4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系-2024-2025学年高一物理精剖细解讲义（人教版2019必修第一册）

4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系 ——精剖细解学习讲义 知识点1：探究加速度与力、质量的关系 【实验目的】 探究加速度与力、质量的关系；掌握利用实验数据制作图像分析数据的方法；学会运用控制变量法探究物理规律。 【实验原理】 保持小车质量不变，通过改变槽码的个数改变小车所受的拉力。小车所受的拉力可认为与槽码所受的重力相等。测得不同拉力下小车运动的加速度，探究加速度与力的关系。 保持小车所受的拉力不变，通过在小车上增加重物改变小车的质量。测得不同质量的小车在这个拉力下运动的加速度，探究加速度与质量的关系。 【实验器材】 小车、打点计时器、纸带、刻度尺、天平、砝码、槽码、一端带有滑轮的长木板、细线等 【实验装置图】 【实验测量的物理量】 小车的质量（可以用天平测量质量）； 加速度的测量（法1：小车做初速度为零的匀加速直线运动，则可用刻度尺测量位移x和秒表测量时间t，然后由公式 a=(2x)/t2算出加速度；法2：将打点计时器的纸带连在小车上，根据纸带上打出的点来测量加速度；法3：因为我们探究的是加速度与其他物理量之间的比例关系，因此测量不同情况下物体加速度的比值，测出两个初速度为零的匀加速运动在相同时间内发生的位移x1、x2，位移之比就是加速度之比x1/x2= a1/a2） 力的测量：平衡摩擦力并满足重物的质量远小于小车的质量时，可以用细绳所挂重物的重力代替小车所受的合外力。 【数据步骤】 ①用天平测出小车和槽码的质量。 ②按照上面实验装置图安装好实验装置，小车不洗细绳，安装纸带。 ③平衡摩擦力（方法：在长木板无滑轮一端抬高，移动垫木位置到打点计时器正常工作在纸带上所打的点出现相邻点间距相等的现象时停止，固定好位置，如下图所示。目的：使重力的分力与摩擦力平衡，让细绳拉小车的力等于小车所受的合外力） ④把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂槽码，将车拉到打点计时器附近。 ⑤先打开计时器电源，再释放小车，得到纸带并在纸带上标记号码，记下槽码的重量。 ⑥改变槽码的重量，重复以上的步骤几次。 ⑦控制槽码质量不变，改变小车质量，再测几组数据。 ⑧设计表格，记录实验数据，表格形式如下： 【实验数据处理】 探究加速度与力的关系，以加速度为纵坐标，力为横坐标建立直角坐标系，根据以上实验数据在图上描点，并用光滑的直线将点连接起来，如下图所示： 探究加速度与质量的关系，以加速度为纵坐标，质量为横坐标建立直角坐标系，根据以上实验数据在图上描点，并用光滑的曲线将点连接起来，如下图所示： 由于上图为双曲线，说明加速度与质量成反比，可用加速度为纵坐标，质量的倒数为横坐标作图，如下图所示： 【实验结论】 保持物体质量M不变时，物体的加速度a与所受力F成正比.。 保持力F不变时，物体的加速度a与质量M成反比。 【实验注意事项】 打点前小车应靠近打点计时器且应先接通电源后释放小车； 在平衡摩擦力时，不要悬挂槽盘，但小车应连着纸带且接通电源。 改变槽码的质量的过程中，要始终保证槽码的质量远小于小车的质量。 作图时应使所作的直线通过尽可能多的点，不在直线上的点也要尽可能的对称分布在直线的两侧，但若遇到个别偏离较远的点可舍去。 【误差分析】 平衡摩擦力操作不当，将有以下两种情况出现： 斜面倾角太小，平衡摩擦力不足，加速度与力、质量的倒数的图像如下图所示： 斜面倾角太大，平衡摩擦力过度，加速度与力、质量的倒数的图像如下图所示： 槽码的质量不能远小于小车的质量，即所挂槽码的质量太大时，加速度与力的图像中曲线的斜率会不断减小，如下图所示： 分析：由mg - Ma = ma,由此可得,只有在<<M时，才有F ≈ mg。 ，则m越大时，其差值也越大。 质量测量、长度测量中也存在偶然误差，可通过多次测量取平均值的方法来减小误差。 作图时存在误差。 【实验改进】 利用气垫导轨进行实验，实验装置图如下： 利用弹簧测量计或者力传感器直接测量合外力的大小，加速度可由纸带上的点计算得出，合外力由弹簧测力计测出来。实验装置图如下： 利用光电门测量加速度，利用光电门测出滑块通过G1、G2的速度v1、v2，根据v12 -v22 =2ax求出加速度。实验装置图如下： 利用位移传感器测位移，测出两个初速度为零的匀加速直线运动在相同时间内发生的位移x1、x2,则位移之比等于加速度之比,即。实验装置图如下： 气垫导轨代替长木板，无需平衡摩擦力； 光电门可以测量瞬时速度，进而通过位移可测量加速度； 利用弹簧测力计或者力传感器时不必保证槽码的质量远大于小车的质量。 1．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，某组同学采用控制变量的方法来研究在小车质量不变的情况下，小车的加速度与小车受到的力的关系。下列措施中不需要或不正确的是（　　） ①首先要平衡摩擦力，使小车受到的合力等于细绳对小车的拉力 ②平衡摩擦力的方法是在塑料小盘中添加砝码，使小车能匀速滑动 ③每次改变拉小车的拉力后都需要重新平衡摩擦力 ④实验中通过在小盘中增加砝码来改变小车受到的拉力 ⑤实验中应先放开小车，然后再接通打点计时器的电源 A．①③⑤ B．②③⑤ C．③④⑤ D．②④⑤ 2．下列叙述正确的是（　　） A．在不考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法叫“理想模型法” B．根据速度定义式 ，当 t 非常小时，就可以表示物体在 t 时刻的瞬时速度，该定义选用了“控制变量法” C．在探究加速度、合力和质量三者之间的关系时，先保持质量不变研究加速度与力的关系，再保持力不变研究加速度与质量的关系，该探究运用了“假设法” D．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程等分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里运用了“极限思想” 3．探究加速度与力的关系的实验装置如图所示，沙和沙桶的总质量为m，小车和砝码的总质量为M。实验中用沙和沙桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小，对质量m和M的选取，以下最合理的一组是（　　） A．