- 实验：探究加速度与力、质量的关系
- 共699题
在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，采用下图1所示的装置．
（1）本实验应用的实验方法，下列说法中正确的是______．
A．在探究加速度与质量的关系时，应该改变拉力的大小
B．在探究加速度与外力的关系时，应该改变小车的质量
C．在探究加速度a与质量m的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出a-
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
（2）某同学测得小车的加速度a和拉力F的数据如下表所示：（小车质量保持不变）
①根据表中的数据在坐标图2上作出a-F图象．
②图线不过原点的原因可能是______．
正确答案
（1）A、该实验采用的是控制变量法研究，即保持一个量不变，研究其他两个量之间的关系．在探究加速度与质量的关系时，应保持拉力的大小不变．故A错误．
B、在探究加速度与外力的关系时，应该保持小车的质量不变．故B错误．
C、要直观的反映两个量之间的关系，可以通过作图来解决．但是只有作出一条直线，才可以直观的反映两个变量之间的关系．在探究加速度a与质量m的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出a-
D、设小车的质量为M，砝码盘和砝码的质量为m，根据牛顿第二定律得：
对m：mg-F拉=ma
对M：F拉=Ma
解得：F拉=
当m＜＜M时，即当砝码盘和砝码的总重力要远小于小车的重力，绳子的拉力近似等于砝码盘和砝码的总重力．故D正确．
故选CD．
（2）①如图：
②从上图中发现直线没过原点，当F≠0时，a=0．也就是说当绳子上有拉力时小车的加速度还为0，说明小车的摩擦力与绳子的拉力抵消呢．该同学实验操作中遗漏了未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够．
所以原因是实验前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够
故答案为：（1）CD
（2）①见上图 ②未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够
如图所示，为“用DIS（位移传感器、数据采集器、计算机）研究加速度和力的关系”的实验装置。
（1）在该实验中必须采用控制变量法，应保持___________不变，用钩码所受的重力大小作为___________，用DIS测小车的加速度。
（2）改变所挂钩码的数量，多次重复测量。在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线（如图所示）。分析此图线OA段可得出的实验结论是_________________________________。
（3）此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是___________，
A．小车与轨道之间存在摩擦
B．导轨保持了水平状态
C．所挂钩码的总质量太大
D．所用小车的质量太大
正确答案
（1）小车的总质量，小车所受外力
（2）在质量不变的条件下，加速度与外力成正比
（3）C
在验证“当物体质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一规律时，给出如下器材：
倾角可以调节的长木板（如图所示），小车一个，计时器一个，刻度尺一把．
实验步骤如下：
①让小车自斜面上方一固定点A1从静止开始下滑到斜面底端A2，记下所用的时间t．
②用刻度尺测量A1与A2之间的距离x．
③用刻度尺测量A1相对于A2的高度h．
④改变斜面的倾角，保持A1与A2之间的距离不变，多次重复上述实验步骤并记录相关数据h、t．
⑤以h为纵坐标，1/t2为横坐标，根据实验数据作图．
若在此实验中，如能得到一条过坐标系原点的直线，则可验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一规律．
根据上述实验步骤和说明回答下列问题：（不考虑摩擦力影响，用已知量和测得量符号表示）
