实验四　探究加速度与物体受力、物体质量的关系 课件 -2027届高考物理一轮复习

高考总复习 物理 人教版 实验四　探究加速度与物体受力、物体质量的关系 索引 考点1 考点2 随堂达标检测 实验知识储备 返回导航 第三章　运动和力的关系 课程标准　1.理解实验的原理,明确实验过程并能进行数据处理。2.了解实验的注意事项,会对实验进行误差分析。3.能理解创新实验的原理,并能运用相应的公式、函数处理数据。 返回导航 第三章　运动和力的关系 01 实验知识储备 返回导航 第三章　运动和力的关系 1.实验目的 (1)学会用控制变量法研究物理量之间的关系。 (2)探究加速度与力、质量的关系。 (3)掌握利用图像处理数据的方法。 2.实验原理 (1)保持质量不变,探究加速度与合力的关系。 (2)保持合力不变,探究加速度与质量的关系。 (3)作出a-F图像和a-图像,确定a与F、m的关系。 返回导航 第三章　运动和力的关系 3.实验器材 小车、槽码、细绳、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、学生电源、导线、纸带、天平、刻度尺、坐标纸等。 4.实验过程 (1)测量:用天平测量槽码的质量m'和小车的质量m。 返回导航 第三章　运动和力的关系 (2)安装:按照如图所示装置把实验器材安装好,只是不把悬挂槽码的细绳系在小车上(即不给小车牵引力)。 返回导航 第三章　运动和力的关系 (3)平衡阻力:在长木板不带定滑轮的一端下面垫上垫木,使小车能匀速下滑。 (4)操作:①槽码通过细绳绕过定滑轮系于小车上,先接通电源后放开小车,断开电源,取下纸带,编上号码。 ②保持小车的质量m不变,改变槽码的质量m',重复步骤①。 ③在每条纸带上选取一段比较理想的部分,计算加速度a。 ④描点作图,作a-F图像。 ⑤保持槽码的质量m'不变,改变小车质量m,重复步骤①和③,作a-图像。 返回导航 第三章　运动和力的关系 5.数据处理 (1)利用逐差法或v-t图像法求a。 (2)以a为纵坐标,F为横坐标,描点、画线,如果该线为过原点的直线,说明a与F成正比。 (3)以a为纵坐标,为横坐标,描点、画线,如果该线为过原点的直线,就能判定a与m成反比。 返回导航 第三章　运动和力的关系 6.注意事项 (1)开始实验前首先平衡阻力:适当垫高木板不带定滑轮的一端,使小车的重力沿斜面方向的分力正好平衡小车和纸带受到的阻力。在平衡阻力时,不要把悬挂槽码的细绳系在小车上,让小车拉着穿过打点计时器的纸带匀速运动。 (2)实验过程中不用重复平衡阻力。 (3)实验必须保证的条件:m≫m'。 (4)一先一后一按:改变拉力或小车质量后,每次开始时小车应尽量靠近打点计时器,并应先接通电源,后释放小车,且应在小车碰到滑轮前按住小车。 返回导航 第三章　运动和力的关系 7.误差分析 (1)实验原理不完善:本实验用槽码的总重力代替小车的拉力,而实际上小车所受的拉力要小于槽码的总重力。 (2)平衡阻力不准确、质量测量不准确、计数点间距离测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差。 返回导航 第三章　运动和力的关系 02 考点1　教材原型实验 返回导航 第三章　运动和力的关系 (2026·福建五校联考)用如图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系。 返回导航 第三章　运动和力的关系 (1)除了图甲中所给器材以及交流电源和导线外,在下列器材中,还必须使用的两种器材是　　　。   A.秒表　　　　　　　　 B.天平(含砝码) C.弹簧测力计 D.刻度尺 (2)实验前平衡阻力的做法是:把实验器材安装好,先不挂沙桶,将小车放在木板上,后面固定一条纸带,纸带穿过打点计时器。