实验专题04 实验：探究加速度与力、质量的关系 专项训练-2027届理高三物理一轮复习

**基本信息** 以控制变量法为核心，通过实验原理-步骤-数据处理-误差分析的完整链条，结合高考模拟题组强化科学探究与思维能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |实验过程|原理+步骤+数据处理+注意事项|控制变量法、图像法（a-F、a-1/m）、误差控制（补偿阻力、槽码质量远小于小车质量）|从实验原理（控制变量）到操作步骤（测量与平衡阻力），再到数据处理（图像分析规律），构建完整探究逻辑| |高考模拟|4组8题（含装置分析、数据计算、误差分析等）|瞬时速度计算（Δs/Δt）、加速度公式应用、图像斜率意义分析|实验操作与理论应用结合，通过变式训练强化科学推理与论证能力|

实验专题04 实验：探究加速度与力、质量的关系 专题训练（解析版） 【实验过程】 一、实验原理 1．实验装置(如图所示) 气垫导轨：减少轨道摩擦． 光电门：光电门对时间的记录是非常准确的，如果能测得挡光片的宽度ΔL和挡光片经过光电门的时间Δt，就可以求得挡光片通过光电门的平均速度．如果挡光片很窄，可以认为这个速度就是挡光片通过光电门的瞬时速度． 2．实验原理：实验的基本思想——控制变量法 (1)保持研究对象即滑块的质量不变，改变钩码的数量，即改变拉力，探究加速度与所受合外力之间的定量关系． (2)保持滑块的受力不变，即钩码数量不变，改变滑块质量，研究加速度与质量之间的定量关系． 二、实验步骤 1.用天平测出小车的质量M,并把数值记录下来。 2.按如图所示的装置把实验器材安装好(小车上先不系细绳)。 3.补偿阻力:在长木板不带定滑轮的一端下面垫一木块,反复移动木块位置,直到使小车在不受牵引时能拖动纸带沿木板保持匀速直线运动为止 (纸带上相邻点间距相等)。 4.把小车停在靠近打点计时器处,挂上槽码,先接通电源,再让小车拖着纸带在木板上匀加速下滑,打出一条纸带。计算槽码的重力,即小车所受的拉力,由纸带计算出小车的加速度,并把槽码的重力和对应的加速度记录在表格1中。 表1 　　　　实验序号 物理量　　　　　 1 2 3 4 5 6 槽码的重力F/N 加速度a/(m·s-2) 5.改变槽码的个数,重复步骤(4),并多做几次。 6.保持小车受到的拉力不变,在小车上放上砝码改变小车的质量,再让小车在木板上运动打出纸带。计算小车上的砝码和小车的总质量m,并由纸带计算出小车对应的加速度。把相应数据记录在表格2中。 表2 　　　　实验序号 物理量　　　　　 1 2 3 4 5 6 质量m/kg 质量的倒数/kg-1 加速度a/(m·s-2) 7.改变小车上砝码的个数,重复步骤(6),并多做几次,所对应的质量和加速度也需记录在表格2中。 三、数据处理方法 1.由表1中记录的数据,以a为纵坐标、F为横坐标,根据数据作a-F图像(如图所示),找出规律,分析a与F的关系。 2.由表2中记录的数据,分别以a为纵坐标、m和为横坐标,根据数据作a-m图像和a-图像(如图所示),分析a与m的关系。 四、注意事项 1.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。 2.在补偿阻力时,不需要悬挂槽码,但小车应连接纸带且接通电源。用手轻轻地给小车一个初速度,如果在纸带上打出的点迹间隔均匀,表明小车受到的阻力跟它受到的重力沿斜面向下的分力平衡。 3.改变悬挂槽码的个数的过程中,要始终保证槽码的总质量远小于小车的质量。 4.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地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。 【能力提升：高考模拟】 练习时间： 15分钟 试卷分值：15分 题组一：共计2题，第1题6分，第2题9分，共计15分。成绩： 1.如图所示为一气垫导轨，导轨上安装有一个光电门，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，力传感器可测出细线上的拉力大小。