V，G是电键，请指出图中的三处错误：图3215(1)_____________________________________________________________；(2)_____________________________________________________________；(3)_____________________________________________________________．解析　(1)B接滑块的细线应水平(或与导轨平行)．(2)C滑块离计时器太远．(3)E电火花计时器用的是220V的交流电，不能接直流电．答案　见解析5．某同学设计了一个“探究加速度与物体所受合力及质量的关系”实验．如图3216所示为实验装置简图，A为小车，B为电火花计时器，C为装有砝码的小桶，D为一端带有定滑轮的长方形木板．电源频率50Hz.图3216(1)在实验中必须平衡摩擦力，以小车________所受重力沿斜面向下的分力平衡摩擦力，当小车做________运动时，摩擦力恰好被平衡；之后可认为细绳对小车的拉力F等于砝码和小桶的总重力，需满足的条件是___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.6(2)图3217为某次实验得到的纸带(纸带上的点为实际打下的点)，根据图中的纸带和相关数据可求出小车的加速度大小a＝________m/s2.(结果取两位有效数字)图3217(3)在“探究加速度与质量的关系”时，保持砝码和小桶质量不变，改变小车质量M，分别得到小车加速度a与质量M的数据如下表：次数123456789小车加速度a/(m·s－2)1.981.721.481.251.000.750.480.500.30小车质量M/kg0.250.290.330.400.500.710.751.001.67/kg－1根据上表数据，为直观反映F不变时a与M的关系，请在图3218所示方格坐标纸中选择恰当的物理量建立坐标系，并作出图线．(如有需要，可利用上表中空格)图3218解析　(1)平衡摩擦时应在小车不挂小桶的情况下进行，小车做匀速直线运动时，受到的重力沿斜面向下的分力与摩擦力相等．平衡摩擦力之后，满足条件“砝码和小桶的总质量远远小于小车质量”时，可认为细绳对小车的拉力F等于砝码和小桶的总重力．(2)从题图中所给数据可以求得Δx＝0.51cm，T＝0.04s，由Δx＝aT2得出a＝3.2m/s2.(3)利用上表中空格，先求出小车质量的倒数，然后建立a坐标，作出a图线．答案　(1)不挂小桶时　匀速直线　砝码和小桶的总质量远远小于小车的总质量(2)3.2　(3)求出小车质量的倒数，作出a图线．如图所示6次数123456789小车加速度a/(m·s－2)1.981.721.481.251.000.750.480.500.30小车质量M/kg0.250.290.330.400.500.710.751.001.67/kg－14.003.453.032.502.001.411.331.000.606.如图3219甲所示为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速度和力的关系”的实验装置．图3219(1)在该实验中必须采用控制变量法，应保持________不变，用钩码所受的重力大小作为________，用DIS测小车的加速度．(2)改变所挂钩码的数量，多次重复测量．在某次实验中根据测得的多组数据可画出aF关系图线(如图乙所示)．分析此图线OA段可得出的实验结论是____________________．(3)此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是(　　)A．小车与轨道之间存在摩擦　B．导轨保持了水平状态C．所挂钩码的总质量太大D．所用小车的质量太大解析　(1)采用控制变量法，应保持小车的总质量不变．(2)从aF关系图线可以看出基本上是一条直线，所以可以得出在质量不变的条件下，加速度与外力成正比．(3)本次实验的条件是所挂钩码的总质量应远小于小车的总质量，否则不能用钩码所受的重力作为小车受到的作用力．此图线的AB段明显偏离直线说明所挂钩码的总质量太大．答案　(1)小车的总质量　小车所受外力　(2)在质量不变的条件下，加速度与外力成正比　(3)C7.某同学设计了如图32206所示的装置来探究加速度与力的关系．弹簧秤固定在一合适的木板上，桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮，细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接．图3220在桌面上画出两条平行线MN、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，记下弹簧秤的示数F0，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，记下弹簧秤的示数F1，然后释放木板，并用秒表记下木板运动到PQ处的时间t.(1)木板的加速度可以用d、t表示为a＝________；为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是(一种即可)____________________．(2)改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度a与弹簧秤示数F1的关系．如图3221所示图象能表示该同学实验结果的是________．图3221(3)用加水的方法改变拉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．可以更方便地获取多组实验数据c．可以比较精确地测出摩擦力的大小d．可以获得更大的加速度以提高实验精度解析　(1)木板在绳子拉力的作用下做初速度为零的匀加速直线运动，由d＝at2可知：a＝.为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是保持F1不变，重复实验多次测量d、t取平均值．(2)该实验原理与教材实验原理类似，同样需要满足木板的质量M远大于矿泉水的质量m，此时可认为绳上的拉力近似等于弹簧秤示数F1.本实验中没有平衡摩擦力，但通过题意可知受到的摩擦力为F0，木板受到的合外力为(F1－F0)．图象反映的是a与F1的关系，而不是a与(F1－F0)的关系，所以图象不过原点．当F1增大时，即矿泉水瓶的质量m增大时，实验的前提条件不再满足，此时a越大，绳上的拉力就越小于弹簧秤示数F1，加速度增加得就越慢，图线向下弯曲，c正确．(3)6用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是可以更方便地获取多组实验数据和比较精确地测出摩擦力的大小，b、c说法是正确的；两种实验方法都不可以改变滑动摩擦力的大小，a错误；通过(2)中分析可以知道当加速度增大时，实验条件便不再满足，此时实验误差变大，d说法错误．答案　(1)　保持F1不变，重复实验多次测量，求平均值　(2)c　(3)bc6