M=300g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g B．M=300g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g C．M=500g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g D．M=500g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g 4．在“探究加速度与物体的受力、物体质量的关系”实验中，可利用图示装置进行对比实验。两小车放置在水平板上，前端通过钩码牵引，后端各系一条细线，用板擦将两条细线按在桌上，使小车静止。抬起板擦，两车同时运动，一段时间后按下板擦，小车同时停下，对比两车的位移，可知加速度与受力大小成正比。对于实验条件，下列说法正确的是（　　） A．钩码质量相同，小车质量不同 B．钩码质量不同，小车质量相同 C．钩码质量相同，小车质量也相同 D．钩码质量不同，小车质量也不同 5．利用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系，下列说法正确的是（　　） A．保持小车所受拉力不变，只改变小车的质量，就可以探究加速度与力、质量的关系 B．保持小车质量不变，只改变小车的拉力，就可以探究加速度与力、质量的关系 C．先保持小车所受拉力不变，探究加速度与力的关系；再保持小车质量不变，探究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度与力、质量的关系 D．先保持小车质量不变，探究加速度与力的关系；再保持小车所受拉力不变，探究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度与力、质量的关系 6．如图所示，在探究小车“加速度与力和质量的关系”的实验装置中，小车的质量为M，砂和小桶的质量为m，小车放在一端带有定滑轮的长木板上并通过纸带与电磁打点计时器相连．下列说法中正确的是（        ） A．实验时先释放小车，再接通打点计时器的电源 B．每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力 C．本实验中应满足m远小于M的条件 D．在用图像法探究小车加速度与受力的关系时，应作a-M图像 7．几位同学在研究加速度a和力F、质量m的关系时，设小车质量和车上砝码质量之和为M，沙及沙桶的总质量为m，分别得出如图中a、b、c、d四条图线，其中图a、b、c是a—F图线，图d是a—图线，其中由于没有平衡摩擦力的是（　　） A．a B．b C．c D．d 8．某同学在做“探究加速度与力、质量的关系”实验中，在平衡摩擦力时把长木板不带滑轮的一端垫得过高，使得木板倾角偏大.则他所得到的图线是下列图中的（是小车的加速度，是细线作用于小车上的拉力） A．B．C．D． 9．某同学在“验证牛顿运动定律”的实验中，保持小车所受拉力F的大小不变，改变小车的质量m，得到了不同m时的加速度大小a，并绘出了a﹣的图像，如图所示。图像的斜率表示（　　） A．a B．F C．m D． 10．在探究“物体质量一定时，加速度与力的关系”的实验中，某同学做了如图所示的实验改进，用力传感器来测量细线中的拉力大小。实验改进后，下列说法正确的是（　　） A．力传感器的示数等于砂和砂桶的总重力 B．相等时间内小车和沙桶速度改变量相等 C．砂和砂桶的总质量需远小于小车质量 D．本实验仍需要进行阻力补偿 11．在探究“物体质量一定时，加速度与力的关系”的实验中，某同学做了如图所示的实验改进，用力传感器来测量细线中的拉力大小。实验改进后，下列说法正确的是（　　） A．本实验不需要进行阻力补偿 B．力传感器的示数等于砂和砂桶的总重力 C．砂和砂桶的总质量需远小于小车质量 D．小车受到的合力等于力传感器示数的2倍 12．利用图甲所示装置“探究加速度与物体受力的关系”，已知小车的质量为M，砝码和砝码盘的总质量为m，打点计时器所接的交流电频率为50Hz，实验步骤如下： ①按图甲所示安装实验装置，其中跨过动滑轮的两侧细线及弹簧测力计沿竖直方向； ②调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车（未连细线）能沿长木板向下匀速运动； ③挂上砝码盘，接通电源后再释放小车，由纸带求出小车的加速度； ④改变砝码盘中砝码的质量，重复步骤③，求得小车在不同外力作用下的加速度。 对于上述实验，下列说法中正确的是（　　）    A．小车的加速度与砝码盘的加速度大小相等 B．弹簧测力计的示数为小车所受合外力的大小 C．实验过程中砝码处于超重状态 D．砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量 实验题 13．某同学在做“探究加速度与力的关系”的实验时，发现缺少打点计时器，他想到手机中的软件可以测量加速度，于是他设计了如图甲所示的实验来进行探究。实验步骤如下： A．将智能手机固定在小车上； B．用细线连接小车，细线的另一端跨过定滑轮连接砝码盘，调节定滑轮位置，使细线与斜面平行，盘内放上砝码，由静止释放小车，用手机测量小车的加速度； C．改变砝码的质量m，且始终保持砝码和砝码盘的总质量远小于小车和手机的总质量，重复上述步骤，得到相应的加速度a； D．作出加速度a与砝码质量m的图像，如图乙所示。 回答以下问题： (1)该实验步骤AB之间遗漏的平衡摩擦力的操作是 ； (2)已知重力加速度为g，根据图乙的坐标点，可知砝码盘的质量为 ；小车和手机的总质量为 （均用题中字母g、p、q表示）。 14．某兴趣小组在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，小明使用了如图甲所示的实验装置。 (1)请判断以下做法正确的是__________。 A．打点计时器不应固定在长木板的右端，而应固定在长木板左端靠近定滑轮的位置 B．每次改变小车质量后，需要重新平衡摩擦力 C．实验时，先放开小车，再接通打点计时器电源 D．在探究加速度与质量的关系时，作出图像可以更直观地判断出二者间的关系 (2)已知打点计时器所用交流电的频率为。下图是实验中打出的一段纸带，在打出的点中，从点开始每5个打点间隔取1个计数点，分别记为、、、、，相邻计数点间的距离已在图中标出。打点计时器打下计数点时，小车的瞬时速度 ，小车的加速度 。（结果均保留三位有效数字） (3)在探究加速度与力的关系时，某同学根据实验数据做出图像，如图丙所示，发现该图线不通过坐标原点，试分析其可能产生的原因 。 (4)小红同学在探究小车的加速度与所受合外力的关系时，设计并采用了如图丁所示的方案。其实验操作步骤如下： a．挂上砝码盘和砝码，调节木板的倾角，使质量为的小车拖着纸带沿木板匀速下滑； b．取下砝码盘和砝码，测出其总质量为，并让小车沿木板下滑，测出加速度； c．改变砝码盘中砝码的个数，重复步骤和，多次测量，作出图像。 ①该实验方案 满足条件（选填“需要”或“不需要”）； ②若小红同学实验操作规范，随砝码盘中砝码个数的增加，作出的图像最接近图中的 。 A． B． C． 15．图甲是“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验装置示意图。 (1)有关本实验方案的操作和判断，下列说法正确的是______ A．实验时先将小车从图示位置释放，再接通电源 B．实验时定滑轮的高度没有要求 C．平衡摩擦时不需要挂砝码盘 D．平衡摩擦后，每次在小车上增添砝码时不需要重新平衡 (2)图乙是实验得到纸带的一部分，每相邻两计数点间有四个点未画出。计数点的间距已在图中给出。打点计时器电源频率为50Hz，则小车的加速度大小为 （结果保留3位有效数字）。 (3)实验得到的理想图像应是一条过原点的直线，但由于实验误差影响，常出现如图丙所示的①、②、③三种情况。其中图线①产生弯曲的原因是 ；图线③的产生原因是 。 16．在“用DIS研究加速度和力的关系”实验中：某同学采用光电门测量加速度，实验装置如图。将小车放置在轨道上，使挡光片的左端与小车的左端A点对齐，光电门放在B处，测出A到B的距离L和挡光片的宽度d、由静止开始释放小车，光电门自动测出小车上挡光片通过光电门的时间Δt。 (1)根据题中已知物理量，小车的加速度a= （用题中字母表示）； (2)在上述实验中，下列操作步骤中必须做到的是___________ A．要用天平称量小车质量 B．钩码的质量应该远小于小车质量 C．通过增减配重片来改变小车的质量 D．不论轨道光滑与否，轨道一定要保持水平 (3)为了研究研究加速度和力的关系，某同学选择画小车的加速度与钩码质量的关系图线，如图所示。分析发现图线在横轴上有截距，这是因为 。 17．某探究学习小组的同学要验证“牛顿第二定律”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，水平轨道上安装两个光电门，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮挂上砝码盘．实验首先保持轨道水平，通过调整砝码盘里砝码的质量，使小车和砝码盘及砝码一起做匀速运动，再进行后面的操作，并在实验中获得以下测量数据：小车、力传感器和挡光板的总质量，小车匀速运动时砝码和砝码盘的总质量，挡光板的宽度，光电门1和2的中心距离． (1)该实验是否需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量？ （选填“需要”或“不需要”）。 (2)本实验需要的实验器材有__________。 A．刻度尺 B．秒表 C．游标卡尺 D．天平 (3)实验步骤中有“使小车和砝码盘及砝码一起做匀速运动”，该匀速运动如何判断？ 。 (4)某次实验过程：改变砝码盘中砝码的质量，静止释放小车，小车做加速运动，此时力传感器的读数为，小车通过光电门1和2的挡光时间分别为、（小车通过光电门2后，砝码盘还未落地），已知重力加速度为，以小车为研究对象，则该实验要验证的表达式是 （用题中所给的字母表示）。 (5)如果该小组操作时桌面不水平，而是左高右低，但是他们并没有发现，其他步骤都不变，那是否依然能够利用测量的数据验证小车的运动满足牛顿第二定律？ （选填“是”或“不是”）。 18．如图1所示是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置。 (1)本实验近似地认为细绳拉力等于槽码的重力，因此带来系统误差，为减小或改善这种误差带来的影响，下列可行的方案是_______。 A．让小车质量远大于槽码质量 B．用气垫导轨代替普通导轨，滑块代替小车 C．在小车上加装遮光条，用光电计时系统代替打点计时器 D．在小车与细绳之间加装力传感器，测出小车所受拉力大小 (2)如图2给出的是实验中获取的一条纸带的一部分，每相邻两计数点间还有4个打点（图中未标出），计数点间的距离、如图所示。根据图中数据计算的加速度 （保留三位有效数字）。 (3)如图为某次实验所得实验图线的示意图，其中横轴表示在槽码数不变的情况下，在小车中增加的砝码质量m，纵轴表示小车产生的加速度a的倒数。若该图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，若牛顿第二定律成立，则小车的质量为 。 19．如图，利用该装置做“探究物体加速度与质量的关系”的实验。气垫导轨上安装了两个光电门1、2，滑块上固定一遮光条。滑块通过绕过滑轮的细绳与槽码相连。 请回答下列问题： (1)实验前，调节气垫导轨水平，这是为了 ；调整滑轮高度，使细绳与气垫导轨平行，这是为了保证 。 (2)实验测得数据如表，请根据表中数据作出图像（m为滑块的质量） 。根据图像可知：绳子对滑块的拉力大小为 N。（结果保留2位有效数字） 0.30 0.60 0.80 1.00 1.00 2.00 2.50 3.20 20．某同学利用如图甲所示的实验装置探究物体的加速度与质量的关系。 (1)除了图中已给出的实验器材及多个槽码、砝码外，还需要的两种测量工具是（　　） A．秒表 B．天平 C．刻度尺 D．交流电源 (2)实验主要采用的研究方法是 。 (3)按正确的实验操作（包括平衡摩擦力）后，打出一条如图乙所示的纸带，图中A、B、C为三个相邻的计数点，若相邻计数点间的时间间隔为T，A、B两点间的距离为x1、A、C两点间的距离为x2，则小车的加速度为a= （用题目中给出物理量的字母表示）。 (4)改变小车中砝码的质量，重复操作，得到多条纸带。记下小车中的砝码质量m，利用纸带测量计算小车的加速度a。以m为纵坐标，以为横坐标，在坐标纸上作出的关系图像是一条倾斜的直线，如图丙所示。如果在误差允许的范围内，测得图中直线的斜率等于 ，在纵轴上的截距绝对值b等于 ，表明合外力一定时，加速度与质量成反比。（以上两空用文字表述） (5)该同学再用丁图实验装置利用电磁打点计时器探究物体的加速度与合力的关系，下列关于该实验的说法正确的有（　　） A．该实验需要补偿阻力 B．该实验需满足M>>m C．该打点计时器需要低压交流电源 D．