（1）设小车所受的重力为mg，则小车的加速度大小a=______，小车所受的合外力大小F=______．
（2）请你写出物体从斜面上释放高度h与下滑时间t的关系式______．
正确答案
（1）物体初速度为零，做匀变速直线运动，因此有：
x=
所以：a=
或者根据牛顿第二定律有：
mgsinθ=ma
a=gsinθ=g
根据牛顿第二定律有：F=ma，将a代入解得：
F=mg
故答案为：
（2）物体做初速度为零的匀变速直线运动，因此有：
x=
x=
sinθ=
联立解得：h=
故答案为：h=
在“探究物体的加速度与物体所受外力、物体质量间的关系”时，采用如图（a）所示的实验装置，小车及车中的钩码总质量用M表示．盘及盘中的砝码总质量用m表示．
（1）当M与m的大小关系满足______时，才可以认为绳子对小车的拉力大小近似等于盘和砝码的总重量．
（2）某一组同学先保持盘及盘中的砝码总质量m不变来做实验，其具体操作步骤如下，以下做法正确的是______（填入相应的字母）
A．平衡摩擦力时，应将一端挂着盘及盘中砝码的细绳通过定滑轮系在小车上；
B．每次改变小车及车中的钩码总质量时，不需要重新平衡摩擦力；
C．实验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源；
D．用天平测出m以及M，小车运动的加速度可直接用公式a=
（3）保持小车和钩码的总质量不变，实验得到如图（b）所示图象，该图象中直线不过原点的原因是：______．
正确答案
（1）该实验的研究对象是小车，采用控制变量法研究．当质量一定时，研究小车的加速度和小车所受合力的关系．那么小车的合力怎么改变和测量呢？为消除摩擦力对实验的影响，可以把木板D的左端适当垫高，以使小车的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小车的合力就是绳子的拉力．
根据牛顿第二定律得：
对m：mg-F=ma
对M：F=Ma
解得：F=
当M＞＞m时，即当砝码和盘的总重力要远小于小车的重力，绳子的拉力近似等于砝码和盘的总重力．
（2）A、平衡摩擦力时，应将绳从小车上拿去，轻轻推动小车，使小车沿木板运动，通过打点计时器打出来的纸带判断小车是否匀速运动．故A错误．
B、每次改变小车的质量时，小车的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消，不需要重新平衡摩擦力．故B正确．
C、实验时，应先放开小车，再接通打点计时器电源，由于小车运动较快，可能会使打出来的点很少，不利于数据的采集和处理．故C错误．
D、小车运动的加速度是利用打点计时器测量，如果用天平测出m以及小车质量M，直接用公式求出，这是在直接运用牛顿第二定律计算的，而我们实验是在探究加速度与物体所受合外力和质量间的关系，应通过图象来解答，故D错误．
故选：B；
（3）当F≠0时，a=0．也就是说当绳子上有拉力时小车的加速度还为0，说明小车的摩擦力与绳子的拉力抵消了．即遗漏了平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；
故答案为：（1）m＜＜M；（2）B；（3）没有平衡摩擦力或木板倾角过小．
某同学在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，采用如图1所示装置进行实验．
（1）为了完成实验，除了图中所示的器材外，还需要以下实验器材中的______
A．秒表B．天平C．弹簧测力计 D．毫米刻度尺E．低压交流电源
（2）探究小车加速度和力的关系：他先用垫木把长木板的一端垫高来平衡摩擦力．挂上小桶，每次往桶中加入适量的砂来改变小车受到的力，相应地测出小车获得的加速度．其中一次实验得到的纸带如图所示2所示．图中A、B、C、D、E、F、G是按打点先后顺序依次选取的7个计数点，相邻计数点间的时间间隔T=0.1s．根据图中数据可以求出这次实验中小车的加速度a=______m/s2．（结果保留三位有效数字）
（3）甲、乙两同学用同一装置做实验，为方便对比，两个同学画图时横、纵轴坐标的标度都是一样的，各自得到了a～F图线如图3所示．图象的斜率不同说明两位同学使用器材中的______是不同的．
正确答案
（1）需要刻度尺测量计数点之间的距离大小，打点计时器使用的是低压交流电源，故ABC错误．D、E正确；
故选：DE．
