第四章第2节实验探究加速度与力质量的关系

第四章第2节试验：探究加速度与力、质量的关系——精剖细解预习讲义学问点回忆：探究加速度与力、质量的关系学校物理中并未学习这局部学问。首先学校物理并没有学习加速度的学问，对于运动的描述比拟简洁，并没有对运动学的概念进行系统学习，仅仅要求同学会分析一些直观的物理情景即可。其次学校物理对于运动与力的关系更多的是定性分析，并不过多要求定量计算，因此不需要学习加速度与力、质量的关系。学问点1：探究加速度与力、质量的关系【试验目的】探究加速度与力、质量的关系；把握利用试验数据制作图像分析数据的方法；学会运用掌握变量法探究物理规律。【试验原理】保持小车质量不变，通过转变槽码的个数转变小车所受的拉力。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转变小车的质量。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。【试验器材】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【试验装置图】【试验测量的物理量】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，那么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，依据纸带上打出的点来测量加速度；法3：由于我们探究的是加速度与其他物理量之间的比例关系，因此测量不同状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：平衡摩擦力并满意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依据上面试验装置图安装好试验装置，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消失相邻点间距相等的现象时停止，固定好位置，如以下图所示。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四周。⑤先翻开计时器电源，再释放小车，得到纸带并在纸带上标记号码，登记槽码的重量。⑥转变槽码的重量，重复以上的步骤几次。⑦掌握槽码质量不变，转变小车质量，再测几组数据。⑧设计表格，记录试验数据，表格形式如下：【试验数据处理】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，依据以上试验数据在图上描点，并用光滑的直线将点连接起来，如以下图所示：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，依据以上试验数据在图上描点，并用光滑的曲线将点连接起来，如以下图所示：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，如以下图所示：【试验结论】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。【试验考前须知】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。转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，但假设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，将有以下两种状况消失：斜面倾角太小，平衡摩擦力缺乏，加速度与力、质量的倒数的图像如以下图所示：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以下图所示：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，如以下图所示：分析：由mgMa=ma,由此可得,只有在<<M时，才有F≈mg。，那么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，可通过屡次测量取平均值的方法来减小误差。作图时存在误差。【试验改良】利用气垫导轨进行试验，试验装置图如下：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。试验装置图如下：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，依据v12v22=2ax求出加速度。