如果没有满足M>>m的条件，描绘出来的a-F图像的末端会发生弯曲 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！15 学科网（北京）股份有限公司 $$ 4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系 ——精剖细解学习讲义 知识点1：探究加速度与力、质量的关系 【实验目的】 探究加速度与力、质量的关系；掌握利用实验数据制作图像分析数据的方法；学会运用控制变量法探究物理规律。 【实验原理】 保持小车质量不变，通过改变槽码的个数改变小车所受的拉力。小车所受的拉力可认为与槽码所受的重力相等。测得不同拉力下小车运动的加速度，探究加速度与力的关系。 保持小车所受的拉力不变，通过在小车上增加重物改变小车的质量。测得不同质量的小车在这个拉力下运动的加速度，探究加速度与质量的关系。 【实验器材】 小车、打点计时器、纸带、刻度尺、天平、砝码、槽码、一端带有滑轮的长木板、细线等 【实验装置图】 【实验测量的物理量】 小车的质量（可以用天平测量质量）； 加速度的测量（法1：小车做初速度为零的匀加速直线运动，则可用刻度尺测量位移x和秒表测量时间t，然后由公式 a=(2x)/t2算出加速度；法2：将打点计时器的纸带连在小车上，根据纸带上打出的点来测量加速度；法3：因为我们探究的是加速度与其他物理量之间的比例关系，因此测量不同情况下物体加速度的比值，测出两个初速度为零的匀加速运动在相同时间内发生的位移x1、x2，位移之比就是加速度之比x1/x2= a1/a2） 力的测量：平衡摩擦力并满足重物的质量远小于小车的质量时，可以用细绳所挂重物的重力代替小车所受的合外力。 【数据步骤】 ①用天平测出小车和槽码的质量。 ②按照上面实验装置图安装好实验装置，小车不洗细绳，安装纸带。 ③平衡摩擦力（方法：在长木板无滑轮一端抬高，移动垫木位置到打点计时器正常工作在纸带上所打的点出现相邻点间距相等的现象时停止，固定好位置，如下图所示。目的：使重力的分力与摩擦力平衡，让细绳拉小车的力等于小车所受的合外力） ④把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂槽码，将车拉到打点计时器附近。 ⑤先打开计时器电源，再释放小车，得到纸带并在纸带上标记号码，记下槽码的重量。 ⑥改变槽码的重量，重复以上的步骤几次。 ⑦控制槽码质量不变，改变小车质量，再测几组数据。 ⑧设计表格，记录实验数据，表格形式如下： 【实验数据处理】 探究加速度与力的关系，以加速度为纵坐标，力为横坐标建立直角坐标系，根据以上实验数据在图上描点，并用光滑的直线将点连接起来，如下图所示： 探究加速度与质量的关系，以加速度为纵坐标，质量为横坐标建立直角坐标系，根据以上实验数据在图上描点，并用光滑的曲线将点连接起来，如下图所示： 由于上图为双曲线，说明加速度与质量成反比，可用加速度为纵坐标，质量的倒数为横坐标作图，如下图所示： 【实验结论】 保持物体质量M不变时，物体的加速度a与所受力F成正比.。 保持力F不变时，物体的加速度a与质量M成反比。 【实验注意事项】 打点前小车应靠近打点计时器且应先接通电源后释放小车； 在平衡摩擦力时，不要悬挂槽盘，但小车应连着纸带且接通电源。 改变槽码的质量的过程中，要始终保证槽码的质量远小于小车的质量。 作图时应使所作的直线通过尽可能多的点，不在直线上的点也要尽可能的对称分布在直线的两侧，但若遇到个别偏离较远的点可舍去。 【误差分析】 平衡摩擦力操作不当，将有以下两种情况出现： 斜面倾角太小，平衡摩擦力不足，加速度与力、质量的倒数的图像如下图所示： 斜面倾角太大，平衡摩擦力过度，加速度与力、质量的倒数的图像如下图所示： 槽码的质量不能远小于小车的质量，即所挂槽码的质量太大时，加速度与力的图像中曲线的斜率会不断减小，如下图所示： 分析：由mg - Ma = ma,由此可得,只有在<<M时，才有F ≈ mg。 ，则m越大时，其差值也越大。 质量测量、长度测量中也存在偶然误差，可通过多次测量取平均值的方法来减小误差。 作图时存在误差。 【实验改进】 利用气垫导轨进行实验，实验装置图如下： 利用弹簧测量计或者力传感器直接测量合外力的大小，加速度可由纸带上的点计算得出，合外力由弹簧测力计测出来。实验装置图如下： 利用光电门测量加速度，利用光电门测出滑块通过G1、G2的速度v1、v2，根据v12 -v22 =2ax求出加速度。实验装置图如下： 利用位移传感器测位移，测出两个初速度为零的匀加速直线运动在相同时间内发生的位移x1、x2,则位移之比等于加速度之比,即。实验装置图如下： 气垫导轨代替长木板，无需平衡摩擦力； 光电门可以测量瞬时速度，进而通过位移可测量加速度； 利用弹簧测力计或者力传感器时不必保证槽码的质量远大于小车的质量。 1．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，某组同学采用控制变量的方法来研究在小车质量不变的情况下，小车的加速度与小车受到的力的关系。下列措施中不需要或不正确的是（　　） ①首先要平衡摩擦力，使小车受到的合力等于细绳对小车的拉力 ②平衡摩擦力的方法是在塑料小盘中添加砝码，使小车能匀速滑动 ③每次改变拉小车的拉力后都需要重新平衡摩擦力 ④实验中通过在小盘中增加砝码来改变小车受到的拉力 ⑤实验中应先放开小车，然后再接通打点计时器的电源 A．①③⑤ B．②③⑤ C．③④⑤ D．②④⑤ 【答案】B 【详解】在验证牛顿第二定律的实验中，首先要平衡摩擦力，使小车受到的合力近似等于细绳对小车的拉力，实验中通过在小盘中增加砝码来改变小车受到的拉力； 平衡摩擦力的方法是把长木板的一端垫高，不挂砝码，使小车能够匀速下滑，使小车所受重力沿斜面向下的分力与摩擦力平衡，平衡好以后，改变拉小车的拉力后不用再调整； 为使纸带上打下尽量多的点，应先打开计时器的电源，再放小车。 故②③⑤不需要或不正确。 故选B。 2．下列叙述正确的是（　　） A．在不考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法叫“理想模型法” B．根据速度定义式 ，当 t 非常小时，就可以表示物体在 t 时刻的瞬时速度，该定义选用了“控制变量法” C．在探究加速度、合力和质量三者之间的关系时，先保持质量不变研究加速度与力的关系，再保持力不变研究加速度与质量的关系，该探究运用了“假设法” D．