- 牛顿运动定律
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在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，采用如图所示的实验装置．
（1）本实验采用的实验方法是______
A．控制变量法B．理想实验法
C．等效替代法D．实验推理法
（2）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，为了直观判断二者的关系，应作出a-
D．当小车的质量远小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
E．平衡摩擦力时应将砝码盘及盘内砝码通过定滑轮系在小车上．
正确答案
（1）该实验是探究加速度与力、质量的三者关系，研究三者关系必须运用控制变量法，故BC错误，A正确．
故选A．
（2）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，设绳子上拉力为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．故D错误．
E、平衡摩擦力时不能将砝码盘及盘内砝码通过定滑轮系在小车上，故E错误．
故选C．
在探究“加速度与力、质量的关系”的实验中，打点计时器使用交流电频率为50Hz．
（1）某同学实验得到纸带上选择了标为0-3的4个计数点，相邻的两个计数点间还有四个点没有画出．纸带旁并排放着带有最小刻度为毫米的刻度尺，零刻线与0点对齐．请你从图中读出有关数据，并计算：小车运动的加速度为______m/s2，第2点对应的小车瞬时速度为______m/s．
（2）某同学探究加速度与质量关系时画出 a--m图象是一条曲线，则他应该画______图象．如果图象是一条______，则说明加速度与质量成反比．
正确答案
（1）由于交流电的频率为50Hz，故打点时间间隔为0.02s，所以每两个计数点之间的时间间隔为T=0.1s，利用逐差法△x=aT2可得
x2-x1=aT2
则a=
（2）由于画出 a--m图象是一条曲线，而曲线不容易判定a---m的具体关系，而直线容易判定自变量和因变量之间的关系，如果a与m成反比，则a与
故本题的答案为：（1）0.8 0.24
（2）a---
在“探究加速度与力、质量的关系”实验操作中
（1）下列说法符合实际的是______
A．通过同时改变小车的质量及受到的拉力的研究，能归纳出加速度、力、质量三者间的关系
B．通过保持小车质量不变，只改变小车的拉力的研究，就可以归纳出加速度、力、质量三者之间的关系
C．通过保持小车受力不变，只改变小车质量的研究，就可以归纳出加速度、力、质量三者间的关系
D．先不改变小车质量，研究加速度与力的关系；再不改变小车受力，研究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度、力、质量三者间的关系
（2）在该实验中，所用电源频率为50Hz，取下一段纸带研究，如图所示，取0、1、2、3、4点为计数点，相邻两个计数点之间还有四个点未画出，则
①该打点计时器使用的是______（填“交流”或“直流”）电源，它每隔______s打一次点；
②计算此纸带的加速度大小a=______m/s2；
③打下“2”计数点时物体的瞬时速度为v2=______m/s．
正确答案
（1）在“探究加速度与力、质量”的实验操作中，采用了“控制变量法”，即先保持一个变量不变，看另外两个变量之间的关系，具体操作是：先不改变小车质量，研究加速度与力的关系；再不改变小车受力，研究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度、力、质量三者间的关系，故ABC错误，D正确．
（2）①打点计时器是利用交流电的电流方向随时间迅速改变而工作的，当交流电频率为50Hz时，每隔0.02s打一次点；
②据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2
可以求出加速度：a=
③匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，故v2=
故答案为：（1）D；（2）①交流、0.02、②3、③0.75．
某同学在实验室用如下图甲所示的装置进行“探究加速度与力、质量的关系”的实验，小车及车中勾码的质量用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）在此实验中，此同学先接通计时器的电源，再放开纸带，如图乙是在电源频率为50HZ的情况下打出的一条纸带，O为起点，A、B、C为过程中的三个相邻的计数点，相邻的计数点之间有四个点没有标出，有关数据如图所示，其中hA=42.05cm，hB=51.55cm，hC=62.00cm则小车的加速度为a=______m/s2，打B点时小车的速度为VB=______ m/s．（结果保留2位有效数字）