试验装置图如下：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,那么位移之比等于加速度之比,即。试验装置图如下：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。验证加速度与力成正比的试验步骤、数据处理与误差分析1．一同学利用如图甲所示的试验装置探究质量肯定时加速度a与力F的关系。另一同学在图甲试验装置中的小车上固定一个力传感器〔如图乙〕来完成试验。以下关于试验操作的说法中正确的选项是〔〕A．图甲试验中，小车由静止开头运动后所受拉力大小等于所挂槽码的重力B．图乙试验中，木板水平常，力传感器上的读数等于小车所受合力的大小C．图乙试验中，所挂槽码的质量应远小于小车的质量D．图甲、图乙两个试验中，为得到质量肯定时a与F成正比，都需要补偿阻力【答案】D【详解】A．图甲试验中，由于槽码向下做加速运动，绳的拉力大小小于槽码的重力，所以小车由静止开头运动后所受拉力大小小于所挂槽码的重力，A错误；B．图乙试验中，木板水平常，力传感器上的读数等于绳的拉力解得所以拉力大于小车所受合力的大小，B错误；C．图乙试验中，传感器可以直接测出绳的拉力，不需要用槽码的重力替代绳的拉力，所以不需要满意所挂槽码的质量应远小于小车的质量，C错误；D．图甲、图乙两个试验中，为得到质量肯定时a与F成正比，都需要补偿阻力，D正确。应选D。2．小明同学按如下图装置做“探究小车速度随时间变化的规律〞的试验。释放小车时，试验装置如图甲所示，小芳指出了该装置的错误。小明多余的甚至错误的操作如下：①电磁打点计时器接在直流电源上了②小车质量没有远大于槽码质量③小车离打点计时器过远④没有平衡摩擦力小芳的说法正确的选项是〔〕A．①③ B．①②③ C．①③④ D．①②④【答案】A【详解】①电磁打点计时器应当接在沟通电源上，而图中接在直流电源上，①错误；②探究小车速度随时间变化的规律，不需要小车质量远大于槽码质量，②正确；③为了充分利用纸带，小车应靠近打点计时器，而图中小车离打点计时器过远，③错误；④探究小车速度随时间变化的规律时，不需要平衡摩擦力，④正确；BCD错误，A正确。应选A。验证加速度与质量成正比的试验步骤、数据处理与误差分析3．在“探究加速度与力、质量的关系〞试验中，采纳如图甲所示的装置。本试验采纳的试验方法是掌握变量法，以下说法中正确的选项是〔〕A．在探究加速度与质量的关系时，应转变小车所受拉力的大小B．在探究加速度与外力的关系时，应转变小车的质量C．在探究加速度a与质量m的关系时，作出a－图像简洁更直观推断出二者间的关系D．无论在什么条件下，细线对小车的拉力大小总等于砝码盘和砝码的总重力大小【答案】C【详解】A．在探究加速度与质量的关系时，应保持小车所受拉力的大小不变，A错误；B．在探究加速度与外力的关系时，应保持小车的质量不变，B错误；C．在探究加速度a与质量m的关系时，由牛顿其次定律可得为了直观推断二者间的关系，可作出a过原点的直线，而图像是一条双曲线，在绘制图像后并不能保证肯定是双曲线也有可能是其他的曲线，无法严谨验证试验，C正确；D．当小车的质量远大于砝码盘和砝码的总质量时，才能近似认为细线对小车的拉力大小等于砝码盘和砝码的总重力大小，在小车的加速度较大的状况下重力大于细线的拉力，D错误。应选C。4．图甲为某次探究加速度a跟物体所受合力F和质量m的关系试验装置图。保持小车质量不变，转变砂和砂桶质量，进行屡次测量。依据试验数据作出了加速度a随拉力F的变化图线，如图乙所示，图中直线没有通过原点，以下说法不正确的选项是〔〕A．要讨论这三个物理量之间的定量关系，需采纳的思想方法是掌握变量法B．要讨论这三个物理量之间的定量关系，需采纳的思想方法是等效替换法D．直线没有通过原点，说明试验前未平衡摩擦力【答案】B【详解】AB．试验中要讨论多个变量之间的定量关系，需要实行掌握变量法，A正确，B错误；D．结合图线可知，当时，加速度为零，说明试验前未平衡摩擦力，D正确；C．在摩擦力为，且滑块质量保持不变的状况下，依据牛顿其次定律可得整理得可知，在图中，斜率与质量的关系为解得C正确；此题选择错误选项，应选B。试验图像的解读5．在探究加速度与小车质量关系的过程中，应保持砂和砂桶的总质量不变，通过增减小车中砝码转变小车质量M，试验测出几组a、M数据，以下图线能直观合理且正确反映aM关系的是〔〕A． B．C． D．【答案】C【详解】由牛顿其次定律得可知应为一条直线，F为直线的斜率，对砂和砂桶由牛顿其次定律得可见当M质量减小加速度增大时斜率将渐渐减小，且M越小越明显，故图像应为开头时近似直线后渐渐向下弯曲，C正确；应选C。6．几位同学在讨论加速度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。