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程等分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里运用了“极限思想” 【答案】A 【详解】A．在不考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法叫“理想模型法”，选项A正确； B．根据速度定义式 ，当 t 非常小时，就可以表示物体在 t 时刻的瞬时速度，该定义选用了“极限法”，选项B错误； C．在探究加速度、合力和质量三者之间的关系时，先保持质量不变研究加速度与力的关系，再保持力不变研究加速度与质量的关系，该探究运用了“控制变量法”，选项C错误； D．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程等分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里运用了“微元法”，选项D错误。 故选A。 3．探究加速度与力的关系的实验装置如图所示，沙和沙桶的总质量为m，小车和砝码的总质量为M。实验中用沙和沙桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小，对质量m和M的选取，以下最合理的一组是（　　） A．M=300g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g B．M=300g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g C．M=500g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g D．M=500g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g 【答案】C 【详解】平衡摩擦力后，根据牛顿第二定律可知，对小车 对整体 解得 要使细线的拉力近似等于小车的牵引力，则需满足 则题中C组最合理。 故选C。 4．在“探究加速度与物体的受力、物体质量的关系”实验中，可利用图示装置进行对比实验。两小车放置在水平板上，前端通过钩码牵引，后端各系一条细线，用板擦将两条细线按在桌上，使小车静止。抬起板擦，两车同时运动，一段时间后按下板擦，小车同时停下，对比两车的位移，可知加速度与受力大小成正比。对于实验条件，下列说法正确的是（　　） A．钩码质量相同，小车质量不同 B．钩码质量不同，小车质量相同 C．钩码质量相同，小车质量也相同 D．钩码质量不同，小车质量也不同 【答案】B 【详解】研究加速度与受力大小成正比，可知要保证小车的质量相等，钩码的质量不等，故ACD错误，B正确。 故选B。 【点睛】实验采用控制变量法，需控制非研究物理量不变。根据结论可得知研究的物理量是加速度和所受的力，故小车质量要保持不变。 5．利用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系，下列说法正确的是（　　） A．保持小车所受拉力不变，只改变小车的质量，就可以探究加速度与力、质量的关系 B．保持小车质量不变，只改变小车的拉力，就可以探究加速度与力、质量的关系 C．先保持小车所受拉力不变，探究加速度与力的关系；再保持小车质量不变，探究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度与力、质量的关系 D．先保持小车质量不变，探究加速度与力的关系；再保持小车所受拉力不变，探究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度与力、质量的关系 【答案】D 【详解】A. 保持小车所受拉力不变，只改变小车的质量，只能探究加速度与质量的关系，故A错误； B. 保持小车质量不变，只改变小车的拉力，只能探究加速度与力的关系，故B错误； CD. 先保持小车质量不变，探究加速度与力的关系；再保持小车所受拉力不变，探究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度与力、质量的关系，这是利用控制变量法研究加速度与力和质量的关系，故C错误，D正确。 故选D。 6．如图所示，在探究小车“加速度与力和质量的关系”的实验装置中，小车的质量为M，砂和小桶的质量为m，小车放在一端带有定滑轮的长木板上并通过纸带与电磁打点计时器相连．下列说法中正确的是（        ） A．实验时先释放小车，再接通打点计时器的电源 B．每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力 C．本实验中应满足m远小于M的条件 D．在用图像法探究小车加速度与受力的关系时，应作a-M图像 【答案】C 【详解】A.实验时应先接通电源后释放小车，故A错误； B.平衡摩擦力，假设木板倾角为，则有： ， m约掉了，故不需要重新平衡摩擦力．故B错误； C.让小车的质量M远远大于小盘和重物的质量m，因为：实际上绳子的拉力 ， 故应该是m＜＜M，即实验中应满足小盘和重物的质量远小于小车的质量，故C正确； D.，所以：，所以在用图象探究小车的加速度与质量的关系时，通常作a-M图象，故D错误。 7．几位同学在研究加速度a和力F、质量m的关系时，设小车质量和车上砝码质量之和为M，沙及沙桶的总质量为m，分别得出如图中a、b、c、d四条图线，其中图a、b、c是a—F图线，图d是a—图线，其中由于没有平衡摩擦力的是（　　） A．a B．b C．c D．d 【答案】A 【详解】A．a图中，没有平衡摩擦力，故A正确； B．b图中，平衡摩擦力过大，故B错误； CD．cd图中都是没有严格要求小车质量远远大于钩码和砂桶质量，故CD错误。 故选A。 8．某同学在做“探究加速度与力、质量的关系”实验中，在平衡摩擦力时把长木板不带滑轮的一端垫得过高，使得木板倾角偏大.则他所得到的图线是下列图中的（是小车的加速度，是细线作用于小车上的拉力） A．B．C．D． 【答案】C 【详解】当长木板倾角过大时，有，这时，即使不悬挂带砝码的小盘，小车也会产生加速度，由此可判断图像C正确． A．与结论不相符，选项A错误； B．与结论不相符，选项B错误； C．与结论相符，选项C正确； D．与结论不相符，选项D错误。 9．某同学在“验证牛顿运动定律”的实验中，保持小车所受拉力F的大小不变，改变小车的质量m，得到了不同m时的加速度大小a，并绘出了a﹣的图像，如图所示。图像的斜率表示（　　） A．a B．F C．m D． 