專題05探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系

實(shí)驗(yàn)必備知識

L實(shí)驗(yàn)設(shè)計原理

本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)裝置圖如圖所示

(1)實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法。

(2)實(shí)驗(yàn)條件：〃＞機(jī)。小盤和祛碼的總重力才可視為小車受到的拉力。

(3)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，不要把懸掛小盤的細(xì)繩系在小車上，讓小車能夠拉著穿過打點(diǎn)計時器的紙帶勻速運(yùn)動。

多次實(shí)驗(yàn)無需重復(fù)平衡摩擦力(用小車所受重力的分力平衡摩擦力，機(jī)gsi〃0=|isgcos0,與小車質(zhì)量無關(guān))。

2.實(shí)驗(yàn)步驟(阻力補(bǔ)償法)

(1)測量：用天平測量小盤和祛碼的總質(zhì)量機(jī)和小車的質(zhì)量M。

(2)安裝：按照實(shí)驗(yàn)裝置圖把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，暫時不要把懸掛小盤的細(xì)繩系在小車上(即不給小車牽引力)。

(3)平衡摩擦力：在長木板不帶定滑輪的一端下面墊上一薄木塊，使小車在不掛磋碼和小盤的情況下能勻速

下滑。

(4)實(shí)驗(yàn)操作

①將小盤通過細(xì)繩繞過定滑輪系在小車上，小車停在打點(diǎn)計時器處，先接通電源后釋放小車，打出一條紙

帶，取下紙帶，并計算出小盤和祛碼的總重力，即小車所受的合外力。

②保持小車的質(zhì)量M不變，改變祛碼和小盤的總質(zhì)量如重復(fù)步驟①。③在每條紙帶上選取一段比較理想

的部分，測加速度

④描點(diǎn)作圖，作oF圖像。

⑤保持祛碼和小盤的總質(zhì)量機(jī)不變，改變小車質(zhì)量重復(fù)步驟①和③，作”上圖像。

M

3.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

⑴利用Ax=aT2及逐差法求a。

（2）以。為縱坐標(biāo)，尸為橫坐標(biāo)，根據(jù)各組數(shù)據(jù)的點(diǎn)，作出圖像，圖像是一條過原點(diǎn)的直線，說明。與產(chǎn)

成正比。

（3）以a為縱坐標(biāo)，上為橫坐標(biāo)，描點(diǎn)、連線，如果該線為過原點(diǎn)的直線，就能判定a與M成反比。

M

卜例分析?

典例1：（2021?湖南?高考真題）某實(shí)驗(yàn)小組利用圖（a）所示裝置探究加速度與物體所受合外力的關(guān)系。主

要實(shí)驗(yàn)步驟如下：

（1）用游標(biāo)卡尺測量墊塊厚度3示數(shù)如圖（b）所示，h=cm；

（2）接通氣泵，將滑塊輕放在氣墊導(dǎo)軌上，調(diào)節(jié)導(dