- 实验：探究加速度与力、质量的关系
- 共699题
下列说法中不正确的是（ ）
A根据速度定义式v=
B在探究加速度、力和质量三者之间关系时，先保持质量不变研究加速度与力的关系，再保持力不变研究加速度与质量的关系，该实验应用了控制变量法
C在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法叫假设法
D推导匀变速运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用了微元法
正确答案
学习物理除了知识的学习外，还要领悟并掌握处理物理问题的思想与方法，如图所示是我们学习过的几个实验，其中与“手的压力使玻璃瓶发生形变”所用物理思想与方法相同的是（ ）
A
手的压力使玻璃瓶发生形变
B
探测加速度与力、质量的关系
C
观察桌面微小形变
D
螺旋测微器测长度验证力平行四边形定则
正确答案
下面表格中的数据是某物体做初速度为0的直线运动过程中测得的位移x和时间t的数据记录，试根据表中的记录，用图象法进行分析，并得出x随t变化的规律。
（1）作出物体运动的x-t图线。
（2）根据图线可猜测___________。
A．x与t成正比
B．x与t2成正比
C．x与t成反比
D．x与
（3）在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，为验证当外力F一定时，加速度a与物体质量m是否成反比，建立a-l/m图象，将曲线转化为线性图线。为了验证上述猜想是否正确，我们可以通过转换变量的方法将曲线转化为线性图线。即作出___________图象，为此求得表格如下（请填下表中空格）：
（4）作出位移x与新变量的图象。
（5）由作出的图象可见，物体做___________运动，并写出x 随t变化的关系式___________。
正确答案
（1）
（2）B
（3）x-t2，得到对应表格如下：
（4）
（5）初速度为零的匀加速直线，x=0.32t2
在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中（交流电频率为50Hz）
（1）如图1所示是某同学通过实验得到的一条纸带，他在纸带上取A、B、C、D、E、F、G等7个计数点（每相邻两个计数点之间还有4个点没有画出），将毫米刻度尺放在纸带上．根据图乙可知，打下E点时小车的速度为______m/s．小车的加速度为______m/s2．（计算结果均保留两位有效数字）
（2）另一同学在该实验中根据得到的实验数据画出a-F图线，如图2所示．根据图表分析，实验操作中存在的问题可能是______（填字母序号）
A、没有平衡摩擦力
B、平衡摩擦力时木板倾角过小
C、平衡摩擦力时木板倾角过大
D、小车质量太大
（3）在探究加速度与质量的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出______图象．
正确答案
（1）根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度得：vE=
设两个计数点之间的位移分别为：s1、s2、s3、s4、s5、s6，由图可知：s1=0.005m；s2=0.01m；s3=0.015m；s4=0.018m；s5=0.022m；s6=0.026m，
根据作差法得：a=
（2）在a-F图线中，因为F不等于零，加速度仍然为零，可知未平衡摩擦力，或平衡摩擦力过小，即木板的倾角过小．故A、B正确，C、D错误．
故选：AB．
（3）在探究加速度与质量的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出a-
故答案为：（1）0.20m/s；0.40m/s2±0.02；（2）AB；（3）a-
如图甲所示，力传感器A与计算机相连接，可获得力随时间变化的规律．将力传感器固定在光滑水平桌面上，测力端通过轻质细绳与一滑块相连，调节传感器高度使细绳水平，滑块放在较长的小车上，滑块的质量m=1.0kg，小车的质量为M=0.65kg．一根轻质细绳跨过光滑的定滑轮，其一端连接小车，另一端系一只空沙桶，调节滑轮可使桌面上部细绳水平，整个装置先处于静止状态．现打开传感器的同时缓慢向沙桶里倒入沙子，当小车刚好开始运动时，立即停止倒沙子．若力传感器采集的F-t图象如乙图所示，请结合该图象，求：（重力加速度g=10m/s2）
（1）小车刚开始运动时沙桶及所装沙子的总质量m0和滑块与小车间的动摩擦因数μ；
（2）小车运动稳定后的加速度大小．
正确答案
（1）当小车由静止刚好开始运动时，滑块与小车间的摩擦力是最大静摩擦力，由图乙所示图象可知，
滑块与小车间的最大静摩擦力fmax=3.5N，
此时沙桶及所装沙子的总重力m0g=fmax，
解得：m0=
由图乙所示图象可知，稳定后，滑块的滑动摩擦力f=3.0N，
由f=μmg
解得：μ=
（2）对沙桶及所装沙子，根据牛顿第二定律得：
m0-T=m0a…①
对小车运用牛顿第二定律得：
T-f=Ma…②
由①②解得：a=0.5m/s2
答：（1）小车刚开始运动时沙桶及所装沙子的总质量m0为0.35kg，滑块与小车间的动摩擦因数μ为0.3；
（2）小车运动稳定后的加速度大小为0.5m/s2．
某同学利用如图甲装置，保持校车的质量m一定，研究小车的加速度a和拉力F的关系：
（1）他用打点计时器记录了小车不同受力情况下的纸带．如图乙是从若干纸袋中选出的一条的一部分．他每隔4个点采一计数点（相邻两技术点的时间间隔为0.1s）．图上标注了他对相邻两计数点间距离的测量结果．
已根据纸带上的数据计算出打点计时器打下A、B、C、E点时小车的速度并填入下表，请你计算打D点时小车的速度并填入下表
在图中方格中画出该纸带所描述的小车运动的v-t图象；根据v-t图象计算得到小车运动的加速度大小为______m/s2．
（2）他测的小车的加速度a和拉力F的数据如下表所示：
根据表中的数据作出a-F图线．发现图线是直线，但不通过原点，在F轴上的截距，其原因可能是______．
正确答案
（1）根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度得：vE=
根据描点法作出图象，如图所示：
图象的斜率表示加速度，则a=
（2）图线不通过坐标原点，F不为零时，加速度仍为零，知未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．
故答案为：（1）0.835；0.25；（2）未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．
如图甲所示，力传感器A与计算机相连接，可获得力随时间变化的规律．将力传感器固定在光滑水平桌面上，测力端通过轻质细绳与一滑块相连，调节传感器高度使细绳水平，滑块放在较长的小车上，滑块的质量m=1.0kg，小车的质量为M=0.65kg．一根轻质细绳跨过光滑的定滑轮，其一端连接小车，另一端系一只空沙桶，调节滑轮可使桌面上部细绳水平，整个装置先处于静止状态．现打开传感器的同时缓慢向沙桶里倒入沙子，当小车刚好开始运动时，立即停止倒沙子．若力传感器采集的F-t图象如乙图所示，请结合该图象，求：（重力加速度g=10m/s2）
（1）小车刚开始运动时沙桶及所装沙子的总质量m0和滑块与小车间的动摩擦因数μ；
（2）小车运动稳定后的加速度大小．
正确答案
（1）当小车由静止刚好开始运动时，滑块与小车间的摩擦力是最大静摩擦力，由图乙所示图象可知，
滑块与小车间的最大静摩擦力fmax=3.5N，
此时沙桶及所装沙子的总重力m0g=fmax，
解得：m0=
由图乙所示图象可知，稳定后，滑块的滑动摩擦力f=3.0N，
由f=μmg
解得：μ=
（2）对沙桶及所装沙子，根据牛顿第二定律得：
m0-T=m0a…①
对小车运用牛顿第二定律得：
T-f=Ma…②
由①②解得：a=0.5m/s2
答：（1）小车刚开始运动时沙桶及所装沙子的总质量m0为0.35kg，滑块与小车间的动摩擦因数μ为0.3；
（2）小车运动稳定后的加速度大小为0.5m/s2．
某同学在实验室用如图甲所示的装置进行“探究加速度与力、质量的关系”的实验，小车及车中钩码的质量用M表示，沙桶及沙的质量用m表示．
（1）在实验中平衡摩擦力时需将长木板的右端垫高，直到在没有沙桶拖动下，小车拖动纸带穿过计时器时能______．
（2）在______条件下，可以认为绳对小车的拉力近似等于沙和沙桶的总重力，在控制______不变的情况下，可以探究加速度与合力的关系．