力传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放。 (1)某同学测量出遮光条的宽度Δs＝2.25 mm。 (2)实验时，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间t＝1.0×10－2 s，则滑块经过光电门时的瞬时速度为________m/s。 (3)若该同学用该实验装置探究加速度与力的关系， ①要求出滑块的加速度，还需要测量的物理量是______(用文字说明并用相应的字母表示)。 ②下列不必要的一项实验要求是________(请填写选项前对应的字母)。 A．滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量 B．应使A位置与光电门间的距离适当大些 C．应将气垫导轨调节水平 D．应使细线与气垫导轨平行 ③在探究加速度与合外力的关系时，传感器的示数记为F，改变钩码的质量，依次记录传感器的示数并求出所对应的加速度大小，则下列四个a－F图像中能正确反映加速度a与传感器的示数F之间规律的是________。 答案　(2)0.225　(3)①A位置到光电门的距离s　②A　③B 解析　(2)实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间t，滑块经过光电门时的瞬时速度可近似认为是遮光条经过光电门的平均速度， 即v＝＝ m/s＝0.225 m/s。 (3)①根据运动学公式a＝得，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是A位置到光电门的距离s。 ②拉力是直接通过力传感器测量的，所以滑块质量不需要远大于钩码和力传感器的总质量，故A错误；应使A位置与光电门间的距离适当大些，有利于减小误差，故B正确；应将气垫导轨调节水平，保持细线方向与气垫导轨平行，拉力才等于合力，故C、D正确。 ③加速度与滑块所受合外力成正比，a－F图像应是过原点的倾斜直线，故选B。 2.某小组采用如图1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_ _ _ _ （选填“5.00”或“1.00”）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。 （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、，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，计算小车的加速度_ _ _ _ （结果保留2位有效数字）。 （3） 将托盘及砝码的重力视为小车受到的合力，改变砝码质量，重复上述步骤，根据数据拟合出图像，如图2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2中直线斜率的单位为_ _ _ _ _ _ _ _ （选填“”或“”）。 【答案】（1） 1.00 （2） 0.41 （3） 增大 （4） 【解析】 （1） 实验用遮光片通过光电门的平均速度代替瞬时速度，遮光片宽度越小，代替时的误差越小，故为较准确地测量遮光片运动到光电门时小车的瞬时速度，应选择 的遮光片。 （2） 根据加速度的定义式可得。 （3） 根据图像可知，当小车受到一定大小的外力 时，此时小车的加速度仍为零，可知平衡摩擦力不足，若要得到一条过原点的直线，需要平衡摩擦力，故实验中应增大轨道的倾角。 （4） 图2中直线斜率，根据 可知直线斜率的单位为。 题组二：共计2题，第3题6分，第4题9分，共计15分。成绩： 3.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、G2两光电门时，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，光电门间距为x，砝码的质量为m．