用垫块把木板不带滑轮一端垫高,接通打点计时器,让小车以一定初速度沿木板向下运动,并不断调节木板的倾斜度,直到小车拖动纸带沿木板做　　　　　运动。   BD 匀速直线 返回导航 第三章　运动和力的关系 (3)为使沙桶和沙的总重力在数值上近似等于小车运动时受到的拉力,需满足的条件是沙桶及沙的总质量　　 　(选填“远大于”“远小于”或“近似等于”)小车的总质量。  (4)实验中打出的一条纸带的一部分如图乙所示。纸带上标出了连续的3个计数点A、B、C,相邻计数点之间还有4个点没有标出。打点计时器接在频率为50 Hz的交流电源上。打点计时器打B点时,小车的速度vB=_____ m/s。多测几个点的速度作出v-t图像,就可以算出小车的加速度。  远小于 0.44 返回导航 第三章　运动和力的关系 (5)为探究加速度和力的关系,要保证　　　的总质量不变,改变沙桶内沙的质量,重复做几次实验,通过实验数据来探究加速度和力的关系。  小车 返回导航 第三章　运动和力的关系 (6)在探究加速度与力的关系时,该同学根据实验数据作出的a-F图像如图丙所示,发现该图线不通过坐标原点且BC段明显偏离直线,分析其产生的原因,下列说法正确的是　　　。   A.不通过坐标原点可能是因为平衡阻力不足 B.不通过坐标原点可能是因为平衡阻力过度 C.图线BC段弯曲可能是沙桶及沙的总质量未满 足远小于小车总质量的条件 D.图线BC段弯曲可能是沙桶及沙的总质量未满足远大于小车总质量的条件 AC 返回导航 第三章　运动和力的关系 (7)在探究加速度与质量的关系时,要保证沙和沙桶的质量不变。若沙和沙桶的质量m与小车的总质量M间的关系不满足第(3)问中的条件,且已正确平衡阻力,由实验数据作出a-图线,则图线应如图丁中的_____所示。   C 返回导航 第三章　运动和力的关系 [解析]　(1)利用天平测量质量,利用打点计时器可以计时,打出的纸带需测量长度求加速度,所以需要天平和刻度尺,A、C错误,B、D正确。 (2)平衡阻力时应使小车拖动纸带在木板上做匀速直线运动。 (3)为了使沙桶及沙的重力在数值上近似等于小车运动时受到的拉力,需要使沙桶及沙的总质量远小于小车的总质量。 (4)由某段时间中间时刻的瞬时速度等于该段时间运动过程的平均速度,可得 vB== m/s=0.44 m/s。 (5)探究加速度与力的关系时,需要保持小车的总质量不变。 返回导航 第三章　运动和力的关系 (6)从题图丙可以看出,图像不过原点,即当F为某一值时,但加速度却为零,所以是未平衡阻力或平衡阻力不足,故A正确,B错误;随着拉力F增大(即沙桶及沙的重力增大),已经不满足沙桶及沙的总质量远小于小车总质量的条件,造成BC段弯曲,故C正确,D错误。 (7)在探究加速度与质量的关系时,由于平衡了阻力,所以图像过原点,且分别对小车和沙桶及沙受力分析,由牛顿第二定律可得mg-FT=ma,FT=Ma,联立解得mg=(M+m)a,整理得a=,因为保证了沙和沙桶的质量不变,所以由实验数据作出的a-图线不会发生弯曲。故选C。 返回导航 第三章　运动和力的关系 (2024·甘肃卷)用图1所示实验装置探究外力一定时加速度与质量的关系。 返回导航 第三章　运动和力的关系 (1)以下操作正确的是　　　。  A.使小车质量远小于槽码质量 B.调整垫块位置以平衡阻力 C.平衡阻力时移去打点计时器和纸带 D.释放小车后立即打开打点计时器 B 返回导航 第三章　运动和力的关系 (2)保持槽码质量不变,改变小车上砝码的质量,得到一系列打点纸带。其中一条纸带的计数点如图2所示,相邻两点之间的距离分别为s1,s2,…,s8,时间间隔均为T。下列加速度算式中,最优的是　　　。  A.a=(++++++) B.a=(+++++) C.a=(++++) D.a=(+++) D 返回导航 第三章　运动和力的关系 (3)以小车和砝码的总质量M为横坐标,加速度的倒数为纵坐标,甲、乙两组同学分别得到的-M图像如图3所示。