2018-2019學(xué)年高中物理 專題4.2 實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系試題 新人教版必修1.doc
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4.2 實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 1．實(shí)驗(yàn)原理 （1）保持 不變，探究加速度跟合外力的關(guān)系。 （2）保持 不變，探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系。 （3）作出a–F圖象和a–圖象，確定其關(guān)系。 2．實(shí)驗(yàn)器材 小車、砝碼、小盤(pán)、細(xì)繩、附有定滑輪的長(zhǎng)木板、墊木、 、 、導(dǎo)線兩根、紙帶、 、 。 3．實(shí)驗(yàn)步驟 （1）測(cè)量：用天平測(cè)量小盤(pán)和砝碼的質(zhì)量m′和小車的質(zhì)量m。 （2）安裝：按照如實(shí)驗(yàn)原理圖所示裝置把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，只是不把懸掛小盤(pán)的細(xì)繩系在小車上（即不給小車牽引力） （3）平衡摩擦力：在長(zhǎng)木板的不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木塊，使小車能勻速下滑。 （4）操作： ①小盤(pán)通過(guò)細(xì)繩繞過(guò)滑輪系于小車上，先通電源后放開(kāi)小車，取下紙帶編號(hào)碼。 ②保持小車的質(zhì)量m不變，改變砝碼和小盤(pán)的質(zhì)量m′，重復(fù)步驟①。 ③在每條紙帶上選取一段比較理想的部分，測(cè)加速度a。 ④描點(diǎn)作圖，作a–F的圖象。 ⑤保持砝碼和小盤(pán)的質(zhì)量m′不變，改變小車質(zhì)量m，重復(fù)步驟①和③，作a–圖象。 4．誤差分析 （1）因?qū)嶒?yàn)原理不完善引起的誤差：本實(shí)驗(yàn)用小盤(pán)和砝碼的總重力m′g代替小車的拉力，而實(shí)際上小車所受的拉力要小于小盤(pán)和砝碼的總重力。 （2）摩擦力平衡不準(zhǔn)確、質(zhì)量測(cè)量不準(zhǔn)確、計(jì)數(shù)點(diǎn)間距測(cè)量不準(zhǔn)確、紙帶和細(xì)繩不嚴(yán)格與木板平行都會(huì)引起誤差。 5．?dāng)?shù)據(jù)處理 （1）利用 及逐差法求a。 （2）以a為縱坐標(biāo)，F(xiàn)為橫坐標(biāo)，根據(jù)各組數(shù)據(jù)描點(diǎn)，如果這些點(diǎn)在一條過(guò)原點(diǎn)的直線上，說(shuō)明a與F成 。 （3）以a為縱坐標(biāo)，為橫坐標(biāo)，描點(diǎn)、連線，如果該線過(guò)原點(diǎn)，就能判定a與m成 。 6．注意事項(xiàng) （1）平衡摩擦力：適當(dāng)墊高木板的右端，使小車的重力沿斜面方向的分力正好平衡小車和紙帶受到的阻力。在平衡摩擦力時(shí)，不要把懸掛小盤(pán)的細(xì)繩系在小車上，讓小車?yán)螯c(diǎn)的紙帶勻速運(yùn)動(dòng)。 （2）不重復(fù)平衡摩擦力。 （3）實(shí)驗(yàn)條件： 。 （4）一先一后一按：改變拉力和小車質(zhì)量后，每次開(kāi)始時(shí)小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并應(yīng)先接通 ，后釋放 ，且應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前按住小車。 一、物理學(xué)思想方法 1．近似法：在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，近似法是指繩對(duì)小車的拉力近似等于繩另一端連接的小盤(pán)和砝碼的總重力，近似法要在小盤(pán)和砝碼的總重力遠(yuǎn)小于小車的重力的情況下才能用。 2．控制變量法：控制變量法是指分別研究加速度與力、加速度與質(zhì)量關(guān)系時(shí)用到的方法，在實(shí)驗(yàn)中的具體體現(xiàn)是：研究加速度與力的關(guān)系時(shí)，保持小車質(zhì)量不變；研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，保持小盤(pán)和砝碼的總重力不變。 3．平衡摩擦力法：平衡摩擦力法是指通過(guò)調(diào)整斜面傾角，讓小車重力沿斜面的分力與摩擦力抵消，使小車受到的合外力等于繩對(duì)小車的拉力，體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)中是讓小車不掛小盤(pán)時(shí)能在斜面上勻速運(yùn)動(dòng)。 4．化曲為直法：化曲為直法是指處理數(shù)據(jù)時(shí)，不作a–m圖象而作a–圖象，反映在圖象中就是把原來(lái)的曲線變成傾斜的直線。 【例題1】如圖所示是某同學(xué)設(shè)計(jì)的“探究加速度a與力F、質(zhì)量m的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置圖，實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為細(xì)繩對(duì)小車的拉力F等于砂和砂桶的總重力，小車運(yùn)動(dòng)的加速度可由紙帶求得。 （1）關(guān)于該同學(xué)對(duì)該實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)，下列說(shuō)法中正確的是 A．該實(shí)驗(yàn)應(yīng)用了等效替代的思想方法 B．該實(shí)驗(yàn)應(yīng)用了控制變量的思想方法 C．實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先釋放小車后接通電源 D．實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為細(xì)繩對(duì)小車的拉力F等于砂和砂桶的總重力，其前提必須保證砂和砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小車的質(zhì)量 （2）如圖所示是該同學(xué)在某次實(shí)驗(yàn)中利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條紙帶，A、B、C、D、E、F是該同學(xué)在紙帶上選取的六個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，其中計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有若干個(gè)點(diǎn)未標(biāo)出，設(shè)相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T。該同學(xué)用刻度尺測(cè)出AC間的距離為x1，BD間的距離為x2，則打B點(diǎn)時(shí)小車運(yùn)動(dòng)的速度vB=________，小車運(yùn)動(dòng)的加速度a=________。 （3）某實(shí)驗(yàn)小組在實(shí)驗(yàn)時(shí)保持砂和砂桶的總質(zhì)量不變，改變小車質(zhì)量m，分別得到小車加速度a與質(zhì)量m及對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)如表中所示。根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在圖坐標(biāo)紙中作出F不變時(shí)a與的圖象。 