应选A。试验方法的改良7．在“探究加速度与力、质量的关系〞试验中，通常将细线给小车的拉力近似等于槽码的重力，为了消退这一系统误差，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，精确?????记录细线给小车〔含力传感器〕的拉力【答案】D【详解】A．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退这一系统误差，A错误；B．平衡摩擦力只是防止了摩擦力对试验的影响，不能消退细线拉力与槽码重力不等的系统误差，B正确错误；C．直接用弹簧测力计代替槽码，理论上有肯定道理，但是加速运动的弹簧测量计不简洁读数，没有操作的可行性，C错误；D．将力传感器固定在小车上，精确?????记录细线给小车〔含力传感器〕的拉力，可以消退这一系统误差，D正确。应选D。试验探究题1．试验题：〔1〕以下试验需要使用打点计时器的是______。A．验证机械能守恒定律B．探究平抛运动的特点C．探究弹簧弹力与形变量的关系D．探究两个互成角度的力的合成规律〔2〕“探究加速度与所受合外力关系〞的试验装置图如图1所示。拉力传感器显示的是绳上的拉力。①该试验______〔选填“需要〞或“不需要〞〕满意砂桶和砂的总质量远小于小车质量。②同学在试验中得到如图2所示的一条纸带，0、1、2、3、4、5、6为计数点〔两计数点间还有四个点没有画出〕，打点计时器采纳的是频率为50Hz的沟通电源，依据纸带可求出小车的加速度为______〔结果保存两位有效数字〕。③同学以力传感器的示数F为横坐标，小车的加速度a为纵坐标，画出的aF图像〔如图3〕是一条直线，图线与F轴的夹角为θ，求得图线的斜率为k，那么小车的质量为______。A．B．C．D．【答案】A不需要2.0C【详解】〔1〕[1]验证机械能守恒定律使用打点计时器，其他都用不到。答案是A。〔2〕①[2]该试验使用传感器测量细线拉力从而求出小车的合外力，不需要满意砂桶和砂的总质量远小于小车质量。②[3]两计数点之间的时间间隔为由逐差法可得小车的加速度大小为③[4]由牛顿其次定律可知解得又由于aF图像的斜率为所以不知道横纵坐标的标度是否相同，不能确定斜率k与是否相同。应选C。2．某试验小组利用如图甲所示的装置进行“探究加速度与合外力的关系〞试验。〔1〕以下图是试验时补偿阻力的情形，其中正确的选项是_________〔填字母〕。〔2〕如图乙是试验中猎取的一条纸带的一局部，打点计时器电源频率为50Hz，其中A、B、C、D、E、F、G是计数点，每相邻两计数点间还有4个计时点〔图中未标出〕，计数点间的距离如图乙所示，由纸带求出小车的加速度的大小为_______m/s2〔计算结果保存2位有效数字〕，假如当时电源的频率f<50Hz，但试验小组同学并不知道，那么测得的加速度值与真实值相比____________〔填“偏大〞或“偏小〞〕。〔3〕在满意试验条件时，讨论小车质量肯定的状况下其加速度a与砝码重力F〔遗忘测量砝码盘的质量，但其他操作均正确〕的关系，得到a与F的关系应当是图丙中的_____〔填“1〞“2〞或“3〞〕。【答案】B0.20偏大1【详解】〔1〕[1]补偿阻力时，只让小车在倾斜的平板上拖着纸带做匀速直线运动，同时小车匀速运动需要依据纸带推断。应选B。〔2〕[2]相邻两计数点间还有4个计时点，可知相邻计数点的时间间隔为依据逐差法可知，加速度大小为[3]假如当时电源的频率，那么实际打点周期变大，但试验小组同学并不知道，那么测得的加速度值与真实值相比偏大。〔3〕[4]试验中未记录砝码盘的质量，当时，加速度不为领，与的关系应当是图丙中的“1〞。3．某试验小组利用如图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系。〔1〕完成平衡摩擦力的相关内容：①取下砝码盘，把木板不带滑轮的一端垫高；②接通打点计时器电源，轻推小车，让小车拖着纸带运动，假如打出的纸带如图乙所示，那么应______(填“增大〞“减小〞或“不转变〞)木板的倾角，反复调整，直到纸带上打出的点迹______；〔2〕某同学试验时在小车质量肯定的状况下得到如图丙所示的aF图象，图象变弯曲的缘由是___________________；〔3〕某次试验中取出纸带其中一局部，每五个点取一个计数点，测出3个计数点与0计数点之间的距离依次为x1＝3.00cm、x2＝7.50cm、x3＝13.50cm，那么物体通过1计数点的速度v1＝________m/s，运动的加速度a＝________m/s2。