由图可知,在所受外力一定的条件下,a与M成　　　(选填“正比”或“反比”);甲组所用的_______ (选填“小车”“砝码”或“槽码”)质量比乙组的更大。  反比 槽码 返回导航 第三章　运动和力的关系 [解析]　(1)此实验需要将细绳的拉力近似等于槽码的重力,应使小车质量远大于槽码质量,故A错误;此实验将细绳的拉力作为小车受到的合力,故需要调整垫块位置,改变长木板的倾斜程度以平衡阻力,纸带运动时打点计时器对其也有阻力作用,故平衡阻力时要带着纸带和打点计时器,故C错误,B正确;要先接通打点计时器的电源,再释放小车,故D错误。 (2)对于A选项的a=(++++++) 进行整理可得到a= 返回导航 第三章　运动和力的关系 对于B选项的a=(+++++) 进行整理可得到a= 对于C选项的a=(++++) 进行整理可得到a= 对于D选项的a=(+++) 进行整理可得到 a= 返回导航 第三章　运动和力的关系 对比4个整理之后的加速度算式,只有D选项的算式将实验数据全部用到了,故最优的是D选项的算式。故选D。 (3)由-M图像可知,图线为近似经过原点的倾斜直线,即在误差允许的范围内,在所受外力一定的条件下,与M成正比,则a与M成反比。 设槽码的质量为m,根据牛顿第二定律得mg=Ma,可得=M,可知图线的斜率越小,槽码的质量越大,因图线甲的斜率小于图线乙的斜率,故甲组所用的槽码质量比乙组的更大。 返回导航 第三章　运动和力的关系 03 考点2　拓展创新实验 返回导航 第三章　运动和力的关系 创新 角度 实验举例 实验 器材 的创新     位移传感器、速度传感器、拉力传感器、气垫导轨、光电门 返回导航 第三章　运动和力的关系 创新 角度 实验举例 实验 原理 的创新   挂上托盘和砝码,改变木板的倾角,使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑,取下托盘和砝码,测出其总质量为m,让小车沿木板下滑,可知小车所受合力为mg。改变砝码质量,多次重复实验探究加速度与物体受力关系 返回导航 第三章　运动和力的关系 创新 角度 实验举例 实验 目的 的创新   (1)结合光电门得出物块在A、B两点的速度,由-=2ax得出物块的加速度 (2)结合牛顿第二定律,由mg-μMg=(M+m)a得出物块与水平桌面间的动摩擦因数 返回导航 第三章　运动和力的关系 (2026·江西宜春期中)如图甲所示,在气垫导轨上安装了一光电门,滑块上固定一遮光条,滑块用细线绕过轻质定滑轮与无线力传感器相连,传感器下方悬挂钩码,传感器显示上方绳子的拉力F。实验前将气垫导轨调节水平,细线与气垫导轨平行,每次滑块都从B处静止释放,已知滑块(含遮光条)质量为M,A、B间的距离为L,不计一切摩擦。 返回导航 第三章　运动和力的关系 (1)用游标卡尺测量遮光条的宽度d,如图乙所示,则d=　　　mm。  (2)小明用该装置探究加速度与力的关系。 ①滑块的质量　 　　(选填“需要”或“不需要”)远大于钩码和力传感器的总质量。  ②改变钩码数量,测出对应的力传感器的示数和遮光条通过光电门的时间 t,则滑块的加速度表达式a=　　 　(用字母“L”“d”“t”表达)。 ③为了能够直观得出滑块的加速度a与力F的关系,小明使用图像法处理数据,应作出　　　(选填“t2-F”“-F”或“-F”)图像。   2.75 不需要 -F 返回导航 第三章　运动和力的关系 [解析]　(1)由题图乙可知该游标卡尺精度为0.05 mm,故读数d=2 mm+0.05 mm×15=2.75 mm。 (2)①由于力传感器可以直接测出绳子拉力,即车的合力,故滑块的质量不需要远大于钩码和力传感器的总质量。 ②由题意可知滑块经过光电门时速度为v= 由匀变速直线运动速度位移关系有v2=2aL 联立以上得a=。 返回导航 第三章　运动和力的关系 ③对滑块,由牛顿第二定律得F=Ma 因为a= 联立可得=F 故应作出-F图像。 返回导航 第三章　运动和力的关系 如图甲所示,某实验小组利用验证牛顿第二定律的实验装置测定物块与木板之间的动摩擦因数,实验装置正确安装后,调节木板及物块右侧两段细绳水平。实验开始时在沙桶中放入适量的细沙,物块做加速运动,打出的纸带如图乙所示,已知所用交流电源的频率为50 Hz,重力加速度大小为g。 返回导航 第三章　运动和力的关系 (1)本实验中,沙和沙桶的质量　 　　(选填“需要”或“不需要”)远小于物块的质量。   (2)已读出弹簧测力计的示数为F,为进一步测量动摩擦因数,下列物理量中还需测量的有　　　。   A.木板的长度L　　　　 B.物块的质量m C.沙和沙桶的质量M D.物块的运动时间t 不需要 B 返回导航 第三章　运动和力的关系 (3)图乙中给出了实验中获取的纸带的一部分数据,0、1、2、3、4是计数点,每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出),计数点间的距离如图乙所示。则打下计数点2时物块对应的速度大小v=　　　 m/s;本次实验物块对应的加速度大小a=　　　 m/s2。(结果均保留两位有效数字)   (4)改变沙桶内细沙的质量,测量出对应的加速度a和弹簧测力计的示数F。若用图像法处理数据,得到如图丙所示的一条倾斜的直线。如果该图线的 横轴截距等于b,斜率为k，则动摩擦因数μ=　　　　　(用题目中给的b、k、g表示)。   0.26 0.50 返回导航 第三章　运动和力的关系 [解析]　(1)本实验中,沙和沙桶的质量不需要远小于物块的质量。 (2)设物块的加速度为a,对物块有2F-μmg=ma,解得μ=,加速度可以由打点纸带求出,为进一步测量动摩擦因数,则还需要测量物块的质量m。故选B。 (3)由题可知,T=5× s=0.1 s,打下计数点2时物块对应的速度大小v= m/s≈0.26 m/s;本次实验物块对应的加速度大小 返回导航 第三章　运动和力的关系 a== m/s2≈0.50 m/s2。 (4)由牛顿第二定律可得2F-μmg=ma,即a=F-μg,由题意可知b-μg=0,=k,解得μ=。 返回导航 第三章　运动和力的关系 04 随堂达标检测 返回导航 第三章　运动和力的关系 1.(2025·陕晋青宁卷)图(a)为探究加速度与力、质量关系的部分实验装置。 (1)实验中应将木板　　 　　　(选填“保持水平”或“一端垫高”)。  (2)为探究加速度a与质量m的关系,某小组依据实验数据绘制的a-m图像如图(b)所示,很难直观看出图线是否为双曲线。如果采用作图法判断a与m是否成反比关系,以下选项可以直观判断的有　　　。  一端垫高 AC 返回导航 第三章　运动和力的关系 m/kg a/(m·s-2) 0.25 0.618 0.33 0.482 0.40 0.403 0.50 0.317 1.00 0.152 A.a-图像　　　　　 B.a-m2图像 C.am-m图像 D.a2-m图像 返回导航 第三章　运动和力的关系 (3)为探究加速度与力的关系,在改变作用力时,甲同学将放置在实验桌上的槽码依次放在槽码盘上;乙同学将事先放置在小车上的槽码依次移到槽码盘上,在其他实验操作相同的情况下,　　　(选填“甲”或“乙”)同学的方法可以更好地减小误差。  乙 返回导航 第三章　运动和力的关系 解析:(1)实验需平衡阻力,消除木板对小车的阻力的影响,应将木板一端垫高,使小车在无拉力时能匀速运动。 (2)通过作出a-图像,可以将a-m图像“化曲为直”,便于判断a与m是否成反比关系,A正确;作出a-m2图像,无法体现a与m的反比关系,B错误;作出am-m图像,若a与m成反比关系,am为定值,则am-m图像是平行于横轴的直线,可间接判断a与m是否成反比关系,C正确;作出a2-m图像,无法体现a与m的反比关系,D错误。 