（2）相邻计数点间的时间间隔T=0.1s，根据△x=at2得：
a=
（3）由图可知在拉力相同的情况下a乙＞a甲，
根据F=ma可得a=
故答案为：（1）DE，（2）0.587，（3）小车及车中砝码的总质量．
在“探究加速度a与力F、质量M的关系”的实验中
（1）我们都是先确保小车质量M不变，研究a与F的关系，再确保F不变，研究a与M之间的关系，这种实验方法称为______．
（2）下列说法中正确的是______．
A．连接砂桶和小车的轻绳应和长木板保持平行
B．将打点计时器接在6V电压的蓄电池上，先接通电源，后放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量…
C．在探究a与质量M的关系时，作出a-
D．细线对小车的拉力，一定等于砝码和沙桶的总重力
（3）某同学测得小车的加速度a和拉力F的数据后，依照数据正确画出a-F图象如图2示，（小车质量保持不变）图线不过原点的原因可是______．
正确答案
（1）在实验中先确保小车质量M不变，研究a与F的关系，再确保F不变，研究a与M之间的关系，这种实验方法称为控制变量法．
（2）A、连接砂桶和小车的轻绳应和长木板保持平行，使得拉力等于小车所受的合力．故A正确．
B、打点计时器应接交流电源，蓄电池是直流电源．故B错误．
C、加速度a与M的关系图线是曲线，做a-M图线不能判断出二者的关系，实验作a-
D、在实验中，由于砝码和沙桶做加速运动，则总重力大于细线的拉力．故D错误．
故选：AC．
（3）在a-F图线中，F不等于零，但是加速度仍然等于0，可知没有平衡摩擦力，或平衡不彻底．
故答案为：（1）控制变量法（2）AC（3）没有平衡摩擦力或平衡不彻底．
（1）在探究加速度与力、质量关系的实验中，以下操作正确的是______．
A．平衡摩擦力时，应将重物用细线通过定滑轮系在小车上
B．平衡摩擦力时，应将纸带连接在小车上并穿过打点计时器
C．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力
D．实验时，应先放开小车，后接通电源
（2）下表中是该实验所记录的部分的数据．
若利用1、2、3三组数据探究加速度与受力的关系，则2、3组数据中物体的质量分别为______kg，______kg；若利用3、4、5三组数据探究加速度与物体质量的关系，则4、5组数据中物体所受的力分别为______N，______N．
正确答案
（1）A、平衡摩擦力时，应将绳从小车上拿去，轻轻推动小车，是小车沿木板运动，通过打点计时器打出来的纸带判断小车是否匀速运动．故A错误．
B、平衡摩擦力是否到位，是要通过打点计时器打出来的纸带判断小车是否匀速运动来判断的．故B正确．
C、每次改变小车的质量时，小车的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消，不需要重新平衡摩擦力．故C正确．
D、实验时，应先放开小车，再接通打点计时器电源，由于小车运动较快，可能会使打出来的点很少，不利于数据的采集和处理．故D错误．
（2）该实验采用的是控制变量法研究，即保持一个量不变，研究其他两个量之间的关系．
若利用1、2、3三组数据探究加速度与受力的关系，即保持质量不变．
则2、3组数据中物体的质量和1组质量相等，分别为0.5kg，0.5kg
若利用3、4、5三组数据探究加速度与物体质量的关系，即保持力不变．
则4、5组数据中物体所受的力和3组力相等，分别为1.00N，1.00N．
故答案为：（1）BC
（2）0.5，0.5，1.00，1.00．
如图所示，为“用DIS（位移传感器、数据采集器、计算机）研究加速度和力的关系”的实验装置。
（1）在该实验中必须采用控制变量法，应保持___________不变，用钩码所受的重力大小作为___________，用DIS测小车的加速度。
（2）改变所挂钩码的数量，多次重复测量。在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线（如图所示）。分析此图线OA段可得出的实验结论是_________________________________。
（3）此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是___________，
A．小车与轨道之间存在摩擦