次數(shù) 1 2 3 4 5 6 小車加速度a/（ms–2） 1.72 1.49 1.25 1.00 0.75 0.50 小車質(zhì)量m/kg 0.29 0.33 0.40 0.50 0.71 1.00 /kg–1 3.50 3.00 2.50 2.00 1.40 1.00 參考答案：（1）B （2） （3）見(jiàn)解析圖 （3）如圖 通關(guān)秘籍： 平衡摩擦紙帶掛，小車板上運(yùn)速滑；若要盤(pán)碼當(dāng)拉力，其重與車不可比；先通電源后放車，紙帶應(yīng)選易于測(cè)；曲線化直好思想，作圖比例要適當(dāng)。 二、數(shù)據(jù)處理 1．把小車在不同力作用下產(chǎn)生的加速度填在下表中： 實(shí)驗(yàn)次數(shù) 加速度a/（ms–2） 小車受力F/N 1 2 3 4 由以上數(shù)據(jù)畫(huà)出它的a–F關(guān)系圖象如圖所示。 通過(guò)a–F關(guān)系圖象，我們可以得出小車的加速度a與力F成正比。 2．把不同質(zhì)量的小車在相同力作用下產(chǎn)生的加速度填在下表中： 實(shí)驗(yàn)次數(shù) 加速度a/（ms–2） 小車質(zhì)量M/kg 1 2 3 4 由以上數(shù)據(jù)畫(huà)出它的a–圖象，如圖所示。 通過(guò)a–關(guān)系圖象，我們可以得出小車的加速度a與質(zhì)量的倒數(shù)成正比，說(shuō)明a與M成反比。 【例題2】某實(shí)驗(yàn)小組在“探究加速度與物體受力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)出如下的實(shí)驗(yàn)方案，其實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。已知小車質(zhì)量M=214.6 g，砝碼盤(pán)質(zhì)量m0=7.8 g，所使用的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器交流電頻率f=50 Hz。其實(shí)驗(yàn)步驟是： A．按圖中所示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置； B．調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板的傾角，輕推小車后，使小車能沿長(zhǎng)木板向下做勻速運(yùn)動(dòng)； C．取下細(xì)繩和砝碼盤(pán)，記下砝碼盤(pán)中砝碼的質(zhì)量m； D．將小車置于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器旁，先接通電源，再放開(kāi)小車，打出一條紙帶，由紙帶求得小車的加速度a； E．重新掛上細(xì)繩和砝碼盤(pán)，改變砝碼盤(pán)中砝碼的質(zhì)量，重復(fù)B–D步驟，求得小車在不同合外力F作用下的加速度。 回答下列問(wèn)題： （1）按上述方案做實(shí)驗(yàn)，是否要求砝碼和砝碼盤(pán)的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量？________（填“是”或“否”）。 （2）實(shí)驗(yàn)中打出的其中一條紙帶如圖所示，由該紙帶可求得小車的加速度a=_____m/s2。 （3）某同學(xué)將有關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)填入他所設(shè)計(jì)的表格中，如下表： 次數(shù) 1 2 3 4 5 砝碼盤(pán)中砝碼的重力F/N 0.10 0.20 0.29 0.39 0.49 小車的加速度a/（ms–2） 0.88 1.44 1.84 2.38 2.89 他根據(jù)表中的數(shù)據(jù)畫(huà)出a–F圖象（如圖）。造成圖線不過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的一條最主要原因是______________________________________________， 從該圖線延長(zhǎng)線與橫軸的交點(diǎn)可求出的物理量是_______________，其大小為_(kāi)_______。 參考答案：（1）否 （2）0.88 （3）在計(jì)算小車所受的合外力時(shí)未計(jì)入砝碼盤(pán)的重力（只要涉及“未考慮砝碼質(zhì)量的因素”就算正確） 砝碼盤(pán)的重力 0.08 N （2）a==0.88 m/s2. （3）實(shí)驗(yàn)中本應(yīng)有（m0+m）g=Ma，由于實(shí)驗(yàn)中未計(jì)入砝碼盤(pán)質(zhì)量m0，測(cè)得的圖象與真實(shí)圖象相比沿F軸左移m0g，圖象將不過(guò)原點(diǎn)。由圖象及上述分析可知，m0g=0.08 N。 1．在研究物體的“加速度、作用力和質(zhì)量”三個(gè)物理量的關(guān)系時(shí)，我們用實(shí)驗(yàn)研究了小車“在質(zhì)量一定的情況下，加速度和作用力的關(guān)系”；又研究了“在作用力一定的情況下，加速度和質(zhì)量之間的關(guān)系”。這種研究物理問(wèn)題的科學(xué)方法是 A．建立理想模型的方法 B．控制變量法 C．等效替代法 D．類比法 2．在“驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律”實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備階段，小車不掛小桶時(shí)，先將木板的一端墊起一定高度。這樣做的目的是 A．測(cè)量小車運(yùn)動(dòng)的加速度 B．平衡摩擦力 C．測(cè)量小車運(yùn)動(dòng)的速度 D．測(cè)量木板傾斜的角度 3．（2018江蘇省鹽城市龍岡中學(xué)高二年級(jí)學(xué)業(yè)水平調(diào)研考試）在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，下列做法正確的是 A．在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打紙帶時(shí)，應(yīng)該先放開(kāi)小車，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源 B．在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，應(yīng)該改變拉力的大小 C．在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，為了直觀判斷兩者間的關(guān)系，應(yīng)作出圖象 D．在探究加速度與力的關(guān)系時(shí)，作圖象應(yīng)該用折線將所描的點(diǎn)依次連接 4．在用實(shí)驗(yàn)探究加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)的思路和數(shù)據(jù)分析，不正確的是 A．實(shí)驗(yàn)的基本思想是：保持物體的質(zhì)量不變，測(cè)量物體在不同力作用下的加速度，分析加速度與力的關(guān)系 B．實(shí)驗(yàn)的基本思想是：保持物體所受力相同，測(cè)量質(zhì)量不同的物體在該力作用下的加速度，分析加速度與質(zhì)量的關(guān)系 C．在處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中，以a為縱坐標(biāo)，F(xiàn)為橫坐標(biāo)，根據(jù)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)，若這些點(diǎn)在一條過(guò)原點(diǎn)的直線上，說(shuō)明a與F成正比 D．在處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，以a為縱坐標(biāo)，m為橫坐標(biāo)，根據(jù)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)，若這些點(diǎn)在一條過(guò)原點(diǎn)的直線上，說(shuō)明a與m成正比 5．在做探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)時(shí)，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是 A．應(yīng)使砂和小桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量，以減小實(shí)驗(yàn)誤差 B．可以用天平測(cè)出小桶和砂的總質(zhì)量m1，小車和砝碼的總質(zhì)量m2，根據(jù)公式a=m1g/m2求出小車的加速度 C．處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)采用描點(diǎn)法畫(huà)圖象，是為了減小誤差 D．處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)采用a–圖象，是為了便于根據(jù)圖線直觀地作出判斷 6．在研究小車的加速度a和小車的質(zhì)量M的關(guān)系時(shí)，由于始終沒(méi)有滿足為砂桶及砂桶中砂的質(zhì)量的條件，結(jié)果得到的圖象應(yīng)是 A． B． C． D． 7．（2018江蘇省無(wú)錫市普通高中高二上學(xué)期期末考試）某組同學(xué)用如圖所示裝置，來(lái)研究小車質(zhì)量不變的情況下，小車的加速度與小車受到力的關(guān)系。下列措施中不需要和不正確的是 A．首先要平衡摩擦力，使小車受到合力就是細(xì)繩對(duì)小車的拉力 B．小車的質(zhì)量要遠(yuǎn)大于塑料桶的質(zhì)量 C．實(shí)驗(yàn)中可以通過(guò)在塑料桶中增加砝碼來(lái)改變小車受到的拉力 D．每次改變小車受到的拉力后都需要重新平衡摩擦力 8．在“探究加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，采用如圖所示的裝置圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)： （1）實(shí)驗(yàn)中，需要在木板的右端墊上一個(gè)小木塊，其目的___________________； （2）在實(shí)驗(yàn)操作中，下列說(shuō)法正確的是____________（填序號(hào)） A．實(shí)驗(yàn)中，若要將砝碼（包括砝碼盤(pán)）的重力大小作為小車所受拉力F的大小應(yīng)讓小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于砝碼（包括砝碼盤(pán)）的重力 B．實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先放開(kāi)小車，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源 C．每改變一次小車的質(zhì)量，都需要改變墊入的小木塊的厚度 D．先保持小車質(zhì)量不變，研究加速度與力的關(guān)系；再保持小車受力不變， 研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，最后歸納出加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 （3）右圖為研究“在外力一定的條件下，小車的加速度與其質(zhì)量的關(guān)系”時(shí)所得的實(shí)驗(yàn)圖象，橫坐標(biāo)m為小車上砝碼的質(zhì)量。設(shè)圖中直線的斜率為k，在縱軸上的截距為b，若牛頓定律成立，則小車的質(zhì)量為_(kāi)___。 9．（2018云南省曲靖市沾益區(qū)四中高二上學(xué)期期末考試）在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)使用了如圖所示的裝置，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率為50 Hz。 （1）該同學(xué)得到一條紙帶，在紙帶上取連續(xù)的六個(gè)點(diǎn)，如圖所示，相鄰兩點(diǎn)間的距離分別為10.0 mm、12.0 mm、14.0 mm、16.0 mm、18.0 mm，則打E點(diǎn)時(shí)小車的速度為_(kāi)___________m/s，小車的加速度為_(kāi)___________m/s2。 （2）該同學(xué)要探究小車的加速度a和質(zhì)量M的關(guān)系，應(yīng)該保持拉力不變，得到多組數(shù)據(jù)后他應(yīng)描給的圖象是________（填a–M還是）。 10．如圖為“用DIS（位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)）研究加速度和力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置。 （1）在該實(shí)驗(yàn)中必須采用控制變量法。平衡摩擦后，應(yīng)保持___________不變，用鉤碼所受的重力作為_(kāi)__________，用DIS測(cè)小車的加速度。 （2）改變所掛鉤碼的數(shù)量，多次重復(fù)測(cè)量。在某次實(shí)驗(yàn)中根據(jù)測(cè)得的多組數(shù)據(jù)畫(huà)出a–F關(guān)系圖線（如圖所示）。 ①分析此圖線的OA段可得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是 。 ②此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是 。 A．小車與軌道之間存在摩擦 B．導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài) C．所掛鉤碼的總質(zhì)量太大 D．所用小車的質(zhì)量太大 11．（2018云南省保山一中高二下學(xué)期期末考試）光電門在測(cè)量物體的瞬時(shí)速度方面有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，比如在探究加速度和力的關(guān)系時(shí)就省去了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器分析紙帶的不便，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。 （1）測(cè)量遮光條的寬度，游標(biāo)卡尺測(cè)量的結(jié)果如圖乙所示，遮光條寬度d為_(kāi)_______cm。 （2）某次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，已經(jīng)得到AB之間的距離l和遮光條通過(guò)光電門的時(shí)間t和力傳感器的示數(shù)F，若要完成探究目的，還需要滿足的條件是______________。若要以F為橫坐標(biāo)，做出一條傾斜的直線來(lái)判斷加速度和力成正比，那么縱坐標(biāo)的物理量應(yīng)該是_______（選填或）。 12．為了探究質(zhì)量一定時(shí)加速度與力的關(guān)系，一同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置。其中M為帶滑輪的小車的質(zhì)量，m為砂和砂桶的質(zhì)量。（滑輪質(zhì)量不計(jì)） （1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，一定要進(jìn)行的操作是__________。 A．用天平測(cè)出砂和砂桶的質(zhì)量 B．將帶滑輪的長(zhǎng)木板右端墊高，以平衡摩擦力 C．小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時(shí)記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù) D．改變砂和砂桶的質(zhì)量，打出幾條紙帶 E．為減小誤差，實(shí)驗(yàn)中一定要保證砂和砂桶的質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M （2）該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中得到如圖所示的一條紙帶（兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有兩個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出），已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器采用的是頻率為50 Hz的交流電，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度為_(kāi)_________m/s2（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。 （3）以彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F為橫坐標(biāo)，加速度為縱坐標(biāo)，畫(huà)出的a–F圖象是一條直線，圖線與橫坐標(biāo)的夾角為θ，求得圖線的斜率為k，則小車的質(zhì)量為_(kāi)____。 A．2tanθ B． C．k D． 13．（2018廣東省深圳市寶安區(qū)寶安中學(xué)高三七校聯(lián)合體考前沖刺交流考試）如圖甲所示為某同學(xué)設(shè)計(jì)的“探究加速度與物體所受合力F及質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖，在實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為細(xì)線對(duì)小車?yán)的大小等于砝碼和砝碼盤(pán)的總重力，小車運(yùn)動(dòng)的加速度a的大小可由紙帶上的點(diǎn)求得。 （1）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，電火花計(jì)時(shí)器應(yīng)接在________（填“直流”或“交流”）電源上，連結(jié)小車與砝碼盤(pán)的細(xì)線跨過(guò)定滑輪，調(diào)整定滑輪，使_________________。 （2）圖乙是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶的一部分，其中0、1、2、3、4是計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)（圖中未標(biāo)出），計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖乙所示，打“3”計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車的速度大小為v=_______m/s；由紙帶求出小車的加速度的大小a=_____m/s2。（計(jì)算結(jié)果均保留2位有效數(shù)字） （3）在“探究加速度與力的關(guān)系”時(shí)，保持小車的質(zhì)量不變，改變砝碼盤(pán)中砝碼的質(zhì)量，該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了加速度a與合力F關(guān)系圖線如圖丙所示，該圖線不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，原因可能是________。 14．如圖是某同學(xué)用來(lái)探究“小車的加速度與外力關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置，軌道上的B點(diǎn)固定一光電門，將連接小車的細(xì)線跨過(guò)滑輪系住小鉤碼，平衡摩擦力后在A點(diǎn)釋放小車，測(cè)出小車上擋光片通過(guò)光電門的時(shí)間為Δt。 （1）若擋光片的寬度為d，擋光片前端距光電門的距離為L(zhǎng)，則小車的加速度a=________。 （2）在該實(shí)驗(yàn)中，下列操作中正確的是________。 A．要用天平稱量小車質(zhì)量 B．每次改變鉤碼，都不需要測(cè)量其質(zhì)量（或重力） C．調(diào)節(jié)滑輪的高度，使細(xì)線與軌道平行 D．每次小車從A點(diǎn)出發(fā)允許有不同的初速度 （3）由于擋光片有一定的寬度，則實(shí)驗(yàn)中測(cè)出的小車加速度值比真實(shí)值________。（填“偏大”“相等”或“偏小”）。 15．（2018河南省焦作市高二下學(xué)期聯(lián)合考試）如圖所示是某同學(xué)驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)裝置，不計(jì)滑輪摩擦阻力以及滑輪與細(xì)繩的質(zhì)量，重力加速度為。該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)步驟如下： a．將長(zhǎng)木板傾斜放置，小車放在長(zhǎng)木板上，車上安裝一個(gè)擋光片，寬度為。長(zhǎng)木板上固定著兩個(gè)光電門和，距離為，砂桶通過(guò)細(xì)繩繞過(guò)定滑輪與小車相連，細(xì)繩與長(zhǎng)木板平行； b．調(diào)整長(zhǎng)木板的傾角，使得小車恰好在細(xì)繩拉力作用下勻速下滑，測(cè)得砂和砂桶的總質(zhì)量為； c．某時(shí)刻剪斷細(xì)繩，小車由靜止開(kāi)始加速運(yùn)動(dòng)； d．測(cè)得擋光片通過(guò)光電門的時(shí)間為，通過(guò)光電門的時(shí)間為擋光片，小車的質(zhì)量為； e．依據(jù)以上數(shù)據(jù)探究牛頓第二定律。 （1）根據(jù)以上步驟，下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)過(guò)程的表述正確的是__________。 A．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先剪斷細(xì)繩，后接通光電門電源 B．實(shí)驗(yàn)時(shí)，剪斷細(xì)繩小車所受的合外力為 C．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，不需要測(cè)出斜面的傾角 D．實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)滿足砂和砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量 （2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得小車的加速度__________________。（用步驟中已知的字母表示） （3）如果要驗(yàn)證牛頓第二定律中加速度與質(zhì)量成反比的關(guān)系，需要保持砂和砂桶的質(zhì)量不變，更換不同的小車，重復(fù)進(jìn)行步驟、、。如果_________________在誤差允許范圍內(nèi)為定值，就可以說(shuō)明合外力一定時(shí)加速度與質(zhì)量成反比。（用步驟中已知的字母表示） 16．某同學(xué)用如圖1所示的裝置探究小車加速度與合外力的關(guān)系。圖中小車A左端連接一紙帶并穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器B的限位孔，右端用一輕繩繞過(guò)滑輪系于拉力傳感器C的下端，A、B置于水平放置的一端帶有定滑輪的足夠長(zhǎng)的木板上。不計(jì)繩與滑輪的摩擦及滑輪的質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先接通電源再釋放小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)。該同學(xué)在保證小車A質(zhì)量不變的情況下，通過(guò)改變P的質(zhì)量來(lái)改變小車A所受的外力，由傳感器和紙帶測(cè)得的拉力F和加速度a數(shù)據(jù)如下表所示。 次數(shù) 1 2 3 4 5 F/N 0.10 0.18 0.26 0.30 0.40 a/（ms–2） 0.08 0.22 0.37 0.59 （1）第4次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶如圖所示，O、A、B、C和D是紙帶上的五個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，每?jī)蓚€(gè)相鄰點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出，A、B、C、D四點(diǎn)到O點(diǎn)的距離如圖2。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50 Hz。根據(jù)紙帶上數(shù)據(jù)計(jì)算出小車加速度a為 m/s2。 （2）在實(shí)驗(yàn)中， （選填“需要”或“不需要”）滿足重物P的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車A的質(zhì)量。 （3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在圖3所示坐標(biāo)系中作出小車加速度a與力F的關(guān)系圖象。 （4）根據(jù)圖象推測(cè)，實(shí)驗(yàn)操作中重要的疏漏是 。 17．（2018廣東省汕頭市高一下學(xué)期期末教學(xué)質(zhì)量監(jiān)測(cè)）如圖1所示是研究“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置。請(qǐng)回答下列問(wèn)題： （1）為了消除小車與水平桌面之間摩擦力的影響應(yīng)采取的做法是_________。 A．將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高，使小車在鉤碼拉動(dòng)下恰好做勻速運(yùn)動(dòng) B．將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車能夠靜止在木板 C．將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運(yùn)動(dòng) （2）在實(shí)驗(yàn)中得到一條打點(diǎn)的紙帶，如圖2所示，已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為T，且間距s1、s2、s3、s4、s5、s6已量出，則小車加速度的表達(dá)式為_(kāi)______________________。 （3）有一組同學(xué)保持小車及車中的砝碼質(zhì)量一定，探究加速度與所受外力F的關(guān)系。他們?cè)谲壍浪胶蛢A斜兩種情況下分別做了實(shí)驗(yàn)，得到兩條圖線線，如圖3所示。圖線中在軌道傾斜情況下得到的是_____（填①或②），其圖線沒(méi)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是______。 18．如圖甲所示為“探究加速度與物體所受合外力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置圖。圖甲中A為小車，質(zhì)量為m1，連接在小車后面的紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器B，它們均置于一端帶有定滑輪的足夠，長(zhǎng)的木板上，P的質(zhì)量為m2，C為彈簧測(cè)力計(jì)，實(shí)驗(yàn)時(shí)改變P的質(zhì)量，讀出測(cè)力計(jì)不同讀數(shù)F，不計(jì)繩與滑輪之間的摩擦。 （1）下列說(shuō)法正確的是______ A．—端帶有定滑輪的長(zhǎng)木板必須保持水平 B．實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源后釋放小車 C．實(shí)驗(yàn)中m2應(yīng)遠(yuǎn)小于m1 D．測(cè)力計(jì)的讀數(shù)始終為m2g/2 （2）如圖乙所示為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，紙帶上標(biāo)出了所選的四個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出。由此可求得小車的加速度的大小是_______m/s2。（交流電的頻率為50 Hz，結(jié)果保留二位有效數(shù)字） （3）實(shí)驗(yàn)時(shí)，某同學(xué)由于疏忽，遺漏了平衡摩擦力這一步驟，他測(cè)量得到的圖象，可能是下列哪個(gè)選項(xiàng)中的圖象_______。 19．（2018北京市第156中學(xué)高一上學(xué)期月考）如圖所示，在探究加速度和力、質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，若1、2兩個(gè)小車所受拉力分別為、，車和車中的砝碼總質(zhì)量分別為、，打開(kāi)夾子后經(jīng)過(guò)相同的時(shí)間兩車的位移分別為、，關(guān)于實(shí)驗(yàn)操作、在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)的結(jié)論，下面說(shuō)法正確的是 A．兩小車必須從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，但運(yùn)動(dòng)時(shí)間可以不同 B．兩個(gè)小車不必從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，但運(yùn)動(dòng)時(shí)間必須不同 C．按題干敘述方式操作，當(dāng)、時(shí)， D．按題干敘述方式操作，當(dāng)、時(shí)， 20．用如圖所示裝置測(cè)量重錘的質(zhì)量M，其主要實(shí)驗(yàn)步驟如下： ①在定滑輪兩側(cè)分別掛上重錘和n塊質(zhì)量均為m0的鐵片，重錘下端貼一遮光片，鐵架臺(tái)上安裝有光電門； ②調(diào)整重錘的高度，使其從適當(dāng)?shù)奈恢糜伸o止開(kāi)始下落，讀出遮光片通過(guò)光電門的時(shí)間t0； ③從定滑輪左側(cè)依次取下1塊鐵片放到右側(cè)重錘上，讓重錘每次都從同一位置由靜止開(kāi)始下落，計(jì)時(shí)器記錄的擋光時(shí)間分別為tl、t2…。 根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)回答下列問(wèn)題： （1）擋光時(shí)間為t時(shí)，重錘的加速度為a0；從左側(cè)取下1塊鐵片置于右側(cè)重錘上時(shí)，對(duì)應(yīng)的擋光時(shí)間為tl，重錘的加速度為a1，則___________（結(jié)果用t0和t1表示）。 （2）設(shè)從左側(cè)取下i塊鐵片置于右側(cè)重錘上時(shí)，重錘下落的加速度為ai，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，作出一i的圖線是一條直線，若直線的斜率為k，則重錘的質(zhì)量M=____。 21．用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證牛頓第二定律，為消除摩擦力的影響，實(shí)驗(yàn)前必須平衡摩擦力。 （1）某同學(xué)平衡摩擦力時(shí)是這樣操作的：將小車靜止地放在水平長(zhǎng)木板上，把木板不帶滑輪的一端慢慢墊高，如圖乙，直到小車由靜止開(kāi)始沿木板向下滑動(dòng)為止。請(qǐng)問(wèn)這位同學(xué)的操作是否正確？ 答：____________________________（“正確”或“錯(cuò)誤”）。 （2）如果這位同學(xué)按如（1）中的操作，然后不斷改變對(duì)小車的拉力F，他得到M（小車質(zhì)量）保持不變情況下的a–F圖線是下圖中的________（將選項(xiàng)代號(hào)的字母填在橫線上）。 （3）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電頻率f=50 Hz。下圖是某同學(xué)在正確操作下獲得的一條紙帶，A、B、C、D、E每?jī)牲c(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有標(biāo)出。寫(xiě)出用s1、s2、s3、s4以及f來(lái)表示小車加速度的計(jì)算式：a=________________。根據(jù)紙帶所提供的數(shù)據(jù)，算得小車的加速度大小為_(kāi)_____ m/s2（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。 22．（2018江西省高安中學(xué)高一（實(shí)驗(yàn)班）下學(xué)期期末考試）某同學(xué)用如圖所示的裝置測(cè)量物體間的動(dòng)摩擦因素。氣墊導(dǎo)軌（附有標(biāo)尺）上某位置固定一光電門，調(diào)節(jié)導(dǎo)軌水平。在不給導(dǎo)軌充氣的情況下，讓滑塊獲得一個(gè)初速度，使其自右向左勻減速通過(guò)光電門，光電門記錄下?lián)豕馄▽挾葹閐）的擋光時(shí)間△t，滑塊通過(guò)光電門后繼續(xù)滑行的距離為x，重力加速度為g。 （1）已知擋光片的寬度d＝3 cm，某次實(shí)驗(yàn)時(shí)擋光時(shí)間△t＝0.015 s，用計(jì)算得2 m/s，該結(jié)果是指____（填“平均”或“瞬時(shí)”）速度，它___（填“大于”、“等于”或“小于”）擋光片的中心線（圖中虛線）經(jīng)過(guò)細(xì)光束時(shí)的速度； （2）在擋光片較窄的條件下，給滑塊不同的初速度，測(cè)得多組△t和x，作出（△t）2－圖象如圖所示，圖線的斜率為k，則滑塊與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因素μ＝_______（用d、g、k表示）。 23．如圖1所示為“用DIS（位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)）研究加速度和力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置。 （1）在該實(shí)驗(yàn)中必須采用控制變量法，應(yīng)保持小車質(zhì)量不變，平衡摩擦力后，用___________________作為小車所受合外力，用DIS測(cè)小車的加速度。 圖1 （2）改變所掛鉤碼的數(shù)量，多次重復(fù)測(cè)量，在某次實(shí)驗(yàn)中根據(jù)測(cè)得的多組數(shù)據(jù)可畫(huà)出a–F關(guān)系圖線（如圖2所示）。 圖2 ①分析此圖線的OA段可得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是__________________________。 ②此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是 A．小車與軌道之間存在摩擦 B．導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài) C．所掛鉤碼的總質(zhì)量太大 D．所用小車的質(zhì)量太大 24．（2018四川省三臺(tái)中學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)校高一月考）某實(shí)驗(yàn)小組采用圖1所示的裝置做“探究加速度與力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)：小車放置在水平放置的長(zhǎng)木板上，紙帶連接車尾并穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，用來(lái)測(cè)定小車的加速度a，鉤碼通過(guò)細(xì)線對(duì)小車的拉力為F。在保持小車質(zhì)量不變的情況下，改變對(duì)小車?yán)的大小，測(cè)得小車所受拉力F和加速度a的數(shù)據(jù)如下表： （1）在圖2中，建立出a–F坐標(biāo)系，根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)，在圖中作出a–F關(guān)系圖線。 （2）若要讓細(xì)線對(duì)小車的拉力F為小車受到的合外力，則實(shí)驗(yàn)中的改進(jìn)措施是_______。 A．更換一塊長(zhǎng)木板 B．適當(dāng)增加小車的質(zhì)量 C．適當(dāng)墊高長(zhǎng)木板的右端 D．適當(dāng)增加鉤碼質(zhì)量 （3）圖3是實(shí)驗(yàn)中得到的一條已打點(diǎn)的紙帶，紙帶上的A、B、C、D、E、F、G均為相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為0.02 s，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)未標(biāo)出，由于E、F點(diǎn)打點(diǎn)模糊，只測(cè)量標(biāo)記了AB、BC、CD、DG的距離，根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，測(cè)得小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小a=_____m/s2，打D點(diǎn)時(shí)的速度大小vD=_______m/s。（以上結(jié)果都保留2位有效數(shù)字）。 25．（2016全國(guó)新課標(biāo)Ⅲ卷）某物理課外小組利用圖（a）中的裝置探究物體加速度與其所受合外力之間的關(guān)系。圖中，置于實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的長(zhǎng)木板水平放置，其右端固定一輕滑輪；輕繩跨過(guò)滑輪，一端與放在木板上的小滑車相連，另一端可懸掛鉤碼。本實(shí)驗(yàn)中可用的鉤碼共有N=5個(gè)，每個(gè)質(zhì)量均為0.010 kg。實(shí)驗(yàn)步驟如下： （1）將5個(gè)鉤碼全部放入小車中，在長(zhǎng)木板左下方墊上適當(dāng)厚度的小物快，使小車（和鉤碼）可以在木板上勻速下滑。 （2）將n（依次取n=1，2，3，4，5）個(gè)鉤碼掛在輕繩右端，其余N–n個(gè)鉤碼仍留在小車內(nèi)；用手按住小車并使輕繩與木板平行。釋放小車，同時(shí)用傳感器記錄小車在時(shí)刻t相對(duì)于其起始位置的位移s，繪制s–t圖象，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后可得到相應(yīng)的加速度a。 （3）對(duì)應(yīng)于不同的n的a值見(jiàn)下表。n=2時(shí)的s–t圖象如圖（b）所示；由圖（b）求出此時(shí)小車的加速度（保留2位有效數(shù)字），將結(jié)果填入下表。 n 1 2 3 4 5 0.20 0.58 0.78 1.00 （4）利用表中的數(shù)據(jù)在圖（c）中補(bǔ)齊數(shù)據(jù)點(diǎn)，并作出a–n圖象。從圖象可以看出：當(dāng)物體質(zhì)量一定時(shí)，物體的加速度與其所受的合外力成正比。 （5）利用a–n圖象求得小車（空載）的質(zhì)量為_(kāi)______kg（保留2位有效數(shù)字，重力加速度取g=9.8 ms–2）。 （6）若以“保持木板水平”來(lái)代替步驟（1），下列說(shuō)法正確的是_______（填入正確選項(xiàng)前的標(biāo)號(hào)） A．a(chǎn)–n圖線不再是直線 B．a(chǎn)–n圖線仍是直線，但該直線不過(guò)原點(diǎn) C．a(chǎn)–n圖線仍是直線，但該直線的斜率變大 26．（2014課標(biāo)全國(guó)Ⅰ卷）某同學(xué)利用圖（a）所示實(shí)驗(yàn)裝置即數(shù)字化信息系統(tǒng)獲得了小車加速度a與鉤碼的質(zhì)量m的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖，如圖（b）所示，實(shí)驗(yàn)中小車（含發(fā)射器）的質(zhì)量為200g，實(shí)驗(yàn)時(shí)選擇了不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)繩和輕定滑輪，小車的加速度由位移傳感器及與之相連的計(jì)算機(jī)得到，回答下列問(wèn)題： 圖（a） 圖（b） （1）根據(jù)該同學(xué)的結(jié)果，小車的加速度與鉤碼的質(zhì)量成_______（填“線性”或“非線性”）的關(guān)系。 （2）由圖（b）可知，圖線不經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)點(diǎn)，可能的原因是____________。 （3）若利用本實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證“在小車質(zhì)量不變的情況下，小車的加速度與作用力成正比”的結(jié)論，并直接以鉤碼所受重力mg作為小車受到的合外力，則實(shí)驗(yàn)中應(yīng)采取的改進(jìn)措施是_______，鉤碼的質(zhì)量應(yīng)滿足的條件是_________。 1．B【解析】在研究物體的“加速度、作用力和質(zhì)量”三個(gè)物理量的關(guān)系時(shí)，由于變量較多，因此采用了“控制變量法”進(jìn)行研究，分別控制一個(gè)物理量不變，看另外兩個(gè)物理量之間的關(guān)系，B正確。 2．B【解析】在“驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律”實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備階段，小車不掛小桶時(shí)，先將木板的一端墊起一定高度，這樣做的目的是平衡摩擦力，使繩的拉力為小車受到的合力，故選項(xiàng)B正確。 【點(diǎn)睛】探究加速度與拉力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，操作過(guò)程是先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再放開(kāi)小車。在探究加速度與外力的關(guān)系時(shí)，應(yīng)該保持小車的質(zhì)量不變，改變砝碼盤(pán)中砝碼質(zhì)量。在探究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系時(shí)，為了直觀判斷二者間的關(guān)系，應(yīng)作出a-1/m圖象。 4．D【解析】本實(shí)驗(yàn)就是利用控制變量法得到a，F(xiàn)，m三者的關(guān)系，A，B，C所述符合實(shí)驗(yàn)的思路和道理符合要求，故D正確。 5．B【解析】實(shí)驗(yàn)中應(yīng)滿足A所述的條件，故A正確；實(shí)驗(yàn)中加速度不能根據(jù)公式求解，故B錯(cuò)誤；畫(huà)圖象時(shí)偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)已舍棄，誤差較小，故C正確；采用a–圖象，圖象為直線，更直觀，故D對(duì)。 6．D【解析】隨著增大，小車質(zhì)量在減小，因此小車質(zhì)量不再滿足遠(yuǎn)大于砂和砂桶的質(zhì)量，加速度不可能一直均勻增大，加速度的增大幅度將逐漸減小，最后趨近與定值g，D正確。 7．D【解析】A、首先要平衡摩擦力，使小車受到合力就是細(xì)繩對(duì)小車的拉力，故A正確；B、當(dāng)小車的質(zhì)量要遠(yuǎn)大于塑料桶及所裝的砝碼的質(zhì)量時(shí)，才能認(rèn)為塑料桶及所裝的砝碼的重力等于小車所受的合力，故B正確；C、實(shí)驗(yàn)中通過(guò)在塑料桶中增加砝碼來(lái)改變小車受到的拉力，故C正確；D、平衡摩擦力后，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不需要重新平衡摩擦力，故D錯(cuò)誤。 【點(diǎn)睛】掌握實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)即可正確解題，實(shí)驗(yàn)前要平衡摩擦力，要掌握平衡摩擦力的方法，平衡摩擦力不能過(guò)度。 8．（1）平衡摩擦力 （2）AD （3） 【解析】（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們認(rèn)為繩子的拉力是小車受到的合外力，為達(dá)到這個(gè)目的，我們要先要將帶有滑輪的木板另一端墊起，目的是平衡摩擦力。 （2）把M、m看成一個(gè)整體，根據(jù)牛頓第二定律得：mg=(M+m)a，對(duì)M分析可得繩子的拉力為：F=Ma，聯(lián)立解得：，知當(dāng)砝碼總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊質(zhì)量時(shí)，滑塊所受的拉力等于砝碼的總重力，所以應(yīng)滿足的條件是砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量，故A正確；使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，都應(yīng)該先開(kāi)電源，后釋放紙帶，故B錯(cuò)誤；由于平衡摩擦力之后有Mgsinθ=μMgcosθ，故μ=tanθ，與重物的質(zhì)量無(wú)關(guān)，所以不用再次平衡摩擦力，故C錯(cuò)誤；本實(shí)驗(yàn)采用控制變量法，先保持小車質(zhì)量不變，研究加速度與力的關(guān)系；再保持小車受力不變，研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，最后歸納出加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，故D正確。 （3）對(duì)小車，根據(jù)牛頓第二定律得：F=(m+M)a，變形得：，在圖象中，圖線的斜率表示，則，在圖象中圖象的截距為：，可得：。 9．（1）0.85 5 （2） 【點(diǎn)睛】實(shí)驗(yàn)問(wèn)題需要結(jié)合物理規(guī)律去解決。對(duì)于實(shí)驗(yàn)我們要清楚每一項(xiàng)操作存在的理由，其中平衡摩擦力的原因以及做法在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)當(dāng)清楚，數(shù)據(jù)處理時(shí)注意單位的換算。 10．（1）小車的總質(zhì)量 小車所受外力 （2）在質(zhì)量不變的條件下，加速度與外力成正比 C 【解析】（1）“用DIS（位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)）研究加速度和力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)采用了控制變量法來(lái)驗(yàn)證牛頓第二定律，所以應(yīng)保持小車的總質(zhì)量不變，用鉤碼所受的重力作為小車所受外力，來(lái)探究力與加速度的關(guān)系；（2）①由OA段是直線，證明了a–F成正比②設(shè)鉤碼的質(zhì)量為m，小車的質(zhì)量為M，以小車、鉤碼整體為研究對(duì)象得：，以小車為研究對(duì)象得，聯(lián)立解得，當(dāng)時(shí)，本實(shí)驗(yàn)用鉤碼的總重力代替小車的拉力，而實(shí)際上小車所受的拉力要小于小盤(pán)和砝碼的總重力，小盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量越接近于小車的質(zhì)量，誤差越大；反之小盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量越小于小車的質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)誤差越小，所以本實(shí)驗(yàn)的選項(xiàng)C正確。 11．（1）0.225 （2）滑塊由A點(diǎn)靜止釋放 【解析】（1）20格的游標(biāo)卡尺的精度為0.05 mm，游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為2 mm，游標(biāo)讀數(shù)為0.055 mm=0.25 mm，所以最終讀數(shù)為：2 mm+0.25 mm=2.25 mm=0.225 cm。 （2）若要完成探究目的，實(shí)驗(yàn)時(shí)，將滑塊從A位置必須由靜止釋放；由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過(guò)光電門B的時(shí)間t，滑塊經(jīng)過(guò)光電門時(shí)的瞬時(shí)速度可近似認(rèn)為是滑塊經(jīng)過(guò)光電門的平均速度。根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得若要得到滑塊的加速度，還需要測(cè)量的物理量是遮光條到光電門的距離l。由題意可知，該實(shí)驗(yàn)中保持小車質(zhì)量M不變，因此有：v2=2al，v=，a=F/M，可得：，解得：F=。 【點(diǎn)睛】解決本題的關(guān)鍵掌握游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法，主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù)，不需估讀；常用儀器的讀數(shù)要掌握，這是物理實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。處理實(shí)驗(yàn)時(shí)一定要找出實(shí)驗(yàn)原理，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理我們可以尋找需要測(cè)量的物理量和需要注意的事項(xiàng)。 12．（1）BCD （2）1.3 （3）D 13．（1）交流 細(xì)線與木板平衡 （2）0.26 0.50 （3）平衡摩擦力過(guò)度 【解析】（1）電火花計(jì)時(shí)器應(yīng)接在交流電源上，調(diào)整定滑輪高度，使細(xì)線與長(zhǎng)木板平行。 （2）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過(guò)程中的平均速度得：； 根據(jù)作差法得：。 （3）由圖象可知，a–F圖象在a軸上有截距，說(shuō)明沒(méi)有加力時(shí)，物體已經(jīng)產(chǎn)生了加速度，這是由于平衡摩擦力過(guò)度造成的。 14．（1） （2）BC （3）偏大 15．（1）BC （2） （3） 【解析】（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先接通光電門，然后再剪斷細(xì)繩，A錯(cuò)誤；剪斷細(xì)繩之前，小車恰能沿斜面向下做勻速直線運(yùn)動(dòng)，受力平衡，小車動(dòng)力和摩擦阻力的合力應(yīng)等于，故剪斷細(xì)繩之后，小車失去平衡，所受合力應(yīng)為，B正確；斜面的傾角不需要測(cè)出，沒(méi)有質(zhì)量的特殊限制，C正確，D錯(cuò)誤；故本小題選BC； （2）小車通過(guò)第一個(gè)光電門的瞬時(shí)速度大小為，通過(guò)第二個(gè)光電門的瞬時(shí)速度大小為，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度與位移的關(guān)系，可得； （3）因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中d和L都是常數(shù)，所以只要在誤差允許范圍內(nèi)為定值，就可以說(shuō)明合外力一定時(shí)加速度與質(zhì)量成反比 【點(diǎn)睛】根據(jù)平衡關(guān)系，可確定小車下滑過(guò)程中合外力的大?。桓鶕?jù)數(shù)字毫秒計(jì)光電傳感器測(cè)速度的原理，結(jié)合速度和位移的關(guān)系，即可求得加速度。 16．（1）0.43 （2） 不需要 （3）如圖所示 （4）沒(méi)有平衡摩擦力或者摩擦力平衡不足 （3）如圖所示； （4）由圖知，圖象與F軸相交，拉力小于某一數(shù)值時(shí)，加速度為零，所以是因?yàn)闆](méi)有平衡摩擦力或者摩擦力平衡的不夠。 17．（1）C （2） （3）① 傾斜角度過(guò)大，沒(méi)有平衡好摩檫力 【解析】（1）平衡摩擦力就是讓小車在無(wú)拉力的作用下做勻速直線運(yùn)動(dòng)，讓重力沿斜面向下的分力等于小車受到的摩擦力，所以平衡時(shí)應(yīng)為：將不帶滑輪的木板一端適當(dāng)墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運(yùn)動(dòng)，故應(yīng)選C； （2）由勻變速運(yùn)動(dòng)的規(guī)律得：s4–s1=3aT2，s5–s2=3aT2，s6–s3=3aT2，聯(lián)立得：（s4+s5+s6）–（s1+s2+s3）=9aT2，解得：； （3）由圖象可知，①圖象中，當(dāng)F=0時(shí)，a≠0，也就是說(shuō)當(dāng)繩子上沒(méi)有拉力時(shí)小車就有加速度，該同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中平衡摩擦力過(guò)大，即傾角過(guò)大，平衡摩擦力時(shí)木板的右端墊得過(guò)高，所以圖線①是在軌道右側(cè)抬高成為斜面情況下得到的，所以圖象不過(guò)原點(diǎn)的原因?yàn)槠胶饽Σ亮^(guò)大。 18．（1）B （2）0.50 （3）C 19．D【解析】研究實(shí)驗(yàn)必須要控制不變量或其他物理量必須是一樣的，故AB錯(cuò)誤。當(dāng)、時(shí)，由得，，由，得，C錯(cuò)誤。當(dāng)，時(shí)，由得，，由，得，D正確。故選D。 20．（1） （2） 【解析】（1）設(shè)擋光條的寬度為d，則重錘到達(dá)光電門的速度v=，當(dāng)擋光時(shí)間為t0時(shí)的速度，擋光時(shí)間為t1時(shí)的速度，重錘在豎直方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則有：，，聯(lián)立可得：。 （2）根據(jù)牛頓第二定律得：，，解得：，作出的圖線的斜率為k，則，解得：。 21．（1）錯(cuò)誤 （2）C （3） 0.60 【解析】（1）如果墊高一端，小車開(kāi)始從靜止滑下，表明物體做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，小車有加速度了，即，故這種做法是錯(cuò)誤的。 （2）由于按照第（1）步的操作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)之前已經(jīng)有加速度了，縱坐標(biāo)為正值，a與F不再是正比例關(guān)系，而應(yīng)是一次函數(shù)關(guān)系。 （3）由于紙帶是4段，則加速度為。 22．（1）平均 小于 （2） 【點(diǎn)睛】極短時(shí)間內(nèi)的平均速度等于瞬時(shí)速度，擋光片的中心線（圖中虛線）經(jīng)過(guò)細(xì)光束時(shí)的速度是中間位置的速度，根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式、圖象求出滑塊與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因素。 23．（1）鉤碼重力 （2）加速度與力成正比 C 【解析】（1）探究加速度與力的關(guān)系，應(yīng)保持小車的質(zhì)量不變，用鉤碼所受的重力作為小車所受的合力； （2）由OA段圖象可知，小車質(zhì)量保持不變時(shí)，加速度與拉力成正比； （3）對(duì)小車，根據(jù)牛頓第二定律：T=Ma；對(duì)鉤碼：mg–T=ma?？傻茫?，當(dāng)m鉤碼<下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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