〔结果保存3位有效数字〕【详解】〔1〕[1][2]由图乙可知点与点之间的距离越来越大，可知小车做加速运动，说明木板的倾角太大，所以应减小木板的倾角，反复调整，直到纸带上打出的点迹匀称，说明平衡摩擦力已彻底。〔2〕[3]假设砝码和砝码盘的质量为m，小车的质量为M，对系统整体有解得对砝码和砝码盘分析有解得可知当时那么可知a与F成正比。当时即随着m的不断增加，a值会不断靠近g。故图象变弯曲的缘由是小车质量没有满意远大于所挂砝码的质量。〔3〕[4]物体通过1计数点的速度[5]运动的加速度4．某试验小组利用如图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系。请答复以下问题：〔1〕平衡摩擦力时，该组同学先调整长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行，接下来正确的操作是______。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，调钩码个数，使小车在钩码的牵引下运动，从打出的纸带推断小车是否做匀速运动B．将长木板的右端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去钩码，给打点计时器通电，轻推一下小车，从打出的纸带推断小车是否做匀速运动C．将长木板的右端垫起适当的高度，撤去纸带以及钩码，轻推一下小车，观看推断小车是否做匀速运动〔2〕图乙是某次试验中从打点计时器打出的纸带中选出一条点迹比拟清楚的纸带，每五个点取一个计数点，打点计时器打点的时间间隔T＝0.02s，假设相邻计数点记为A、B、C、D、E、F、G，它们到O点的距离已标出，那么小车的加速度大小为a＝______。〔计算结果保存两位有效数字〕〔3〕假如当时电网中交变电流的频率是，而做试验的同学并不知道，那么由此引起的系统误差将使加速度的测量值比实际值偏______〔填“大〞或“小〞〕。〔4〕在“探究加速度a与合力F的关系〞时，该组同学依据试验数据作出了加速度a与合力F的图线如图丙所示，该图线不通过坐标原点，试分析图线不通过坐标原点的缘由：______。〔5〕该组同学在这个探究试验中采纳的物理学思想方法为______。A．极限法B．比值法C．抱负化模型法D．掌握变量法【答案】B0.99大试验前没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够D【详解】〔1〕[1]正确的操作是将长木板的右端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去钩码，给打点计时器通电，轻推一下小车，从打出的纸带推断小车是否做匀速运动。应选B。〔2〕[2]每五个点取一个计数点，打点计时器打点的时间间隔T＝0.02s，那么计数点的时间间隔，对打出的纸带由A到G的过程中，代入数据解得〔3〕[3]假如电网中沟通电的频率为49.5Hz，那么实际周期大于0.02s，那么打出的对应点与电网中交变电流的频率正常时〔频率是f＝50Hz〕比拟间距将变大，而做试验的同学并不知道，仍旧用f＝50Hz，代入计算，依据运动学公式，测量的加速度值与真实的加速度值相比是偏大的。〔4〕[4]图线不通过坐标原点，F不为零时，加速度仍为零，那么试验前没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够。〔5〕[5]该试验采纳掌握变量法。应选D。5．如图甲所示为“探究加速度与物体质量、物体受力的关系〞的试验装置。〔1〕在试验中，以下操作正确的选项是______A．打点前，小车应靠近打点计时器，要先接通电源，待计时器打点稳定后再释放小车B．要舍去纸带上的密集点，然后选取计数点C．在探究加速度与质量之间的关系时，直接依据a—m图像即可推断加速度与质量是否成反比D．试验中，应使小车的加速度尽量大些〔2〕在试验过程中，打出了一条纸带如图乙所示，计时器打点的时间间隔为0.02s，选取A、B、C、D四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出。从图乙中读出A、B两点间距s=_______cm；C点对应的速度是________m/s，该小车的加速度大小a＝________m/s2〔结果保存两位有效数字〕。〔3〕依据试验收集的数据作出的a－F图线如图丙所示，请结合图甲所示的试验装置，写出一条对提高本试验结果精确?????程度有益的建议____________________。【答案】AB/BA0.700.100.20试验前应先平衡摩擦力【详解】〔1〕[1]A．为了充分利用纸带，在纸带上打出较多清楚的点迹，打点前，小车应靠近打点计时器，且要先接通电源，待计时器打点稳定后再释放小车，故A正确；B．