B．导轨保持了水平状态
C．所挂钩码的总质量太大
D．所用小车的质量太大
正确答案
（1）小车的总质量，小车所受外力
（2）在质量不变的条件下，加速度与外力成正比
（3）C
在探究加速度与力、质量关系的实验中，采用如图甲所示的装置．
（1）实验过程中，电火花计时器应接在______（选填“直流”或“交流”）电源上．
（2）某小组在探究“质量一定时，加速度与合力成正比”的实验中，测出多组数据，作出了如图乙所示的图象，已知实验过程中细线与木板始终保持平行，则图线没有过坐标原点的原因可能是______，图线上部弯曲的原因可能是______
（3）如下图为实验中打出的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6为依次选取的7个计数点，相邻两计数点间还有4个打点未画出．从纸带上测出x1=3.20cm，x2=4.52cm，
x5=8.42cm，x6=9.70cm．则木块加速度的大小a=______m/s2（保留两位有效数字）．
正确答案
（1）电火花计时器是利用接正极的放电针和墨粉纸盘到接负极的纸盘轴，产生火花放电，于是在纸带上打出一系列的点，而且在交流电的每个周期放电一次，因此电火花打点计时器打出点间的时间间隔等于交流电的周期．
（2）图线与横轴的交点不为零，意味着当绳子的拉力不为0时，物体的加速度仍然为零，合外力仍然为0，即物体仍然受到木板的摩擦力，所以实验者可能是忘记平衡摩擦力，也可能是已平衡了摩擦力，但平衡摩擦力不足．
以整体为研究对象有mg=（m+M）a，则有a=
而在实验的过程中，我们认为绳子的拉力F等于砝码盘和砝码的重力mg，而实际上绳子的拉力F=Ma=
而当m不再远远小于M时a=
（3）由于相邻两计数点间还有4个打点未画出，故相邻两计数点间的时间间隔为T=5×0.02=0.1s．．
应该利用逐差法求物体的加速度：（x5+x6）-（x1+x2）=8aT2
解得物体的加速度a=
故答案为：（1）交流．
（2）未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；未满足砝码盘和砝码的总质量远小于木块的质量．
（3）1.3．
在《探究加速度与力、质量的关系》实验中．
（1）某组同学用如图1所示装置，采用控制变量的方法，来研究小车质量不变的情况下，小车的加速度与小车受到力的关系．下列措施中不需要和不正确的是______
A．首先要平衡摩擦力，使小车受到合力就是细绳对小车的拉力．
B．平衡摩擦力的方法就是，在塑料小桶中添加砝码，使小车能匀速滑动．
C．每次改变拉小车拉力后都需要重新平衡摩擦力
D．实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力
E．每次小车都要从同一位置开始运动
F．实验中应先放小车，然后再开打点计时器的电源
（2）某组同学实验得出数据，画出a-F图象如图2所示，那么该组同学实验中出现的问题可能是______
A．实验中摩擦力没有平衡
B．实验中摩擦力平衡过度
C．实验中绳子拉力方向没有跟平板平行
D．实验中小车质量发生变化．
正确答案
（1）A、实验时首先要平衡摩擦力，使小车受到的合力就是细绳对小车的拉力，故A正确；
B、平衡摩擦力的方法就是，小车与纸带相连，小车前面不挂小桶，把小车放在斜面上给小车一个初速度，看小车能否做匀速直线运动，故B错误；
C、平衡摩擦力时，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，即：mgsinθ=μmgcosθ，可以约掉m，只需要平衡一次摩擦力，每次改变拉小车的拉力后都不需要重新平衡摩擦力，故C错误；
D、实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力，故D正确；
E、小车从靠近打点计时器的地方释放，并非每次小车都要从同一位置开始运动，故E错误；
F、为了提高纸带的利用率，在纸带上尽量多的打点，因此实验中应先接通电源，后放开小车，故F错误．
故不需要和不正确的，故选：BCEF．
（2）由图象可知，a-F图象在a轴上有截距，这是由于平衡摩擦力过度造成的．
故选：B．
故答案为：（1）BCEF，（2）B．
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