第4章 第2节 实验：探究加速度与力、质量的关系（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中物理必修第一册（人教版2019）

运动和力的关系 第2节　实验：探究加速度与力、质量的关系 第四章 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 必备知识 自主学习 √ × × × √ √ × √ 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 【例1】 (2023·湖南常德高一检测)实验小组的同学“探究加速度与物体受力、质量的关系”的实验，使用如图甲所示的实验装置。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 (1)(多选)在下列测量工具中，本次实验需要用的测量仪器有________。(选填测量仪器前的字母) A．游标卡尺 B．刻度尺 C．秒表 D．天平 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 (2)关于本实验，下列说法正确的是________(填正确答案标号)。 A．连接砂和砂桶的细线应跟长木板保持平行 B．每次改变小车的质量后要重新平衡摩擦力 C．必须保证小车及车中砝码的总质量远小于砂和砂桶的总质量 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 (3)如图乙所示，某同学在正确操作下打出了一条纸带，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出了连续的5个计数点0、1、2、3、4，相邻两个计数点之间都有4个点迹没有标出，测出各计数点到0点之间的距离。已知打点计时器接在频率为50 Hz的交流电源两端。打点计时器打下计数点2时小车的速度大小v2＝________m/s，小车的加速度大小a＝________m/s2(均保留2位有效数字)。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 [练1] 在探究加速度与力、质量的关系活动中，某小组设计了如图所示的实验装置。图中上下两层水平轨道表面光滑，两小车前端系上细线，细线跨过滑轮并挂上砝码盘，两小车尾部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，然后同时停止。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 (1)在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使________________；在实验时，为减小系统误差，应使砝码盘和砝码的总质量________(填“远大于”“远小于”或“等于”)小车的质量。 (2)本实验通过比较两小车的位移来比较小车加速度的大小，能这样比较，是因为_______________________________________________ ________________________________________________________。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 答案：(1)细线与轨道平行(或水平)　远小于 (2)两小车从静止开始做匀加速直线运动，且两小车的运动时间相等 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 【例2】 (2023·山东泰安高一期中)图甲为“探究加速度与力、质量之间的关系”的实验装置示意图。砂和砂桶的总质量为m，小车和砝码的总质量为M。实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 (1)实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车和砝码所受的合外力，先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行。接下来需要进行的一项操作是________。 A．将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节砂和砂桶总质量的大小，使小车在细线的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 B．将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动 C．将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 (2)实验中要进行质量m和M的选取，以下最合理的一组是(　　) A．M＝20 g，m＝10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、35 g B．M＝200 g，m＝20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g C．M＝400 g，m＝10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、35 g D．M＝400 g，m＝20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 (3)图乙是实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出。测出相邻计数点之间的距离分别为xAB＝4.22 cm、xBC＝4.65 cm、xCD＝5.08 cm、xDE＝5.49 cm、xEF＝5.91 cm、xFG＝6.34 cm。已知打点计时器的工作频率为50 Hz，则小车的加速度a＝________m/s2(保留2位有效数字)。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 [练2] 某同学进行“探究加速度与力、质量的关系”的实验，将实验器材按图甲所示安装好，已知打点计时器的工作频率为50 Hz。请完成下列相关内容： 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 (1)(多选)除了图甲中已有的器材，本实验还需要的器材有________。 A．天平 B．秒表 C．长直尺 D．弹簧测力计 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 (2)下列选项中，是实验中必要的措施及要求的是________。 A．细绳必须与桌面平行 B．接通电源和释放小车同时进行 C．小车的质量远大于钩码的质量 D．进行平衡摩擦力的操作时，要挂钩码 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 (3)实验中获得的一条比较理想的纸带如图乙所示，相邻两计数点之间还有四个计时点未画出。则该小车的平均加速度为_______m/s2(保留2位有效数字)。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 (4)该同学按步骤操作后，保持小车质量不变，通过改变钩码的质量来改变小车受到的合外力，得到了多组数据。根据实验数据作出的a-F图像如图丙所示。该同学的实验结论是_________________________。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 (5)另一组同学通过测量作出的a-F图像如图丁所示，试分析该图不过原点的原因：_______________________________________________。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 【例3】 物理实验不仅要动手操作还要动脑思考，小明同学就注意到图甲所示的装置可以完成多个力学实验。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 (2)利用图甲装置，保持小车的质量m一定，研究小车的加速度和所受外力的关系： 在实验中，改变沙和沙桶的质量，测得小车所受绳子的拉力F和加速度a的数据如下表所示： 关键能力 互动探究 F/N 0.21 0.30 0.40 0.49 0.60 a/(m/s2) 0.10 0.21 0.29 0.41 0.49 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 ①根据测量的数据，在图丙中作出a-F图像。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 ②由作出的a-F图像可推断，在实验操作过程中，存在的问题是____________________。 (3)若把小车换成滑块，已知滑块质量为M＝0.4 kg，沙和沙桶的质量为m＝0.1 kg，某次实验中打出的纸带如图乙所示。重力加速度取 g＝10 m/s2，则滑块运动的加速度a＝________ m/s2(保留3位有效数字)。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 答案：(1)电火花　0.101　(2)①见解析　②没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足　(3)0.195 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 [练3] 在探究加速度与力、质量的关系的实验中： (1)在补偿阻力的过程中，若所有的操作均正确，打出的纸带如图甲所示，根据纸带点迹可判断应适当________(填“减小”或“增大”)木板的倾角，直至小车匀速运动； 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 (2)补偿阻力后，当满足小车质量m0远大于钩码质量m的条件时，小车所受的合力可近似等于钩码的重力。实验中，当所挂钩码数量一定时，研究小车加速度a与其质量m0的关系，由于未满足上述质量条件，实验结果得到的图像可能是________； 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 (3)图乙为实验中打出的一条纸带，纸带上有七个相邻的计数点，每个相邻计数点间有4个点未标出，经测量：xAB＝4.21 cm、xBC＝4.63 cm、xCD＝5.04 cm、xDE＝5.50 cm，xEF＝5.92 cm，xFG＝6.35 cm。已知电源的频率为50 Hz，则小车的加速度a＝________ m/s2。(保留2位有效数字) 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 [练4] (创新情境)某实验小组在“探究加速度与物体的质量、受力的关系”实验中，设计出如下的实验方案，实验装置如图甲所示。已知小车质量M＝261 g，打点计时器所使用的交流电频率f＝50 Hz。其实验步骤是： 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 A.按实验装置图安装好实验装置； B.利用垫块调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车(与纸带、细绳和砝码盘相连)能沿长木板向下做匀速运动； C.取下细绳和砝码盘，记下砝码盘中砝码的质量m； D.将小车置于打点计时器旁(小车与纸带相连，但与细绳和砝码盘不相连)，先接通电源，再放开小车，打出一条纸带，由纸带求得小车的加速度a； E.重新挂上细绳和砝码盘，改变砝码盘中砝码的质量，重复A、B、C、D步骤，求得小车在不同合外力F作用下的加速度。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 回答以下问题： (1)按上述方案做实验，是否要求砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量？________(填“是”或“否”)。 (2)实验中打出的其中一条纸带如图乙所示，每隔4个点取一个计数点，由该纸带可求得小车的加速度a＝________m/s2。(保留3位有效数字) 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 (3)某次实验砝码盘中砝码的重力和对应小车加速度的数据如下表。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 ①请根据表中的数据在坐标纸上画出a-F图像； 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 [练5] (创新情境)(2023·四川眉山高一检测)在探究小车质量一定时加速度与力的关系实验中，小林同学做了如图甲所示的实验改进，在调节桌面水平后，用力传感器来测细线受到的拉力。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 (1)实验时，下列操作或说法正确的是________。 A．需要用天平测出砂和砂桶的总质量 B．小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录力传感器的示数 C.选用电火花计时器比选用电磁打点计时器的实验误差大 D．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 (2)实验得到如图乙所示的纸带，已知打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz，相邻两计数点之间还有四个点未画出，由图乙中的数据可知，小车运动的加速度大小为________m/s2(保留3位有效数字)。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 (3)由实验得到小车的加速度a与力传感器示数F的关系如图丙所示。图像不过原点的原因是______________________________，修正上述实验后，当小车的质量一定时，加速度与其受到的合力成________(填“正比”或“反比”)。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 答案：(1)B　(2)0.625　(3)没有平衡小车受到的摩擦力或平衡小车受到的摩擦力不足　正比 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 1．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，通常将细线给小车的拉力近似等于槽码的重力，为了消除这一系统误差，以下方法中最适合的是(　　) A．要求小车的质量远远大于槽码的质量 B．把打点计时器一端垫高，平衡摩擦力 C．直接用弹簧测力计代替槽码，读出弹簧测力计的读数，即为绳的拉力 D．将力传感器固定在小车上，准确记录细线给小车(含力传感器)的拉力 素养训练 学业评价 D 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 2．在“探究加速度与力、质量关系”的实验中，得到如图甲、乙所示的两个实验图像，关于这两个图像的描述，下列说法正确的是(　　) 素养训练 学业评价 D 　 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 A．图甲是描述加速度与质量关系的图像 B．图乙是描述加速度与力关系的图像 C．图乙是描述加速度与质量的倒数关系的图像 D．图甲是描述加速度与力关系的图像 素养训练 学业评价 　 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 3．(2023·北京海淀高一检测)某同学用如图甲所示的实验装置探究加速度与力、质量的关系，请回答下列有关此实验的问题： (1)该同学在实验前准备了图甲中所示的实验装置及下列辅助器材： A．交流电源、导线　　　 B．天平(含配套砝码) C．秒表 D．刻度尺 E．细线、砂和小砂桶 其中不必要的器材是________(填代号)。 素养训练 学业评价 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 (2)打点计时器在小车拖动的纸带上打下一系列点迹，以此记录小车的运动情况。其中一部分纸带上的点迹情况如图乙所示，已知打点计时器打点的时间间隔T＝0.02 s，测得A点到B、C点的距离分别为x1＝6.99 cm、x2＝15.59 cm，则在打下点迹B时，小车运动的速度vB＝________m/s；小车做匀加速直线运动的加速度a＝________m/s2。(保留3位有效数字) 素养训练 学业评价 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 (3)某学生根据实验数据作出了如图丙所示的a-F图像，其中图线不过原点的原因是_______________________________________________ ________________________________________________________。 答案：(1)C　(2)0.780　1.61　(3)平衡摩擦力过度 素养训练 学业评价 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 4．为了探究加速度与力的关系，使用如图所示的气垫导轨装置进行实验。其中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G1、G2光电门时，光束被遮挡的时间Δt1、Δt2都可以被测量并记录。滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M，挡光片宽度为D，光电门之间的距离为x，牵引砝码的质量为m。回答下列问题。 素养训练 学业评价 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 (1)实验开始时应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气垫导轨水平，在不增加其他仪器的情况下，判定调节是否到位的方法是___________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ ________________________________________________________。 素养训练 学业评价 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 (2)若取M＝0.4 kg，改变m的值，进行多次实验，以下m的取值不合适的一个是________。 A．m1＝5 g B．m2＝15 g C．m3＝40 g D．m4＝400 g (3)在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，其中求得的加速度的表达式为______________(用Δt1、Δt2、D、x表示)。 素养训练 学业评价 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 素养训练 学业评价 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 谢谢观看 返回导航 物理 必修 第一册 （R）　 一、实验思路 1．实验目的 (1)学会用控制变量法探究加速度与力、质量的关系。 (2)掌握利用图像处理数据的方法。 2．实验设计 (1)研究什么物体？——可以改变质量的小车。 (2)如何测量该物体受到的力？——小车受到的拉力可认为与槽码所受的重力相等。 ↓ 　　　　　　 (3)如何测量该物体的加速度？——通过打点计时器打出的纸带测量物体的加速度。 (4)怎样分析数据？——通过图像分析数据。 (4)怎样分析数据？——通过图像分析数据。 3．实验原理(实验的基本思想——控制变量法) (1)保持小车质量不变，改变槽码的个数以改变小车受到的拉力，测出小车对应的加速度，找出二者之间的定量关系。 (2)保持小车所受拉力不变，改变小车的质量，测出小车对应不同质量的加速度，找出二者之间的定量关系。 二、物理量的测量 1．质量的测量：可以用天平测量质量。 2．加速度的测量 (1)方案1：用刻度尺测量小车的位移，用秒表测量发生这段位移所用的时间，由a＝计算出加速度。 (2)方案2：根据纸带上打出的点测量物体的加速度。 (3)方案3：两个初速度为0，做匀加速直线运动的物体运动时间相等，＝，测量加速度就转化为测量位移了。 3．力的测量：先用小车重力沿铝板向下的分力平衡小车受到的摩擦力，这样绳子对小车的拉力就是小车受到的合外力，当小车质量远大于槽码质量时，可将槽码的重力视作小车受到的拉力，只要测出槽码的重力，就能求出小车受到的合外力了。 三、进行实验 1．用天平测出小车的质量M，并把数值记录下来。 2．把实验器材安装好。 3．平衡摩擦力：在长铝板不带定滑轮的一端下面垫一木块，多次移动 　　　 ↓ 木块位置，直到轻推小车，小车在铝板上做匀速直线运动为止。 注意：在平衡摩擦力时，不要把悬挂槽码用的细绳系在小车上。 4．测量拉力F和对应的加速度a (1)连好装置，先接通电源，再让小车拖着纸带下滑，打出一条纸带，取下纸带并在纸带上标上号码及此时所挂槽码的重力m1g。 (2)保持小车的质量不变，改变槽码的质量，重复步骤①，多做几次实验，并记录好相应纸带的编号及所挂槽码的总重力m2g，m3g，… 5．测量质量M和对应的加速度a (1)保持槽码的质量不变，在小车上加砝码，接通电源后放开小车，用纸带记录小车的运动情况；取下纸带，并在纸带上标上号码及小车和砝码的总质量M1。 (2)继续在小车上增加砝码，重复步骤①，多做几次实验，在每次实验得到的纸带上标上号码及小车和砝码的总质量M2，M3，… 6．求出小车的加速度a，将得到的数据填入相应表格中，以便进行数据分析。 四、数据记录与分析 1．小车质量一定时，拉力F和加速度a 2.小车所受拉力一定时，质量M和加速度a 3.数据处理 (1)以a为纵坐标、F为横坐标，根据数据作a-F图像， 用曲线拟合数据点，找出规律，分析a与F的关系。 (2)以a为纵坐标，分别以M和为横坐标，根据数据作a-M图像和a-图像，分析a与M的关系。 1．(物理与实验)某同学做“探究加速度与力、质量的关系”的实验，装置如图所示，判断下列说法的正误。(对的画“√”，错的画“×”) (1)每次改变质量都应重新平衡摩擦力。(　　 　　) (2)平衡摩擦力时，须挂上槽码，并连好纸带。(　　 　　) (3)平衡摩擦力的标准是纸带上的点迹均匀。(　　 　　) (4)实验中小车和砝码的总质量应远大于槽码的总质量。(　　 　　) (5)实验时应先放开小车，再接通电源。(　　 　　) (6)实验前小车应停在靠近打点计时器处。(　　　　) (7)作图像时，应使尽可能多的点落在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线的两侧。(　　 　　) (8)系统误差可通过多测几次数据消除。(　　 　　) 2．(知识拓展)误差分析 (1)本实验中将槽码的重力当作绳子的拉力，会产生误差(槽码的重力略大于绳子拉力)；小车质量(M)与槽码总质量(m)相差越大，误差越小，故小车质量需要远远大于槽码的总质量(M≫m)。 (2)若不能满足(M≫m)，则a-F、a-图像将会出现弯折。 (3)平衡摩擦力不准时，会造成下列误差(满足M≫m条件) ①若实验过程中未完全平衡摩擦力，则图像如(1)(2)所示； ②若平衡摩擦力过度，则图像如(3)(4)所示。 探究点一实验思路 答案：(1)BD　(2)A　(3)0.19　0.20 (1)本次实验需要测量计数点间的距离和小车、砂和砂桶的质量，所以需要用到刻度尺和天平，而不需要游标卡尺；打点计时器本身就是计时仪器，不需要秒表，B、D正确。 (2)平衡摩擦力后，小车所受外力的合力等于细绳的拉力，所以细线应与长木板保持平行，A正确；当平衡摩擦力时，应使重力沿斜面向下的分力与摩擦力刚好相等，即mg sin θ＝μmg cos θ，所以μ＝tan θ，由此可知，改变小车质量后不需要重新平衡摩擦力，B错误；平衡摩擦力后，小车受到的合力等于细线对小车的拉力，但是当砂和砂桶的总质量远小于小车及车中砝码的质量时，细线的拉力近似等于砂和砂桶的总重力，C错误。 (3)根据匀变速直线运动的推论可得 v2＝＝ m/s＝0.19 m/s； 根据逐差法可得小车运动的加速度为 a＝＝ m/s2＝0.20 m/s2。 (1)拉小车的细线要与轨道平行。只有在砝码盘和砝码的总质量远小于小车质量时，才能认为砝码盘和砝码的总重力等于细线拉小车的力。 (2)对初速度为零的匀加速直线运动，运动时间相同时，根据x＝at2，得＝，所以能用位移来比较加速度大小。 答案：(1)B　(2)C　(3)0.42 (1)为了使细线对小车的拉力等于小车和砝码所受的合外力，要保证细线与长木板平行，还需要平衡摩擦力，平衡摩擦力时要撤去砂和砂桶并利用打出的纸带判断小车是否做匀速运动，B正确。 (2)当m≪M时，即当砂和砂桶总质量远远小于小车和砝码的总质量，绳子的拉力近似等于砂和砂桶的总重力，因此最合理的一组是C。 (3)相邻的两个计数点之间还有四个点未画出，则相邻的计数点之间的时间间隔为T＝0.1 s，利用逐差法可得加速度 a＝， 代入数据得a≈0.42 m/s2。 答案：(1)AC　(2)C　(3)2.0　(4)在小车质量一定的情况下，小车的加速度与小车受到的合外力成正比　(5)平衡摩擦力过程中木板倾角过大 (1)该实验需要测量质量和长度，故还需要天平和长直尺，B、D错误，A、C正确。 (2)为了减小实验的误差，细绳必须与长木板平行，A错误；为了减小实验误差，应先接通电源，再释放小车，B错误；为了使绳子的拉力近似等于钩码的重力，则小车的质量须远大于钩码的质量，C正确；进行平衡摩擦力的操作时，不需要挂钩码，D错误。 (3)根据匀变速直线运动的推论Δx＝aT2，代入数据，可得a＝＝＝ m/s2≈2.0 m/s2。 (4)题图丙所示的a-F图像是一条过原点的倾斜直线，则实验结论是在小车质量一定的情况下，小车的加速度与小车受到的合外力成正比。 (5)由题图丁可知，当F为零时，加速度不为零，原因是平衡摩擦力过程中木板倾角过大。 探究点三数据处理 (1)探究速度随时间变化规律时，实验室有电磁打点计时器和电火花计时器，但只提供220 V的交流电源，小明应选用________计时器。某次实验中打出的纸带如图乙所示。已知相邻计数点间的时间间隔为0.1 s，则打点计时器打下C点时小车的速度vC＝________m/s。 (1)电火花计时器的工作电压为220 V，可知小明应选用电火花计时器； 打点计时器打下C点时小车的速度vC＝＝×10－2 m/s＝0.101 m/s。 (2)①据测量的数据，在图中作出a-F图像如图所示。 ②a-F图像在横轴上有截距，说明当拉力增大到一定数值时，小车才开始有加速度，故实验中存在的问题是没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足。 (3)根据公式Δx＝at2，代入数据得a＝＝×10－2 m/s2＝0.195 m/s2。 答案：(1)减小　(2)B　(3)0.43 (1)根据纸带点迹可判断小车做加速运动，则应适当减小木板的倾角，直至小车匀速运动。 (2)当满足m≪m0的条件时，小车所受的合力可近似等于钩码的受力，随着逐渐增大，即m0逐渐减小，则不再满足m≪m0的条件，实际测得的加速度a＝小于近似后计算得到的加速度a′＝，所以图像将向下弯曲，B正确。 (3)根据Δx＝aT2解得a＝＝ m/s2＝0．43 m/s2。 探究点四解决实际问题 ②造成图线不过坐标原点的最主要原因是_____________________。 答案：(1)否　(2)0.880　(3)见解析 (1)当小车匀速下滑时有Mg sin θ＝Ff＋(m0＋m)g，当取下细绳和砝码盘后，由于重力沿斜面向下的分力Mg sin θ和摩擦力Ff不变，因此小车受到的合外力为(m0＋m)g，由此可知该实验中不需要使砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量。 (2)相邻计数点间的时间间隔T＝0.1 s，在匀变速直线运动中连续相等时间间隔内的位移差为常数，即Δx＝aT2，则有 a＝ m/s2＝0.880 m/s2。 (3)①a-F图像如图所示 ②由图像可知，当合外力为零时，小车有加速度，这说明在计算小车所受合外力时未计入砝码盘的重力。 (1)细线受到的拉力由传感器测量，不需要用天平测出砂和砂桶的总质量，A错误；小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录力传感器的示数，B正确；电磁打点计时器的振针和复写纸、纸带撞击形成点迹，而电火花计时器是产生脉冲在纸带上形成点迹，所以选用电火花计时器比选用电磁打点计时器的实验误差小，C错误；对小车的拉力可由力传感器测量后计算出来，实验中不需要要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量，D错误。 (2)已知打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz，相邻两计数点之间还有四个点未画出，相邻计数点间的时间为t＝5T＝＝ s＝0.1 s，根据逐差法可得小车的加速度a＝＝×10－2 m/s2＝0.625 m/s2。 (3)当拉力为零时，加速度为负值，说明没有平衡小车受到的摩擦力或平衡小车受到的摩擦力不足；修正上述实验后，可知当小车的质量一定时，加速度与其受到的合力成正比。 要求小车的质量远远大于槽码的质量，可以减小误差但不能消除这一系统误差，A错误；平衡摩擦力只是避免了摩擦力对实验的影响，不能消除细线拉力与槽码重力不等的系统误差，B错误；直接用弹簧测力计代替槽码，理论上有一定道理，但是加速运动的弹簧测量计不容易读数，没有操作的可行性，C错误；将力传感器固定在小车上，准确记录细线给小车(含力传感器)的拉力，可以消除这一系统误差，D正确。 加速度与力成正比，与质量成反比，与质量的倒数成正比。实验得到的a-F图线是过原点的直线，a-m图线是双曲线的一支，a-图线是过原点的直线，D正确，A、B、C错误。 (1)由于打点计时器就是一个计时装置，所以不需要秒表，其他的器材都需要，C正确。 (2)打点计时器打点的时间间隔T0＝0.02 s，由题图乙可知T＝5T0＝0.1 s，匀变速直线运动在某段时间内的平均速度等于时间中点的瞬时速度，即vB＝＝0.780 m/s；由Δx＝aT2可知(x2－x1)－x1＝aT2，解得a＝＝1.61 m/s2。 (3)由题图丙可知，当F＝0时，a≠0，说明重力的分力产生了加速度，所以图线不过原点的原因是平衡摩擦力过度。 答案：(1)取下牵引砝码，滑行器放在任意位置都不动(或取下牵引砝码，轻推滑行器，用数字计时器记录的每一个光电门的光束被遮挡的时间Δt都相等) (2)D　(3)a＝ (1)取下牵引砝码，滑行器放在任意位置都不动；或取下牵引砝码，轻推滑行器，用数字计时器记录的每一个光电门的光束被遮挡的时间Δt都相等。 (2)实验要求m≪M，而M＝0.4 kg，故当m＝400 g时不符合要求。 (3)滑行器通过光电门G1时的速度v1＝，通过光电门G2时的速度v2＝，滑行器做匀加速运动，根据运动学公式v－v＝2ax，可得a＝＝。 $$