（4）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．故填：匀速直线运动．
（2）假设小车的加速度为a，拉力为F
对沙桶及沙：mg-F=ma；对小车：F=Ma；
联立得：F=
实验的方法是控制变量法，在探究加速度与合力的关系时，我们要保证小车的质量M不变．
（3）B点的速度等于A到C点的平均速度
vB=
设AB段位移为x1，BC段位移为x2由△x=at2得：
a=
（4）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）0.95；1.0
（4）没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够．
用斜面、小车、砂桶、砝码等器材做《验证牛顿第二定律》的实验．甲、乙两同学用同一套装置完成了实验操作，利用测量得到的数据他们在同一坐标系中画了各自的a-F图线．由图线可以判断甲、乙两同学做实验时哪一个物理量的取值不同？并比较其大小．
正确答案
由图可知在拉力相同的情况下a甲＞a乙，
根据F=ma可得m=
所以两小车的质量不同，甲小车质量小于乙小于的质量．
答：两小车的质量不同，甲小车质量小于乙小于的质量．
在“探究加速度与物体所受合外力F及质量M的关系”实验中
（1）下列说法正确的是______．
A．每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力
B．实验时应先释放小车后接通电源
C．本实验中小车A的质量M应远大于钩码C的质量m
D．在用图象探究加速度与质量关系时，应作a-M图象便于判断（M为小车质量）
（2）实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，他测量得到的a-F图象，可能是图中的图线______．（选填“甲”、“乙”、“丙”）
正确答案
A、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A错误．
B、实验时，应先接通打点计时器电源，再放开小车，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B错误；
C、当小车A的质量M应远大于钩码C的质量m时，绳子的拉力近似等于砝码和盘的总重力，故C正确；
D、在用图象探究加速度与质量关系时，应作a-
故选C
（2）若没有平衡摩擦力，则当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，所以可能是图中的图线丙．
故答案为：（1）C；（2）丙
探究小车加速度与外力、质量关系的实验装置如图所示。把带有滑轮的长木板左端垫高，在没有牵引的情况下让小车拖着纸带以一定的初速度沿木板运动，打点计时器在纸带打出一行小点，如果__________________________，就说明摩擦力和小车重力沿木板向下的分力平衡。
正确答案
点迹分布均匀
探究物体的加速度与力、质量的关系实验如下：
（1）在探究物体的加速度与力的关系时，应保持____________不变，改变施加在物体上的水平拉力F，测出相对应的加速度a。
（2）在探究物体的加速度与物体质量的关系时，应保持____________不变，改变物体的质量m，测出相对应的加速度a。
（3）如果
[ ]
A．物体的加速度a与其质量m成正比
B．物体的加速度a与其质量m成反比
C．物体的质量m与其加速度a成反比
D．物体的质量m与其加速度a成反比
正确答案
（1）质量
（2）力
（3）B
11、I、用如图所示的装置研究在作用力F一定时，小车的加速度a与小车质量M的关系，某位同学设计的实验步骤如下：
A．用天平称出小车和小桶及其内部所装沙子的质量；
B．按图装好实验器材；
C．把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂沙桶；
D．将电磁打点计时器接在6V电压的直流电源上，接通电源，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；
E．保持小桶及其内部所装沙子的质量不变，增加小车上的砝码个数，并记录每次增加后的M值，重复上述实验；
F．分析每条纸带，测量并计算出加速度的值；
G．作a-M关系图象，并由图象确定a-M关系．
（1）该同学漏掉的重要实验步骤是______，该步骤应排在______实验步骤之后．
（2）在上述步骤中，有错误的是______，应把______改为______．
（3）在上述步骤中，处理不恰当的是______，应把______改为______．