回答下列问题． (1)实验开始前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，如何判定调节是否到位？ (2)若取M＝0.4 kg，改变m的值，进行多次实验，以下m的取值不符合条件的是________． 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，则加速度的表达式为________(用Δt1、Δt2、D、x表示)． [解析]　(1)如果气垫导轨水平，则不挂砝码时，M应能在任意位置静止不动，或推动M后能使M匀速运动，或数字计时器记录每一个光电门的光束被挡的时间Δt都相等． (2)应满足M≫m，故m4＝400 g不合适． (3)由于v1＝，v2＝，v－v＝2ax， 故a＝． [答案]　(1)见解析　(2)D (3)a＝ 4.图甲为某实验小组设计的“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置。 (1)为了使小车受到的合力大小与细线的拉力大小相等,图中装置还需要进行调整的操作是:将木板　　　　(选填“左”或“右”)端垫高,不挂砝码盘,打开打点计时器,轻推小车,多次调节木板倾角,直到小车在斜面上　　　　(选填“匀速”“匀加速”或“匀减速”)下滑。  (2)经过以上调整后,在“探究加速度与力的关系”时,保持小车质量不变,当砝码和砝码盘的总质量为某一值时,得到的纸带如图乙所示。 ①已知所用打点计时器的频率为50 Hz,相邻两个计数点之间有四个点未画出,由纸带可求得小车的加速度大小为　　　　 m/s2,打下计数点4时的速度大小为　　　　 m/s。(计算结果均保留三位有效数字)  ②以砝码和砝码盘的总重力作为小车受到的合力大小F,改变砝码的个数多次测量,结合实验得到的数据描绘出小车的加速度a与合力F的图像如图丙所示。已知实验过程中没有任何操作错误,数据测量和计算准确,图像与理论不符合的主要原因是　　　　。  A.补偿阻力过大 B.补偿阻力不足 C.小车质量远大于砝码和砝码盘的总质量 D.未满足小车质量远大于砝码和砝码盘的总质量 解析:(1)为了使小车受到的合力大小与细线拉力的大小相等必须补偿阻力,补偿阻力的主要操作是:将木板没有滑轮的一端(左端)垫高,不挂砝码盘,打开打点计时器,轻推小车,直到打出的纸带点迹均匀,即小车匀速下滑。 (2)①由逐差法可计算加速度a＝＝×0.01 m/s2＝3.90 m/s2 v4＝×0.01 m/s＝1.15 m/s。 ②随着实验的进行,砝码质量逐渐增大后不再满足小车质量远大于砝码和砝码盘的总质量,砝码和砝码盘的总重力与细线拉力大小不能近似相等,使得a-F图像不再是直线,故选D。 答案:(1)左　匀速　(2)① 3.90　1.15　②D 题组三：共计2题，第5题6分，第6题9分，共计15分。成绩： 5.某实验小组用如图甲所示的装置做“探究小车加速度与力、质量的关系”实验。将木板固定在水平桌面上,在沙桶中放入适量细沙,闭合打点计时器开关,由静止释放小车,记录图甲中力传感器的示数F,利用纸带上打出的点计算出小车的加速度a;改变沙桶中细沙的质量重复实验。回答下列问题。 (1)实验中沙与沙桶的总质量　　　　(选填“需要”或“不需要”)远小于小车的质量。  (2)该同学在实验中得到如图乙所示的一条纸带,相邻两个计数点间还有4个点没有画出,已知打点计时器的打点频率为50 Hz,根据纸带可求出小车的加速度大小为　　　　m/s2(保留两位有效数字)。  (3)在探究加速度与力的关系时,乙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,分析其产生的原因,下列说法中正确的是　　　　。  A.图线不通过坐标原点可能是因为平衡摩擦力不足 B.图线不通过坐标原点可能是因为平衡摩擦力过度 C.图线不通过坐标原点是因为未保证沙与沙桶的总质量远小于小车的质量 答案:(1)不需要　(2)0.80　(3)A 解析:(1)本实验由力传感器可以直接测得力的大小,故不需要沙与沙桶的总质量远小于小车的质量。 (2)根据题意可知纸带上相邻计数点时间间隔 T=5×0.02 s=0.1 s,根据逐差法可得a=×10-2 m/s2≈0.80 m/s2。 (3)由题图可知,当F大于零时小车才有加速度,由此可知图线不通过坐标原点可能是因为平衡摩擦力不足,故选A。 6.某同学设计了用配重补偿阻力来探究加速度与力、质量关系的实验方案，所用装置如图甲所示。 实验室另外配备的实验器材还有刻度尺、测力计和若干槽码，已知当地重力加速度大小为g，实验过程中始终保持槽码的质量远小于小车的质量。实验步骤如下： ①按图乙安装器材，向右缓慢拉动长木板，读出测力计的示数F； ②取下测力计，将测力计竖直悬挂，在测力计挂钩上挂上槽码、挂钩和沙袋，在沙袋中添加沙子，直至测力计的示数等于F； ③将步骤②中称重为F的槽码、挂钩、沙袋和沙子作为配重，按图甲安装好实验器材；用刻度尺测出遮光条宽度d； ④保持小车及所挂配重的质量不变，在槽码挂钩上加挂1个槽码，由静止释放小车，通过数字计时器记录遮光条通过光电门1的时间Δt1，通过光电门2的时间Δt2，以及遮光条开始遮住光电门1到开始遮住光电门2的时间t，计算出小车运动的加速度a； ⑤在槽码挂钩上依次增加槽码，每次增加1个，测出对应的加速度a。 某次实验数据如下表。 槽码数量n 1 2 3 4 5 槽码重力G/N 0.049 0.098 0.147 0.196 0.245 小车的加速度a/(m·s－2) 0.08 0.16 0.24 0.32 0.40 回答下列问题： (1)用刻度尺测量小车上遮光条的宽度如图丙所示，遮光条的宽度d＝________×10－3 m。 (2)用步骤③、④中测得的物理量字母表示小车运动的加速度的表达式是a＝________。 (3)在图丁所示坐标系中作出a－G图像，由图像计算出图线的斜率k＝________ kg－1。(结果保留3位有效数字) (4)用该实验装置能不能完成探究“保持小车(含配重)受力不变的情况下，加速度与小车质量的关系”？________(填“能”或“不能”)。若能，请说明还应测量的物理量并简要说明实验思路；若不能，请说明理由。______________________________________________。 答案　(1)3.0　(2)　(3)见解析图　1.63　(4)能　理由见解析 解析　(1)毫米刻度尺的最小刻度为1 mm，则遮光条的宽度d＝3.0 mm＝3.0×10－3 m。 (2)通过光电门1的速度为v1＝ 通过光电门2的速度为v2＝ 小车运动的加速度为a＝＝ (3)作出a－G图像如图所示 由图像计算出图线的斜率为k＝＝ kg－1≈1.63 kg－1 (4)能。需要用弹簧测力计测量小车的重力。思路：①用弹簧测力计测出小车重力，除以当地重力加速度g得出小车的质量；②在小车上叠放槽码以改变小车质量，再重新调整配重，这样就改变了小车(含配重)的总质量M，然后在槽码挂钩上挂适量个数的槽码，测出加速度a；③重复步骤②(但要保持步骤②中所挂槽码个数不变)，得到多组(a、M)数据，作出a－图像进行判断。 题组四：共计2题，第7题6分，第8题9分，共计15分。成绩： 7.某实验小组用如图甲所示的装置探究加速度与合力的关系,一细绳通过定滑轮连接两个小桶A和B,A桶中放有若干个质量均为m的钩码,打点计时器固定在铁架台上,已知重力加速度为g。 (1)下列实验操作步骤,正确的顺序是　　　　。  ①从A桶中取一个钩码放入B桶,接通电源,释放B桶。 ②给B桶一竖直向下的速度,通过不断调整B桶中细沙的质量,直到打出的纸带点迹均匀。 ③根据所得数据,作出相关图像,得出结论。 ④重复步骤①的操作,得到多组数据。 (2)打点计时器的打点周期为T,实验打出的一段纸带如图乙所示,5个点为连续打出的点,1、3点间距为x1,1、5点间距为x2,则桶的加速度大小为　　　　(用所给字母表示)。  (3)实验小组测得多组数据,以B桶中钩码的质量为纵坐标,A桶和B桶的加速度为横坐标,得到一条过原点、斜率为k的倾斜直线,若牛顿第二定律成立,则两桶及所有钩码和桶内沙子的总质量M=　　　　(用k、g表示)。  答案:(1)②①④③　(2)　(3)2gk 解析:(1)正确步骤为:给B桶一竖直向下的速度,通过不断调整B桶中细沙的质量,直到打出的纸带点迹均匀,从A桶中取一个钩码放入B桶,接通电源,释放B桶,利用纸带测出加速度a,重复步骤①的操作,得到多组数据,根据所得数据,作出相关图像,得出结论。故顺序为②①④③。 (2)由逐差法有 x35-x13=a(2T)2 ,整理有a=。 (3)设B桶和沙子的总质量为m1,A桶的质量为m2,钩码的总质量为m3,从A桶中取出钩码放到B桶中的质量为m4,有m1+m2+m3=M,初始时B桶中没放钩码时,A桶和B桶匀速运动,有m1g=(m2+m3)g,整理有m1=m2+m3,当从A桶中取出质量为m4的钩码放到B桶中时,设绳子拉力为T,对B桶有(m1+m4)g-T=(m1+m4)a,对A桶有T-(m2+m3-m4)g=(m2+m3-m4)a,解得2m4g=Ma,变形有m4=a,由于以B桶中钩码的质量为纵坐标,A桶和B桶的加速度为横坐标,得到的过原点的倾斜直线斜率为k,则有k=,解得M=2gk。 8.某实验小组用图(a)所示的装置探究质量一定时加速度与力的关系。用铁架台将两块固定有定滑轮的木板架起,木板的右端固定了两个打点计时器,将两个质量相等的小车A、B放置在木板右端,用细线绕过滑轮组后与两小车相连。两条纸带穿过打点计时器后分别与小车连接在一起。将两个打点计时器接在同一个电源上,确保可将它们同时打开或关闭。实验时,甲同学将两小车按住,乙同学先在动滑轮下方挂上一个钩码,再接通电源使打点计时器开始工作,打点稳定后,甲将两辆小车同时释放。在小车撞到定滑轮前,乙断开电源,两打点计时器同时停止工作。取下两条纸带,通过分析处理纸带记录的信息,可以求出两小车的加速度,进而完成实验。请回答以下问题: (1)图(b)所示为小车A后面的纸带,纸带上的0、1、2、3、4、5、6为每隔4个点选取的计数点,相邻两计数点间的距离如图(b)中标注,单位为cm。打点计时器所用电源的频率为50 Hz,则小车A的加速度a1＝　　　　m/s2(保留两位有效数字)。同样测出小车B的加速度a2,若a1∶a2近似等于　　　　,就可说明质量一定的情况下,物体的加速度与其受到的合外力成正比。  (2)丙同学提出,不需测出两小车加速度的数值,只量出两条纸带上从第一个打点到最后一个打点间的距离x1、x2,也能完成实验探究。他的验证方法是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  解析　(1)每隔4个点选取计数点,相邻两计数点间的时间间隔T＝0.02×5 s＝0.1 s,根据逐差法可知小车A的加速度a1＝,代入数据得a1≈0.48 m/s2。由题图(a)所示实验装置可知,小车A受到的拉力为小车B受到拉力的,所以当两车的加速度之比为1∶2时,可说明质量一定的情况下,加速度与合外力成正比。 (2)两小车都做初速度为零的匀加速直线运动,它们的运动时间t相等,它们的位移之比＝＝＝,所以如果＝,也可以说明质量一定的情况下,物体的加速度与其合外力成正比。 答案　(1)0.48　1∶2　(2)比较x1∶x2是否近似等于1∶2 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 实验专题04 实验：探究加速度与力、质量的关系 专题训练（原卷版） 【实验过程】 一、实验原理 1．实验装置(如图所示) 气垫导轨：减少轨道摩擦． 光电门：光电门对时间的记录是非常准确的，如果能测得挡光片的宽度ΔL和挡光片经过光电门的时间Δt，就可以求得挡光片通过光电门的平均速度．如果挡光片很窄，可以认为这个速度就是挡光片通过光电门的瞬时速度． 2．实验原理：实验的基本思想——控制变量法 (1)保持研究对象即滑块的质量不变，改变钩码的数量，即改变拉力，探究加速度与所受合外力之间的定量关系． (2)保持滑块的受力不变，即钩码数量不变，改变滑块质量，研究加速度与质量之间的定量关系． 二、实验步骤 1.用天平测出小车的质量M,并把数值记录下来。 2.按如图所示的装置把实验器材安装好(小车上先不系细绳)。 3.