【答案】B 【详解】根据牛顿运动定律 F=ma 可得 的图像为一条倾斜的直线，所以图像的斜率为F，ACD错误，B正确。 故选B。 10．在探究“物体质量一定时，加速度与力的关系”的实验中，某同学做了如图所示的实验改进，用力传感器来测量细线中的拉力大小。实验改进后，下列说法正确的是（　　） A．力传感器的示数等于砂和砂桶的总重力 B．相等时间内小车和沙桶速度改变量相等 C．砂和砂桶的总质量需远小于小车质量 D．本实验仍需要进行阻力补偿 【答案】D 【详解】A．由于砂和砂桶做加速运动，由牛顿第二定律可知 则力传感器的示数小于砂和砂桶的总重力。故A错误； B．由实验装置可知，相等时间内砂桶的位移是小车位移的两倍，由 可知，砂桶的速度大小是小车速度大小的两倍，二者速度改变量也是两倍的关系。故B错误； C．力传感器可以精确测得绳子对小车的拉力，故不需要满足砂和砂桶的总质量远小于小车质量。故C错误； D．本实验为了保证小车受到的合力等于力传感器测得的大小的两倍，仍需要进行阻力补偿。故D正确。 故选D。 11．在探究“物体质量一定时，加速度与力的关系”的实验中，某同学做了如图所示的实验改进，用力传感器来测量细线中的拉力大小。实验改进后，下列说法正确的是（　　） A．本实验不需要进行阻力补偿 B．力传感器的示数等于砂和砂桶的总重力 C．砂和砂桶的总质量需远小于小车质量 D．小车受到的合力等于力传感器示数的2倍 【答案】D 【详解】A．本实验为了保证小车受到的合力等于力传感器测得的大小的两倍，仍需要进行阻力补偿，故A错误； BC．力传感器可以精确测得绳子对小车的拉力，故不需要满足砂和砂桶的总质量远小于小车质量，由于砂和砂桶做加速运动，则力传感器的示数小于砂和砂桶的总重力，故BC错误； D．由图可知，小车受到的合力等于力传感器测得的大小的两倍，故D正确。 故选D。 12．利用图甲所示装置“探究加速度与物体受力的关系”，已知小车的质量为M，砝码和砝码盘的总质量为m，打点计时器所接的交流电频率为50Hz，实验步骤如下： ①按图甲所示安装实验装置，其中跨过动滑轮的两侧细线及弹簧测力计沿竖直方向； ②调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车（未连细线）能沿长木板向下匀速运动； ③挂上砝码盘，接通电源后再释放小车，由纸带求出小车的加速度； ④改变砝码盘中砝码的质量，重复步骤③，求得小车在不同外力作用下的加速度。 对于上述实验，下列说法中正确的是（　　）    A．小车的加速度与砝码盘的加速度大小相等 B．弹簧测力计的示数为小车所受合外力的大小 C．实验过程中砝码处于超重状态 D．砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量 【答案】B 【详解】A．小车的移动的距离始终是砝码盘移动距离的2倍，因此可知 故A错误； BD．本实验中，不需要砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量，因为本实验中用到了弹簧测力计，而弹簧测力计的示数即为小车所受合外力的大小，故B正确，D错误； C．由于实验过程中砝码和砝码盘一起向下做加速度运动，即加速度向下，因此可知实验过程中砝码处于始终状态，故C错误。 故选B。 实验题 13．某同学在做“探究加速度与力的关系”的实验时，发现缺少打点计时器，他想到手机中的软件可以测量加速度，于是他设计了如图甲所示的实验来进行探究。实验步骤如下： A．将智能手机固定在小车上； B．用细线连接小车，细线的另一端跨过定滑轮连接砝码盘，调节定滑轮位置，使细线与斜面平行，盘内放上砝码，由静止释放小车，用手机测量小车的加速度； C．改变砝码的质量m，且始终保持砝码和砝码盘的总质量远小于小车和手机的总质量，重复上述步骤，得到相应的加速度a； D．作出加速度a与砝码质量m的图像，如图乙所示。 回答以下问题： (1)该实验步骤AB之间遗漏的平衡摩擦力的操作是 ； (2)已知重力加速度为g，根据图乙的坐标点，可知砝码盘的质量为 ；小车和手机的总质量为 （均用题中字母g、p、q表示）。 【答案】(1)打开手机加速度传感器，用木块调节斜面高度，轻推小车使得手机加速度软件中读出的加速度为零为止。 (2) 【详解】（1）该实验步骤AB之间遗漏的平衡摩擦力的操作是：打开手机加速度软件，用木块调节斜面高度，轻推小车使得手机加速度软件中读出的加速度为零为止。 （2）[1][2]对小车和手机，根据牛顿第二定律可得 整理可得 根据图乙的坐标点，可得 可得砝码盘的质量 小车和手机的总质量为 14．某兴趣小组在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，小明使用了如图甲所示的实验装置。 (1)请判断以下做法正确的是__________。 A．打点计时器不应固定在长木板的右端，而应固定在长木板左端靠近定滑轮的位置 B．每次改变小车质量后，需要重新平衡摩擦力 C．实验时，先放开小车，再接通打点计时器电源 D．在探究加速度与质量的关系时，作出图像可以更直观地判断出二者间的关系 (2)已知打点计时器所用交流电的频率为。下图是实验中打出的一段纸带，在打出的点中，从点开始每5个打点间隔取1个计数点，分别记为、、、、，相邻计数点间的距离已在图中标出。打点计时器打下计数点时，小车的瞬时速度 ，小车的加速度 。（结果均保留三位有效数字） (3)在探究加速度与力的关系时，某同学根据实验数据做出图像，如图丙所示，发现该图线不通过坐标原点，试分析其可能产生的原因 。 (4)小红同学在探究小车的加速度与所受合外力的关系时，设计并采用了如图丁所示的方案。其实验操作步骤如下： a．挂上砝码盘和砝码，调节木板的倾角，使质量为的小车拖着纸带沿木板匀速下滑； b．取下砝码盘和砝码，测出其总质量为，并让小车沿木板下滑，测出加速度； c．改变砝码盘中砝码的个数，重复步骤和，多次测量，作出图像。 ①该实验方案 满足条件（选填“需要”或“不需要”）； ②若小红同学实验操作规范，随砝码盘中砝码个数的增加，作出的图像最接近图中的 。 A． B． C． 【答案】(1)D (2) 1.02 1.72 (3)见解析 (4) 不需要 A 【详解】（1）A．打点计时器应固定在长木板的最右端，便于纸带多打点，故A错误； B．平衡摩擦力后，每次改变小车质量后，不需要重新平衡摩擦力，故B错误； C．实验时，先接通打点计时器电源，再放开小车，故C错误； D．在探究加速度与质量的关系时，作出图像为线性关系可以更直观地判断出二者间的关系，故D正确。 故选D。 （2）[1]每5个打点间隔取1个计数点，则相邻两计数点间隔时间 利用匀变速直线的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，则点的瞬时速度为 [2]利用匀变速直线运动的判别式，结合逐差法可得 （3）在探究加速度与力的关系时，某同学根据实验数据做出图像，如图丙所示，发现该图线不通过坐标原点，意味有F还没有加速度，即还没平衡摩擦力或平衡摩擦力不够。 （4） ①[1]该实验方案中，砝码盘和砝码对小车的拉力的大小，等于使小车沿斜面加速下滑的力，所以不需要满足。 ②[2]由于砝码盘和砝码对小车的拉力的大小，等于使小车沿斜面加速下滑的力，所以加速度总是正比于拉力，图像是一条直线。 故选A。 15．图甲是“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验装置示意图。 (1)有关本实验方案的操作和判断，下列说法正确的是______ A．实验时先将小车从图示位置释放，再接通电源 B．实验时定滑轮的高度没有要求 C．平衡摩擦时不需要挂砝码盘 D．平衡摩擦后，每次在小车上增添砝码时不需要重新平衡 (2)图乙是实验得到纸带的一部分，每相邻两计数点间有四个点未画出。计数点的间距已在图中给出。打点计时器电源频率为50Hz，则小车的加速度大小为 （结果保留3位有效数字）。 (3)实验得到的理想图像应是一条过原点的直线，但由于实验误差影响，常出现如图丙所示的①、②、③三种情况。其中图线①产生弯曲的原因是 ；图线③的产生原因是 。 【答案】(1)CD (2)0.985 (3) 不满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量 补偿摩擦力不足 【详解】（1）A．实验时应先接通电源，待打点稳定后，再释放小车。故A错误； B．实验时需要调节定滑轮的位置，使细绳与木板平行。故B错误； C．平衡摩擦时不需要挂砝码盘和细线，调整木板的倾角，使小车下滑时纸带打出均匀的点。故C正确； D．平衡摩擦后，每次在小车上增添砝码时不需要重新平衡摩擦力。故D正确。 故选CD。 （2）根据逐差公式可得 解得加速度 （3）[1]设小车质量为M，砝码和托盘总质量为m，绳的拉力为，由牛顿第二定律可得 联立以上两式可得 当时，图像斜率为定值，若不满足时，随着增大，斜率改变。 [2]图线③中小车有拉力时，小车静止不动，加速度为零，产生原因是补偿摩擦力不足 16．在“用DIS研究加速度和力的关系”实验中：某同学采用光电门测量加速度，实验装置如图。将小车放置在轨道上，使挡光片的左端与小车的左端A点对齐，光电门放在B处，测出A到B的距离L和挡光片的宽度d、由静止开始释放小车，光电门自动测出小车上挡光片通过光电门的时间Δt。 (1)根据题中已知物理量，小车的加速度a= （用题中字母表示）； (2)在上述实验中，下列操作步骤中必须做到的是___________ A．要用天平称量小车质量 B．钩码的质量应该远小于小车质量 C．通过增减配重片来改变小车的质量 D．不论轨道光滑与否，轨道一定要保持水平 (3)为了研究研究加速度和力的关系，某同学选择画小车的加速度与钩码质量的关系图线，如图所示。分析发现图线在横轴上有截距，这是因为 。 【答案】(1) (2)B (3)小车与轨道间存在摩擦力 【详解】（1）小车从A到B有 其中v为B点速度大小，其值为 联立解得 （2）A．本实验采用控制变量法，研究加速度和力的关系时只要保证小车质量不变就行，不需要测量小车质量，故A错误； B．设绳子上的拉力大小为T，小车质量为M，钩码质量为m，在平衡摩擦力的前提下，对小车和钩码有 解得 本实验认为钩码重力大小为绳子拉小车拉力的大小，所以钩码的质量应该远小于小车质量，故B正确； C．本实验采用控制变量法，研究加速度和力的关系时要保证小车质量不变，故C错误； D．轨道光滑的话不需要平衡摩擦力，轨道保持水平，轨道不光滑的话，要使轨道倾斜来平衡摩擦力，故D错误。 故选B。 （3）由图知，当钩码质量大于某值时，小车才有加速度，说明小车与轨道间存在摩擦力，当绳子拉力大于摩擦力时小车才动起来。 17．某探究学习小组的同学要验证“牛顿第二定律”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，水平轨道上安装两个光电门，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮挂上砝码盘．实验首先保持轨道水平，通过调整砝码盘里砝码的质量，使小车和砝码盘及砝码一起做匀速运动，再进行后面的操作，并在实验中获得以下测量数据：小车、力传感器和挡光板的总质量，小车匀速运动时砝码和砝码盘的总质量，挡光板的宽度，光电门1和2的中心距离． (1)该实验是否需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量？ （选填“需要”或“不需要”）。 (2)本实验需要的实验器材有__________。 A．刻度尺 B．秒表 C．游标卡尺 D．天平 (3)实验步骤中有“使小车和砝码盘及砝码一起做匀速运动”，该匀速运动如何判断？ 。 (4)某次实验过程：改变砝码盘中砝码的质量，静止释放小车，小车做加速运动，此时力传感器的读数为，小车通过光电门1和2的挡光时间分别为、（小车通过光电门2后，砝码盘还未落地），已知重力加速度为，以小车为研究对象，则该实验要验证的表达式是 （用题中所给的字母表示）。 (5)如果该小组操作时桌面不水平，而是左高右低，但是他们并没有发现，其他步骤都不变，那是否依然能够利用测量的数据验证小车的运动满足牛顿第二定律？ （选填“是”或“不是”）。 【答案】(1)不需要 (2)ACD (3)挡光板通过两光电门的时间、相等 (4) (5)是 【详解】（1）满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量，是为了让绳子对小车的拉力近似等于砝码和砝码盘的重力，这适用于绳子拉力不方便求解的情况。而在本题中，小车上固定有拉力传感器，可直接读取绳子拉力大小。故不需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量。 （2）刻度尺用于测量光电门1和2的中心距离，游标卡尺用于测量挡光板的宽度，天平用于测量小车、力传感器和挡光板的总质量及小车匀速运动时砝码和砝码盘的总质量，故本题答案为ACD。 （3）当小车和砝码盘及砝码一起做匀速运动时，经过两个光电门的挡光时间应该是相等的，故若挡光板通过两光电门的时间、相等，可判断其在做匀速运动。 （4）实验首先保持轨道水平，通过调整砝码盘里砝码的质量，使小车和砝码盘及砝码一起做匀速运动，故小车运动时受到的摩擦力 小车通过光电门1的速度 小车通过光电门2的速度 小车的加速度 由牛顿第二定律得 联立以上各式，可知需要验证的表达式为 （5）若该小组操作时桌面左高右低，设桌面与水平面的夹角为，则小车和砝码盘及砝码一起做匀速运动，有 小车加速运动时，有 联立以上两式可得 故验证关系式与桌面与水平面的夹角无关，依然能够利用测量的数据验证小车的运动满足牛顿第二定律。 18．如图1所示是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置。 (1)本实验近似地认为细绳拉力等于槽码的重力，因此带来系统误差，为减小或改善这种误差带来的影响，下列可行的方案是_______。 A．让小车质量远大于槽码质量 B．用气垫导轨代替普通导轨，滑块代替小车 C．在小车上加装遮光条，用光电计时系统代替打点计时器 D．在小车与细绳之间加装力传感器，测出小车所受拉力大小 (2)如图2给出的是实验中获取的一条纸带的一部分，每相邻两计数点间还有4个打点（图中未标出），计数点间的距离、如图所示。根据图中数据计算的加速度 （保留三位有效数字）。 (3)如图为某次实验所得实验图线的示意图，其中横轴表示在槽码数不变的情况下，在小车中增加的砝码质量m，纵轴表示小车产生的加速度a的倒数。若该图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，若牛顿第二定律成立，则小车的质量为 。 【答案】(1)AD (2) (3) 【详解】（1）A．根据牛顿第二定律，对小车有 对槽码有 解得 则只有当小车质量M远大于槽码质量m时可认为T=mg，即在小车质量远大于槽码质量时，可以认为细绳拉力近似等于槽码的重力，实验才可以减小误差，故A正确； B．实验中小车和长木板之间存在摩擦力，图中已经将长木板右侧抬高，利用重力的分力与摩擦力平衡，减小摩擦力对实验带来的误差，所以没有必要将长木板换成气垫导轨，小车换成滑块，当前主要误差还是将细绳拉力用槽码重力近似替代所引入的，故B错误； CD．该误差是将细绳拉力用槽码重力近似替代所引入的，在小车上加装遮光条，用光电计时系统代替打点计时器，可以提高速度测量精度，不能消除引入误差的主要因素，为减小此误差，可在小车与细绳之间加装力传感器，测出小车所受拉力大小，使用力传感器的测量值进行计算，可以改善近似地认为细绳拉力等于槽码的重力这种误差带来的影响，故C错误，D正确。 故选AD。 （2）相邻计数点时间间隔为 则由匀变速直线运动在相等时间间隔内的位移之差是定值的推论可得 代入数据解得 （3）由牛顿第二定律可知 即 由题意可知 解得小车的质量为 19．如图，利用该装置做“探究物体加速度与质量的关系”的实验。气垫导轨上安装了两个光电门1、2，滑块上固定一遮光条。滑块通过绕过滑轮的细绳与槽码相连。 请回答下列问题： (1)实验前，调节气垫导轨水平，这是为了 ；调整滑轮高度，使细绳与气垫导轨平行，这是为了保证 。 (2)实验测得数据如表，请根据表中数据作出图像（m为滑块的质量） 。根据图像可知：绳子对滑块的拉力大小为 N。（结果保留2位有效数字） 0.30 0.60 0.80 1.00 1.00 2.00 2.50 3.20 【答案】(1) 消除各种阻力的影响 保证细线拉力等于对滑块的拉力 (2) 3.3 【详解】（1）[1] 若认为滑块所受的合力等于槽码的重力大小，则需要使细线的拉力等于滑块所受的合力，滑块在气泵上，接通气泵的电源，调节导轨的支脚，通过气流可使其对导轨没有压力从而实现没有摩擦力，当滑块恰好沿导轨做匀速直线运动时则滑块不受摩擦力。故实验前，调节气垫导轨水平，这是为了消除各种阻力的影响。 [2] 实验开始前调整滑轮高度，让细绳与轨道平面平行，保证细线拉力等于对滑块的拉力； （2）[1] 图像，如图所示 [2] 由图可得 解得 k=ma 即滑块所受的合外力 F=k 带数据解得 F=k=3.3N 20．某同学利用如图甲所示的实验装置探究物体的加速度与质量的关系。 (1)除了图中已给出的实验器材及多个槽码、砝码外，还需要的两种测量工具是（　　） A．秒表 B．天平 C．刻度尺 D．交流电源 (2)实验主要采用的研究方法是 。 (3)按正确的实验操作（包括平衡摩擦力）后，打出一条如图乙所示的纸带，图中A、B、C为三个相邻的计数点，若相邻计数点间的时间间隔为T，A、B两点间的距离为x1、A、C两点间的距离为x2，则小车的加速度为a= （用题目中给出物理量的字母表示）。 (4)改变小车中砝码的质量，重复操作，得到多条纸带。记下小车中的砝码质量m，利用纸带测量计算小车的加速度a。以m为纵坐标，以为横坐标，在坐标纸上作出的关系图像是一条倾斜的直线，如图丙所示。如果在误差允许的范围内，测得图中直线的斜率等于 ，在纵轴上的截距绝对值b等于 ，表明合外力一定时，加速度与质量成反比。（以上两空用文字表述） (5)该同学再用丁图实验装置利用电磁打点计时器探究物体的加速度与合力的关系，下列关于该实验的说法正确的有（　　） A．该实验需要补偿阻力 B．该实验需满足M>>m C．该打点计时器需要低压交流电源 D．如果没有满足M>>m的条件，描绘出来的a-F图像的末端会发生弯曲 【答案】(1)BC (2)控制变量法 (3) (4) 槽码的重力 小车的质量 (5)AC 【详解】（1）由于本实验装置探究物体的加速度与质量的关系，除了图中已给出的实验器材及多个槽码、砝码外，还需要用天平测量小车的质量，刻度尺测量纸带上相邻计数点间的距离，从而确定小车运动的加速度，而不需要秒表，交流电源已经在图中给出，同时交流电源不是测量工具。 故选BC。 （2）本实验研究物体的加速度与质量的关系，需要保证小车所受的合外力不变，采用控制变量法的实验思想。 （3）小车的加速度为 （4）[1][2]设小车的质量为M，槽码的质量为m0，根据牛顿第二定律，有 化简可得 由此可知，图像的斜率为槽码的重力，纵轴上的截距绝对值为小车的质量。 （5）ABD．若用丁图实验装置利用电磁打点计时器探究物体的加速度与合力的关系，则小车所受绳的拉力可以通过力的传感器得出，所以需要补偿阻力，但是不需要用槽码的重力代替绳的拉力，则不需要满足M>>m，所以描绘出来的a-F图像的末端不会发生弯曲，故A正确，BD错误； C．打点计时器需要低压交流电源，故C正确。 故选AC。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！25 学科网（北京）股份有限公司 $$