选取纸带，为了测量便利和减小误差，要舍去纸带上的密集点，然后选取计数点，故B正确；C．在探究加速度与质量之间的关系时，直接依据的图像来推断，该图像是一条倾斜的直线，假设加速度与质量的倒数成正比那么加速度与质量成反比，而图像为一条曲线，无法直接推断加速度与质量之间的关系，故C错误；D．试验中小车的加速度适度即可，不行过大或过小，过小那么纸带上计数点间距离较小，过大那么纸带上计数点见距离较大，纸带上打的点过少，均使得测量的相对误差较大，故D错误。应选AB。〔2〕[2]从图乙中读出A、B两点间的距离[3]用平均速度表示瞬时速度，对匀变速直线运动，中间时刻的瞬时速度等于该时间段内的平均速度，C点对应的速度是[4]每两个点间还有4个点没画出来，那么相邻计数点间的时间间隔为由纸带所得数据，可知下车在连续相等时间间隔内得位移差为可得，该小车的加速度大小为〔3〕[5]图中拉力到达肯定值后才产生加速度，那么可说明该试验没有平衡摩擦力或平衡摩擦力缺乏，因此试验前应平衡摩擦力。6．某试验小组利用如图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系。〔1〕如图甲所示的试验装置中，假设选用电火花计时器，其所用的电源是___________。A．沟通220VB．直流220VC．直流8VD．沟通8V〔2〕以下做法正确的选项是___________〔填字母代号〕。A．调整滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行B．在调整木板倾斜度补偿小车的阻力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在小车上C．试验时，先放开小车再接通打点计时器的电源D．通过增减小车上的砝码转变质量时，不需要重新调整木板倾斜度〔3〕打点计时器频率为50Hz，如图乙所示的是一次记录小车运动状况的纸带，图中A、B、C、D、E、F、G为相邻的计数点，相邻计数点间还有四个点未画出。依据纸带可求出小车的加速度大小___________m/s2〔结果保存两位有效数字〕。〔4〕如图丙所示为某同学在探究加速度a与力F的关系时，依据测量数据作出的图像，说明试验可能存在的问题是___________。【答案】AAD/DA0.50平衡摩擦力缺乏〔未平衡摩擦力〕【详解】〔1〕[1]电火花计时器使用的是沟通220V电源。应选A。〔2〕[2]A．平衡好摩擦力后，调整滑轮高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行，使得细绳的拉力就等于小车所受的合外力，故A正确；B．在调整木板倾斜度补偿小车的阻力时，小车挂上纸带，不能将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在小车上，故B错误；C．试验时，应先接通打点计时器的电源，待打点稳定后再放开小车，否那么小车运动一段时间后再打点，纸带上点迹很少也不便于讨论，故C错误；D．平衡摩擦后即即与质量无关，通过增减小车上的砝码转变质量时，不需要重新调整木板倾斜度，D正确。应选AD。〔3〕[3]依据题意可知，纸带上相邻计数点时间间隔采纳逐差法计算平均加速度〔4〕[4]由图像可以看出，当F增大到肯定值〔图线与横轴截距〕时，小车才有加速度，说明平衡摩擦力缺乏〔未平衡摩擦力〕。7．李华同学利用图甲所示的装置“探究加速度与物体质量的关系〞，试验中通过拉力传感器将细线中拉力大小的信息传输给数据采集系统。〔1〕在细线与木板调整平行和平衡摩擦力后，往砝码盘中放入适当的砝码，接通电源。释放小车，记录拉力传感器的读数为F，从纸带上获得数据求出加速度；在小车上添加砝码并转变砝码盘中砝码的质量，使拉力传感器的示数仍旧为F；如此反复试验，可获得小车的总质量M〔含拉力传感器和所添加砝码〕和加速度a的多组试验数据，作出aM图像或图像，以下图像正确的选项是________〔填正确答案标号〕。A．B．C．D．〔2〕图乙是李华同学在试验过程中打出的一条清楚的纸带，打点计时器打点的频率为50Hz，相邻两个计数点间还有四个点未画出。从图中可知________；该小车的加速度a=________m/s2。〔计算结果均保存三位有效数字〕〔3〕在本试验中，砝码盘和砝码的总质量________〔选填“肯定要远大于〞、“可以大于〞或“肯定要远小于〞〕小车的总质量M。【答案】D0.9002.00可以大于【详解】〔1〕[1]由牛顿其次定律可得所以F肯定时，a与成正比。应选D。〔2〕[2]B点对应的速度为，解得[3]由逐差法可得，解得〔3〕[4]试验中用力传感器测量拉力的大小，所以不需要满意砝码盘和砝码的总质量远大于小车的总质量。