补偿阻力:在长木板不带定滑轮的一端下面垫一木块,反复移动木块位置,直到使小车在不受牵引时能拖动纸带沿木板保持匀速直线运动为止 (纸带上相邻点间距相等)。 4.把小车停在靠近打点计时器处,挂上槽码,先接通电源,再让小车拖着纸带在木板上匀加速下滑,打出一条纸带。计算槽码的重力,即小车所受的拉力,由纸带计算出小车的加速度,并把槽码的重力和对应的加速度记录在表格1中。 表1 　　　　实验序号 物理量　　　　　 1 2 3 4 5 6 槽码的重力F/N 加速度a/(m·s-2) 5.改变槽码的个数,重复步骤(4),并多做几次。 6.保持小车受到的拉力不变,在小车上放上砝码改变小车的质量,再让小车在木板上运动打出纸带。计算小车上的砝码和小车的总质量m,并由纸带计算出小车对应的加速度。把相应数据记录在表格2中。 表2 　　　　实验序号 物理量　　　　　 1 2 3 4 5 6 质量m/kg 质量的倒数/kg-1 加速度a/(m·s-2) 7.改变小车上砝码的个数,重复步骤(6),并多做几次,所对应的质量和加速度也需记录在表格2中。 三、数据处理方法 1.由表1中记录的数据,以a为纵坐标、F为横坐标,根据数据作a-F图像(如图所示),找出规律,分析a与F的关系。 2.由表2中记录的数据,分别以a为纵坐标、m和为横坐标,根据数据作a-m图像和a-图像(如图所示),分析a与m的关系。 四、注意事项 1.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。 2.在补偿阻力时,不需要悬挂槽码,但小车应连接纸带且接通电源。用手轻轻地给小车一个初速度,如果在纸带上打出的点迹间隔均匀,表明小车受到的阻力跟它受到的重力沿斜面向下的分力平衡。 3.改变悬挂槽码的个数的过程中,要始终保证槽码的总质量远小于小车的质量。 4.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地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。 【能力提升：高考模拟】 练习时间： 15分钟 试卷分值：15分 题组一：共计2题，第1题6分，第2题9分，共计15分。成绩： 1.如图所示为一气垫导轨，导轨上安装有一个光电门，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，力传感器可测出细线上的拉力大小。力传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放。 (1)某同学测量出遮光条的宽度Δs＝2.25 mm。 (2)实验时，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间t＝1.0×10－2 s，则滑块经过光电门时的瞬时速度为________m/s。 (3)若该同学用该实验装置探究加速度与力的关系， ①要求出滑块的加速度，还需要测量的物理量是______(用文字说明并用相应的字母表示)。 ②下列不必要的一项实验要求是________(请填写选项前对应的字母)。 A．滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量 B．应使A位置与光电门间的距离适当大些 C．应将气垫导轨调节水平 D．应使细线与气垫导轨平行 ③在探究加速度与合外力的关系时，传感器的示数记为F，改变钩码的质量，依次记录传感器的示数并求出所对应的加速度大小，则下列四个a－F图像中能正确反映加速度a与传感器的示数F之间规律的是________。 2.某小组采用如图1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_ _ _ _ （选填“5.00”或“1.00”）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。 （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、，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，计算小车的加速度_ _ _ _ （结果保留2位有效数字）。 （3） 将托盘及砝码的重力视为小车受到的合力，改变砝码质量，重复上述步骤，根据数据拟合出图像，如图2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2中直线斜率的单位为_ _ _ _ _ _ _ _ （选填“”或“”）。 题组二：共计2题，第3题6分，第4题9分，共计15分。成绩： 3.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、G2两光电门时，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，光电门间距为x，砝码的质量为m．回答下列问题． (1)实验开始前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，如何判定调节是否到位？ (2)若取M＝0.4 kg，改变m的值，进行多次实验，以下m的取值不符合条件的是________． 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，则加速度的表达式为________(用Δt1、Δt2、D、x表示)． 4.图甲为某实验小组设计的“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置。 (1)为了使小车受到的合力大小与细线的拉力大小相等,图中装置还需要进行调整的操作是:将木板　　　　(选填“左”或“右”)端垫高,不挂砝码盘,打开打点计时器,轻推小车,多次调节木板倾角,直到小车在斜面上　　　　(选填“匀速”“匀加速”或“匀减速”)下滑。  (2)经过以上调整后,在“探究加速度与力的关系”时,保持小车质量不变,当砝码和砝码盘的总质量为某一值时,得到的纸带如图乙所示。 ①已知所用打点计时器的频率为50 Hz,相邻两个计数点之间有四个点未画出,由纸带可求得小车的加速度大小为　　　　 m/s2,打下计数点4时的速度大小为　　　　 m/s。(计算结果均保留三位有效数字)  ②以砝码和砝码盘的总重力作为小车受到的合力大小F,改变砝码的个数多次测量,结合实验得到的数据描绘出小车的加速度a与合力F的图像如图丙所示。已知实验过程中没有任何操作错误,数据测量和计算准确,图像与理论不符合的主要原因是　　　　。  A.补偿阻力过大 B.补偿阻力不足 C.小车质量远大于砝码和砝码盘的总质量 D.未满足小车质量远大于砝码和砝码盘的总质量 题组三：共计2题，第5题6分，第6题9分，共计15分。成绩： 5.某实验小组用如图甲所示的装置做“探究小车加速度与力、质量的关系”实验。将木板固定在水平桌面上,在沙桶中放入适量细沙,闭合打点计时器开关,由静止释放小车,记录图甲中力传感器的示数F,利用纸带上打出的点计算出小车的加速度a;改变沙桶中细沙的质量重复实验。回答下列问题。 (1)实验中沙与沙桶的总质量　　　　(选填“需要”或“不需要”)远小于小车的质量。  (2)该同学在实验中得到如图乙所示的一条纸带,相邻两个计数点间还有4个点没有画出,已知打点计时器的打点频率为50 Hz,根据纸带可求出小车的加速度大小为　　　　m/s2(保留两位有效数字)。  (3)在探究加速度与力的关系时,乙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,分析其产生的原因,下列说法中正确的是　　　　。  A.图线不通过坐标原点可能是因为平衡摩擦力不足 B.图线不通过坐标原点可能是因为平衡摩擦力过度 C.图线不通过坐标原点是因为未保证沙与沙桶的总质量远小于小车的质量 6.某同学设计了用配重补偿阻力来探究加速度与力、质量关系的实验方案，所用装置如图甲所示。 实验室另外配备的实验器材还有刻度尺、测力计和若干槽码，已知当地重力加速度大小为g，实验过程中始终保持槽码的质量远小于小车的质量。