返回导航 第三章　运动和力的关系 (3)甲同学的方法中,槽码依次放在槽码盘上,小车质量M不变,拉力F≈mg(m为槽码总质量),但随着m增大,不再满足m≪M的条件,拉力与mg偏差增大,误差变大;乙同学的方法中,将小车上的槽码移到槽码盘上,总质量M+m不变(M为小车质量,m为槽码质量),拉力F=mg≈mg(当M≫m时近似,但实际总质量不变),拉力更接近理论值,系统误差更小,故乙同学方法更好,能减小因不满足m≪M产生的误差。 返回导航 第三章　运动和力的关系 2.(2025·山东卷)某小组采用如图甲所示的装置验证牛顿第二定律,部分实验步骤如下: (1)将两光电门安装在长直轨道上,选择宽度为d的遮光片固定在小车上,调整轨道倾角,用跨过定滑轮的细线将小车与托盘及砝码相连。选用d= 　　 　(选填“5.00”或“1.00”)cm的遮光片,可以较准确地测量遮光片运动到光电门时小车的瞬时速度。  1.00 返回导航 第三章　运动和力的关系 (2)将小车自轨道右端由静止释放,从数字毫秒计分别读取遮光片经过光电门1、光电门2时的速度v1=0.40 m/s、v2=0.81 m/s,以及从遮光片开始遮住光电门1到开始遮住光电门2的时间t=1.00 s,计算小车的加速度a=_______ m/s2(结果保留两位有效数字)。  0.41 返回导航 第三章　运动和力的关系 (3)将托盘及砝码的重力视为小车受到的合力F,改变砝码质量,重复上述步骤,根据数据拟合出a-F图像,如图乙所示。若要得到一条过原点的直线,实验中应　　　(选填“增大”或“减小”)轨道的倾角。  (4)图乙中直线斜率的单位为　　　(选填“kg”或“kg-1”)。  kg-1 增大 返回导航 第三章　运动和力的关系 解析:(1)该实验是用遮光时间内的平均速度表示遮光片运动到光电门时小车的瞬时速度,由运动学规律可知,遮光片的宽度越小,两个速度越接近,即小车的瞬时速度测量越精准,所以选用d=1.00 cm的遮光片。 (2)根据题意可得,小车的加速度a==0.41 m/s2。 (3)对小车由牛顿第二定律有F+mgsin θ-μmgcos θ=ma,整理得a=+gsin θ-μgcos θ,结合题图乙可知gsin θ-μgcos θ<0,若要得到一条过原点的直线,应使sin θ-μcos θ=0,则应增大轨道的倾角θ。 (4)结合第(3)问分析可知,题图乙中直线斜率表示质量的倒数,则其单位为kg-1。 返回导航 第三章　运动和力的关系 3.(2025·广西卷)在用如图甲所示的装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验中: (1)探究小车加速度与小车所受拉力的关系时,需保持小车(含加速度传感器,下同)质量不变,这种实验方法是　　　 　　。  控制变量法 返回导航 第三章　运动和力的关系 (2)实验时,调节定滑轮的高度,使连接小车的细绳与轨道平面保持　　。  (3)由该装置分别探究M、N两车加速度a和所受拉力F的关系,获得a-F图像如图乙所示,通过图乙分析实验是否需要补偿阻力(即平衡阻力)。如果需要,说明如何操作;如果不需要,说明理由。 ____________________________________________________________________________________________ 需要。撤去细绳连接的力传感器和重物,将木板左端用垫块垫起适当高度,使小车能沿木板匀速下滑 平行 (4)悬挂重物让M、N两车从静止释放经过相同位移的时间比为n,两车均未到达轨道末端,则两车加速度之比aM∶aN=　　　。  1∶n2 返回导航 第三章　运动和力的关系 解析:(1)在探究两个物理量间的关系时,保持其他量不变,所使用的方法为控制变量法。 (2)为使细绳拉力为小车所受的合力,需要让连接小车的细绳与轨道平面保持平行。 (3)力传感器上显示的示数为细绳的拉力,要以该拉力作为小车所受的合力,需要平衡小车所受的阻力,具体操作为撤去细绳连接的力传感器和重物,将木板左端用垫块垫起适当高度,使小车能沿木板匀速下滑。 (4)根据初速度为零的匀加速直线运动的位移时间公式x=at2可知,aM= aN,又tM∶tN=n,解得aM∶aN=1∶n2。 返回导航 第三章　运动和力的关系 4.某实验小组正在进行“探究加速度与力、质量的关系”的实验。 返回导航 第三章　运动和力的关系 (1)一次该小组同学以小车和车上砝码的总质量的倒数为横坐标,小车的加速度a为纵坐标,在坐标纸上作出的a-关系图线如图甲所示。由图像可得出:加速度与质量成　　　(选填“正比”或“反比”)关系;图线不过原点说明实验有误差,引起这一误差的主要原因是平衡摩擦力时长木板的倾角　　　(选填“过大”或“过小”)。  反比 过大 返回导航 第三章　运动和力的关系 (2)另一次该小组同学保持小车及车中的砝码质量一定,探究加速度a与所受力F的关系,他们在轨道水平及倾斜两种情况下分别做了实验,得到了两条a-F图线,如图乙所示。图线　　　(选填“①”或“②”)是在轨道倾斜情况下得到的;小车及车中砝码的总质量m=　　　kg。  0.5 ① 返回导航 第三章　运动和力的关系 解析:(1)a-图像是一条直线,a与M成反比;图像在a轴上有截距,这是平衡摩擦力时木板的倾角过大造成的。 (2)由题图乙中图线①可知,当F=0时,a≠0,即细线上没有拉力时小车就有加速度,所以图线①是在轨道倾斜情况下得到的,根据F=ma得a-F图像的斜率k=,由a-F图像得图像斜率k=2,所以m=0.5 kg。 返回导航 第三章　运动和力的关系 5.(2026·江西上饶模拟)某实验小组用如图甲所示的装置做“探究加速度与力的关系”的实验。打点计时器所接电源的频率为50 Hz,滑轮、长木板均光滑。 返回导航 第三章　运动和力的关系 (1)按正确的方法操作后,得到的一条纸带部分如图乙所示,纸带上各点均为计时点,由此可得打点计时器打出B点时小车的速度大小vB=　　　 m/s,小车的加速度大小a=　　　 m/s2。(结果均保留两位有效数字)   (2)改变重物,多次实验,得到多组弹簧测力计示数F和对应的小车加速度大小a,以F为横轴、a为纵轴作出a -F图像,该图像的斜率为k,则小车的质量 M=　　　(用k表示)。   (3)某次实验时弹簧测力计的示数为F0,则此次实验中重物的加速度大小 为　　　。   1.6 3.2 kF0 返回导航 第三章　运动和力的关系 解析:(1)相邻两计数点的时间间隔为T=2×=2× s=0.04 s 根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程的平均速度,打出B点时小车的速度大小为 vB==×10-2 m/s≈1.6 m/s 根据逐差法求出小车的加速度大小a==×10-2 m/s2≈3.2 m/s2。 返回导航 第三章　运动和力的关系 (2)根据牛顿第二定律F=Ma 得a= 则k= 得M=。 (3)当某次弹簧测力计的示数为F0时,根据(2)可知=k 得到此时小车的加速度a0=kF0 则重物的加速度a物=a0=kF0。 返回导航 第三章　运动和力的关系 6.(2026·湖北武汉模拟)实验小组探究加速度与力、质量的关系的装置如图所示。小钢球置于一小车内,车内后壁装有压力传感器,车顶安装有遮光条。细绳一端系于小车上,另一端跨过固定在长木板上的定滑轮,挂上钩码。 返回导航 第三章　运动和力的关系 (1)若将压力传感器的示数视为小钢球所受合力的大小,则在实验过程中, 　　　　(选填“需要”或“不需要”)满足钩码质量远小于小车质量,细线需要调节至与长木板平行,长木板要调节至下列选项中的________(填选项前字母)状态。  A.保持水平 B.倾斜一特定角度 C.倾斜任意一小角度 D.倾斜任意一大角度 不需要 A 返回导航 第三章　运动和力的关系 (2)光电门安装在长木板的位置A,在长木板上标记另一位置B。