8．某试验小组用如下图的试验装置来“探究加速度与力、质量的关系〞。〔1〕试验中某同学将长木板右端适当垫高，其目的是______。〔2〕试验中假设使用电火花计时器，那么所接电源为______。A．电压约为8V的直流电B．电压约为8V的沟通电C．电压为220V的沟通电〔3〕试验中得到图示的一条纸带，图中O、A、B、C、D、E、F为计数点，相邻计数点间的时间间隔为0.1s，A、B、C、D、E、F各点到0点的距离分别4.01cm、10.00cm、18.01cm、28.02cm、40.00cm、53.99cm，那么计时器在打E点时，小车运行的速度大小为______m/s，小车从0到F运动的加速度大小为______m/s²。〔结果均保存3有效数字〕〔4〕假如试验中长木板的右端垫得过高，木板倾角过大，用a表示小车的加速度，F表示细线作用于小车的拉力，他绘出的aF关系图像可能是______。A．B．C．D．【答案】平衡摩擦力C1.302.00C【详解】〔1〕[1]将长木板右端适当垫高，可以让小车重力的分力与摩擦力平衡，从而掌握小车受到的力，使得连接小车绳子的拉力就等于小车受到的合外力；〔2〕[2]电火花打点计时器是一种能够依据相同的时间间隔，在纸带上连续打点的仪器，它使用沟通电源，由同学电源供电，工作电压为220V，故C正确，AB错误。应选C。〔3〕[3]由于匀变速直线运动中某一段的平均速度等于这一段中间时刻的瞬时速度，又由于打点计时器打出的纸带中每两点间的时间间隔是相同的，所以E点是DF的中间时刻，那么有[4]由逐差法可得小车从0到F运动的加速度大小为〔4〕[5]假如试验中长木板的右端垫得过高，木板倾角过大，那么重力的分力大于摩擦力，即平衡摩擦过大，还为加砝码，即绳子拉力为零的状况，小车已经有一个较小的加速度，开头做匀加速直线运动，即绘出的aF关系应为C图，故C正确，ABD错误。应选C。9．某试验小组利用如以下图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系。〔1〕某次试验中打出的一条纸带如图乙所示，相邻计数点间的时间间隔是0.1s，纸带上只测出了两组数据，由此可以算出小车运动的加速度大小a=__________m/s2〔结果保存两位有效数字〕；〔2〕两组同学分别依据试验数据分别绘制了aF图线，如图丙所示。图线①是没过原点的缘由是__________；图线②没过原点的缘由是__________；图线①和②不相互平行的缘由是_____________________。〔3〕假设利用力传感器将试验装置改成如图丁所示，探究小车质量肯定时，加速度与合外力的关系，以下操作必要且正确的选项是__________。A．安装试验器材时，要调整定滑轮的高度，使细线与长木板平行B．平衡摩擦力时，挂上砂桶，接通打点计时器的电源，轻推小车，从打出的纸带推断小车是否做匀速运动C．为了减小误差，试验中肯定要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的总质量D．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，同时记录传感器示数【答案】0.75没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够平衡摩擦力过头小车的质量不相等AD/DA【详解】〔1〕[1]小车运动的加速度大小〔2〕[2]图线①当力F到达肯定值时小车才开头有加速度，说明没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够，木板抬的过低；[3]图线②中当F=0时加速度不为零，说明木板抬的过高，平衡摩擦力过头了；[4]依据可知，图线①和②不相互平行的缘由是小车的质量不相等。〔3〕[5]A．安装试验器材时，要调整定滑轮的高度，使细线与长木板平行，选项A正确；B．平衡摩擦力时，不挂砂桶，接通打点计时器的电源，轻推小车，从打出的纸带推断小车是否做匀速运动，选项B错误；C．该试验中有力传感器测量拉力，那么不需要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的总质量，选项C错误；D．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，同时记录传感器示数，选项D正确。应选AD。10．在探究小车质量肯定时加速度与力的关系试验中，小林同学做了如图甲所示的试验改良，在调整桌面水平后，用力传感器来测细线受到的拉力。〔1〕试验时，以下操作或说法正确的选项是________。