（3）如图丙所示为某同学根据所测量数据作出的a-F图象，说明实验存在的问题是______．
正确答案
（1）平衡掉摩擦力后小车受到的合外力为零，故目的是让小车做匀速直线运动．
（2）假设小车的加速度为a，拉力为F，
以整体为研究对象有mg=（m+M）a
解得a=
以M为研究对象有绳子的拉力F=Ma=
显然要有F=mg必有m+M=M，故有M＞＞m，即只有M＞＞m时才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力．
在控制M不变时可以探究加速度与合力的关系．
（3）由图象可知，当小车有拉力时，仍然没有产生了加速度，故在操作过程中没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够．故答案为：没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够．
故答案为：（1）匀速直线运动
（2）m＜＜M （沙和沙桶的总质量远小于小车的质量）；M（小车的质量）
（3）没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够．
（1）为了验证“当质量一定时，物体的加速度与它所受的合外力成正比”．一组同学用图甲所示的装置进行实验，并将得到的实验数据描在图13乙所示的坐标图中．
①在图乙中作出a-F图线．
②由a-F图线可以发现，该组同学实验操作中遗漏了______这个步骤．
③根据a-F图线可以求出系统的质量是______（保留两位有效数字）．
（2）通过《探究弹簧弹力与弹簧伸长长度的关系》实验，我们知道在弹性限度内，弹簧弹力F的大小与弹簧的伸长（或压缩）量x成正比，并且不同的弹簧，其劲度系数不同．已知一根原长为L0、劲度系数为k1的长弹簧A，现把它截成长为
甲同学：既然是同一根弹簧截成的两段，所以，k1=k2=k3
乙同学：同一根弹簧截成的两段，越短劲度系数越大，所以，k1＜k2＜k3
丙同学：同一根弹簧截成的两段，越长劲度系数越大，所以，k1＞k2＞k3
①为了验证猜想，可以通过实验来完成．实验所需的器材除铁架台外，还需要的器材有．
②简要写出实验步骤．
③如图是实验得到的图线．根据图线得出弹簧的劲度系数与弹簧长度有怎样的关系？
正确答案
（1）如图
②从上图中发现直线没过原点，当F≤0.16N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．该组同学实验操作中遗漏了平衡摩擦力这个步骤．
③根据a-F图线可以求出a-F图线的斜率即物体的加速度．
所以加速度a=0.40kg
（2）①需要测量劲度系数，根据mg=kx，故需要钩码，还需要刻度尺测量伸长量；
②实验步骤：
a、将弹簧B挂在铁架台上，用刻度尺测量其长度LB
b、将弹簧B的下端挂上钩码，记下钩码的个数并用刻度尺测量弹簧长度L1
c、由F=mg计算弹簧的弹力，由x=L1-LB计算出弹簧伸长度，由k=
d、改变钩码个数重复b、c并求出B的劲度系数K2的平均值
③同一根弹簧上截下的几段，越短弹簧劲度系数越大
故答案是：（1）①见上图；
②平衡摩擦力；③0.40kg
（2）①钩码、刻度尺
②见上
③同一根弹簧上截下的几段，越短弹簧劲度系数越大
在“用DIS实验研究加速度与质量的关系”实验中，我们用了如图1所示的装置，请完成下列问题：
（1）下列说法中正确的是（ ）
A．要控制小车和钩码的质量都不变
B．要控制小车的质量不变，改变钩码的质量
C．要控制钩码的质量不变，改变小车的质量
D．小车和钩码的质量都要改变
（2）实验中测得了下表所示的五组数据，并已在坐标平面上画出部分数据点，在图2中画出第四组数据对应的数据点，然后做出a-m的关系图象；
（3）为进一步确定加速度与质量的关系，应画a-______图象；
（4）本实验得出的结论是______．
正确答案
（1）该实验是探究加速度与质量的关系，采用控制变量法进行研究，所以要控制钩码的质量不变，改变小车的质量，故C正确．
故选：C
（2）由于a∝
（3）a-
故答案为：（1）C；（2）
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