实验步骤如下： ①按图乙安装器材，向右缓慢拉动长木板，读出测力计的示数F； ②取下测力计，将测力计竖直悬挂，在测力计挂钩上挂上槽码、挂钩和沙袋，在沙袋中添加沙子，直至测力计的示数等于F； ③将步骤②中称重为F的槽码、挂钩、沙袋和沙子作为配重，按图甲安装好实验器材；用刻度尺测出遮光条宽度d； ④保持小车及所挂配重的质量不变，在槽码挂钩上加挂1个槽码，由静止释放小车，通过数字计时器记录遮光条通过光电门1的时间Δt1，通过光电门2的时间Δt2，以及遮光条开始遮住光电门1到开始遮住光电门2的时间t，计算出小车运动的加速度a； ⑤在槽码挂钩上依次增加槽码，每次增加1个，测出对应的加速度a。 某次实验数据如下表。 槽码数量n 1 2 3 4 5 槽码重力G/N 0.049 0.098 0.147 0.196 0.245 小车的加速度a/(m·s－2) 0.08 0.16 0.24 0.32 0.40 回答下列问题： (1)用刻度尺测量小车上遮光条的宽度如图丙所示，遮光条的宽度d＝________×10－3 m。 (2)用步骤③、④中测得的物理量字母表示小车运动的加速度的表达式是a＝________。 (3)在图丁所示坐标系中作出a－G图像，由图像计算出图线的斜率k＝________ kg－1。(结果保留3位有效数字) (4)用该实验装置能不能完成探究“保持小车(含配重)受力不变的情况下，加速度与小车质量的关系”？________(填“能”或“不能”)。若能，请说明还应测量的物理量并简要说明实验思路；若不能，请说明理由。______________________________________________。 题组四：共计2题，第7题6分，第8题9分，共计15分。成绩： 7.某实验小组用如图甲所示的装置探究加速度与合力的关系,一细绳通过定滑轮连接两个小桶A和B,A桶中放有若干个质量均为m的钩码,打点计时器固定在铁架台上,已知重力加速度为g。 (1)下列实验操作步骤,正确的顺序是　　　　。  ①从A桶中取一个钩码放入B桶,接通电源,释放B桶。 ②给B桶一竖直向下的速度,通过不断调整B桶中细沙的质量,直到打出的纸带点迹均匀。 ③根据所得数据,作出相关图像,得出结论。 ④重复步骤①的操作,得到多组数据。 (2)打点计时器的打点周期为T,实验打出的一段纸带如图乙所示,5个点为连续打出的点,1、3点间距为x1,1、5点间距为x2,则桶的加速度大小为　　　　(用所给字母表示)。  (3)实验小组测得多组数据,以B桶中钩码的质量为纵坐标,A桶和B桶的加速度为横坐标,得到一条过原点、斜率为k的倾斜直线,若牛顿第二定律成立,则两桶及所有钩码和桶内沙子的总质量M=　　　　(用k、g表示)。  8.某实验小组用图(a)所示的装置探究质量一定时加速度与力的关系。用铁架台将两块固定有定滑轮的木板架起,木板的右端固定了两个打点计时器,将两个质量相等的小车A、B放置在木板右端,用细线绕过滑轮组后与两小车相连。两条纸带穿过打点计时器后分别与小车连接在一起。将两个打点计时器接在同一个电源上,确保可将它们同时打开或关闭。实验时,甲同学将两小车按住,乙同学先在动滑轮下方挂上一个钩码,再接通电源使打点计时器开始工作,打点稳定后,甲将两辆小车同时释放。在小车撞到定滑轮前,乙断开电源,两打点计时器同时停止工作。取下两条纸带,通过分析处理纸带记录的信息,可以求出两小车的加速度,进而完成实验。请回答以下问题: (1)图(b)所示为小车A后面的纸带,纸带上的0、1、2、3、4、5、6为每隔4个点选取的计数点,相邻两计数点间的距离如图(b)中标注,单位为cm。打点计时器所用电源的频率为50 Hz,则小车A的加速度a1＝　　　　m/s2(保留两位有效数字)。同样测出小车B的加速度a2,若a1∶a2近似等于　　　　,就可说明质量一定的情况下,物体的加速度与其受到的合外力成正比。  (2)丙同学提出,不需测出两小车加速度的数值,只量出两条纸带上从第一个打点到最后一个打点间的距离x1、x2,也能完成实验探究。他的验证方法是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  第 1 页 共 2 页 学科网（北京）股份有限公司 $