II、某两个同学用图1所示的装置（图中A为小车，B为带滑轮的长木板，C为水平桌面），分别在《探究加速度与外力间的关系》实验中，各自得到的图象如图2中甲和乙所示，则出现此种现象的原因甲是______，乙是______．平衡摩擦力时，木板倾角过大；平衡摩擦力时，木板倾角太小．
正确答案
Ⅰ（1）在做实验前首先应该平衡摩擦力，此过程应排在把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂砂桶之前，即B之后；
（2）电磁打点计时器使用的是4-6V的低压交流电源，故步骤D中不能使用直流电源，而应该使用4-6V的低压交流学生电源；
（3）根据牛顿第二定律可知物体的加速度a与物体的质量M成反比，所以a-M图象是曲线，而仅仅根据曲线很难判定加速度a与物体的质量M到底是什么关系，但a-
Ⅱ甲图：当拉力F等于0时，小车已经产生力加速度，故原因是平衡摩擦力时木板倾角过大．
乙图：当拉力F已经不为零时，小车仍然没有产生加速度，故原因是忘记平衡摩擦力或平衡摩擦力时平衡摩擦力不足，即平衡摩擦力时，木板倾角太小．
故答案为：Ⅰ（1）平衡摩擦力；B；（2）D；直流电源；4-6V的低压交流学生电源；（3）G；作a-M关系图象；作a-
Ⅱ平衡摩擦力时木板倾角过大；平衡摩擦力时，木板倾角太小．
在用打点计时器测定匀变速直线运动的加速度的实验中，如图是一次实验所记录的六个计数点（相邻两计数点之间有四个打出的计时点未标出）的数据，则小车的加速度的大小为______米/秒2，A、F点间平均速度的大小为______米/秒．
正确答案
题目给出5段位移，可以舍掉位移最小的右侧第一段，根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可得：
a=
A、F点间平均速度为
故答案为：0.2，0.95
如图所示为“探究加速度与质量关系”的实验装置图，砂桶质量较小，绳上的拉力可认为等于砂桶的重力．保持砂桶质量不变，改变小车的质量，得到数据如下表所示．
（1）根据表中的数据，在图示的坐标系中描出相应的实验数据点，并作出a-
（2）由a-
（3）物体受到的合力大约为______N．
正确答案
（1）利用描点法得出图象如下所示：
（2）由图象可以得出的结论是在误差允许的范围内，保持外力不变，物体的加速度与质量成反比．
故答案为：在误差允许的范围内，保持外力不变，物体的加速度与质量成反比．
（3）根据牛顿第二定律，几何表中数据可知，F=ma=5N．
故答案为：5．
某学习小组采用如图所示的实验装置来探究加速度与力、质量的关系．在水平桌面上放有长木板，用轻绳将固定有拉力传感器的小车通过一个定滑轮与一个小桶相连，木板上A、B两处各安装一个速度传感器，分别先后记录小车通过A、B两处时的速度，用数字计时器记录小车在通过A、B两处时的时间间隔．
（1）在实验中下列哪些措施有助于减小实验误差______
A．将木板右端适当垫高，平衡摩擦力
B．调整滑轮高度，使拉小车的细绳平行木板
C．使小桶（包括砂）的质量远小于车的总质量
D．适当增大两个速度传感器的间距
（2）下表是按正确操作测得的数据，其中M为小车（包括拉力传感器）的质量，VA-VB是两个速度传感器记录的速率差值，△t是数字计时器记录的小车在通过A、B两处时的时间间隔，F是拉力传感器记录的拉力值．
表格中a2=______．
正确答案
（1）A、本实验要使小桶的重力等于小车的合外力，就必须先平衡摩擦力，故A正确；
B、调节滑轮高度，使拉小车的细线和长木板平行，让力的方向和运动方向在同一直线上，可以减小误差，故B正确；
C、本题的拉力由拉力传感器测出，不需要使小桶（包括砂）的质量远小于车的总质量，故C错误；
D、适当增大两个速度传感器的间距，可以减小VA-VB的误差，故D正确；
故选：ABD
（2）根据加速度的定义式a=
故答案为：（1）ABD，（2）1.8m/s2
在探究物体的加速度与力的关系时，应保持_________不变，分别改变施加在物体上的________力F，测出相对应的加速度a，在探究物体的加速度与质量的关系时，应保持_________不变， 分别改变物体的质量m，测出相应的加速度a．
正确答案
物体的质量；合外；施加在物体上的力
“探究加速度与力、质量的关系”的实验中为什么要平衡摩擦力？
正确答案
使小车所受重力的分力与摩擦力抵消，保证绳的拉力是小车所受的合外力。
“用DIS研究加速度与力的关系” 实验中，应选用摩擦力_________________的轨道，选用的钩码的质量应____________些（填“大”或“小”）。若某同学根据实验数据作出的加速度a与作用力F图线如图所示，试分析图线不过原点的主要原因是____________________________________________。
正确答案
小；小；轨道有摩擦
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