改变钩码个数,让小车每次都从位置B开始运动,记录多组压力传感器示数F和光电门测量的遮光时间t。某同学猜想小钢球的加速度与F成正比,若用图像法验证他的猜想,则最直观、合理的关系图像是下列选项中的　　　(填选项前符号)。  A.t-F　　　　　　　 B.-F C.t2-F D.-F D 返回导航 第三章　运动和力的关系 (3)若作出(2)中正确选项的图像为一条过原点的直线,图像斜率为k,并测出 遮光条的宽度为d,AB间距为x,则小钢球的质量m=　　　　(用字母k、d、x表示)。  返回导航 第三章　运动和力的关系 解析:(1)由于本实验采用了压力传感器,不需要用钩码的总重力代替绳子的拉力,因此不需要满足钩码质量远小于小车质量; 为了使小钢球所受压力传感器的力在水平方向,因此长木板要调至水平状态,故选A。 (2)遮光条通过光电门的瞬时速度v= 设AB间距为x,根据运动学公式,有v2=2ax 对小钢球,根据牛顿第二定律,有F=ma 联立解得=F 返回导航 第三章　运动和力的关系 因此为了直观地反映小钢球的加速度与F成正比,需要建立-F图像。故选D。 (3)根据(2)分析,-F图像的斜率k= 解得小钢球的质量m=。 返回导航 第三章　运动和力的关系 7.(2026·甘肃白银模拟)某小组利用图甲所示的气垫导轨实验装置探究“物体受力一定时加速度与物体质量的关系”。已知滑块(包括拉力传感器、遮光条)的质量。请回答下列问题。 返回导航 第三章　运动和力的关系 (1)不挂托盘,开启气源,反复调节导轨下方的螺丝,直至推动滑块后,遮光条通过光电门1的挡光时间________ (选填“大于”“等于”或“小于”)通过光电门2的挡光时间。  (2)挂上托盘,调节　　　　的高度,使导轨上方细线与导轨平行。  (3)移动滑块,让遮光条从光电门1的右侧恰好不遮光的位置由静止释放,滑块向左滑动,拉力传感器的示数为0.42 N,记录遮光条从光电门1运动到光电门2的时间,　　　　(选填“需要”或“不需要”)满足托盘及砝码的总质量远小于滑块的质量。  等于 定滑轮 不需要 返回导航 第三章　运动和力的关系 (4)在滑块上添加已知质量的钩码,在托盘中应适当　　　　(选填“增大”或“减小”)砝码质量,重新让遮光条从光电门1的右侧恰好不遮光的位置由静止释放,运动过程中拉力传感器的示数为　　　　N,记录遮光条从光电门1运动到光电门2的时间。  (5)保持光电门1到光电门2的距离L不变,多次实验,可获得多组遮光条从光电门1运动到光电门2的时间t、滑块及钩码的总质量M的数据,作出t2-M 图像如图乙所示,根据图乙可以得出结论:物体受力一定时,_____________ 　　　　　 ;还可以求出两个光电门之间的距离L=　　　　m。  0.63 减小 0.42 加速度与物体 质量成反比 返回导航 第三章　运动和力的关系 解析:(1)不挂托盘的情况下,应调节导轨下方的螺丝,推动滑块后遮光条通过两个光电门的遮光时间相等,说明导轨水平。 (2)挂上托盘,调节定滑轮的高度,使导轨上方细线与导轨平行,以保证导轨水平时细线的拉力为滑块所受合力。 (3)由于细线的拉力大小是通过拉力传感器测出的,不需要满足托盘及砝码的总质量远小于滑块的质量。 返回导航 第三章　运动和力的关系 (4)若在滑块上添加钩码后,托盘及砝码的加速度减小,细线的拉力将变大,所以应减小托盘中的砝码质量。由于本实验的目的是探究物体受力一定时加速度与物体质量的关系,所以应保证滑块受到的合力恒定,即应保证拉力传感器的示数仍为0.42 N。 (5)由牛顿第二定律可得F=Ma 又由运动学公式有L=at2 联立可得t2=M 返回导航 第三章　运动和力的关系 可见F一定时t2与M成正比,有t2==M 即物体受力一定时加速度与物体质量成反比。结合题图乙得 = s2/kg 又F=0.42 N 解得L=0.63 m。 返回导航 第三章　运动和力的关系 $