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试验误差大D．为减小误差，试验中肯定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量〔2〕试验得到如图乙所示的纸带，打点计时器使用的沟通电源的频率为50Hz，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〔计算结果保存三位有效数字〕。〔3〕由试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。图像不过原点的缘由是________，由丙图可知小车的质量为M=________kg〔计算结果保存三位有效数字〕。【答案】B0.625没有平衡小车受到的摩擦力或平衡小车受到的摩擦力缺乏2.89〔2.80~2.90均可〕【详解】〔1〕[1]A．试验装置中有拉力传感器，不需要用天平测出砂和砂桶的总质量，A错误；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，同时记录拉力传感器的示数，B正确；C．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试验误差小，C错误；D．由于有拉力传感器，可以精确?????得出小车上的拉力。因而砂和砂桶的质量远小于小车的质量是没有必要的，D错误。应选B。〔2〕[2]依据逐差法可得小车运动加速度大小是〔3〕[3]由图像可知，拉力传感器有示数，说明小车受到拉力作用，但加速度为0，主要是受到摩擦力的作用。那么图像不过原点的主要缘由是未平衡摩擦力。[4]对小车受力分析有2F－f=Ma整理有依据图像可知，图线斜率为k=－1那么M=11．某同学在“验证牛顿其次定律〞的试验中利用如图甲所示装置探究物体运动的加速度与所受合外力的关系，调整木板的倾角平衡摩擦阻力后，挂上钩码；〔1〕在该试验中必需采纳掌握变量法，应保持________不变，并且要使小车质量________〔选填“远大于〞“等于〞或“远小于〞〕钩码的质量，用钩码所受的重力作为小车所受合外力，用打点计时器测小车的加速度。〔2〕图乙是试验中得到的一条纸带，该纸带上相邻两个计数点间还有4个点未标出，打点计时器使用沟通电的频率是50Hz，那么小车的加速度大小是________〔结果保存2位有效数字〕。〔3〕转变所挂钩码的数量，屡次重复测量。在某次试验中依据测得的多组数据可画出关系图线〔如下图〕。此图线不过坐标原点，且AB段明显偏离直线，造成此现象的主要缘由是________。A．小车与轨道之间存在摩擦B．木板的倾角过小C．所挂钩码的总质量太大D．所用小车的质量太大【答案】小车质量远大于0.38ABC【详解】〔1〕[1]由于要探究物体运动的加速度与所受合外力的关系，所以试验过程中应保持小车的总质量不变。[2]由于只有当M>>m时，才可认为T=mg，那么试验中要使小车质量远大于钩码的质量，用钩码所受的重力作为小车所受合外力，用打点计时器测小车的加速度。〔2〕[3]计数点间的时间间隔为由可得：小车的加速度为〔3〕[4]图像不过原点，即当力F到达肯定值时小车才有加速度，可知缘由是没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够，木板倾角抬的过小；当小车质量远大于钩码质量时可以认为小车受到的拉力等于钩码的重力，假如钩码质量太大，那么小车受到的拉力明显小于钩码重力，a−F图线发生弯曲，所以造成此误差的主要缘由是所挂钩码的总质量太大，故ABC正确，D错误。应选ABC。12．在探究“物体质量肯定时加速度与力的关系〞的试验中，某爱好小组对教材介绍的试验方案进行了优化，设计了如下图的试验装置。其中M为带滑轮的小车的质量，m为砂和砂桶的质量〔滑轮质量不计〕。〔1〕依据优化后试验原理图，该试验___〔填“需要〞或“不需要〞〕将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力；试验中_____〔填“肯定要〞或“不必要〞〕保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M；〔2〕该同学在试验中得到如图〔a〕所示的一条纸带〔两计数点间还有四个点没有画出〕，打点计时器采纳的是频率为50Hz的沟通电，依据纸带可求出小车的加速度为_____m/s2〔结果保存三位有效数字〕。〔3〕如图〔b〕所示，以弹簧测力计的示数F为横坐标，加速度为纵坐标，画出的aF图像是一条直线，可得到小车的加速度与合外力成________比。【答案】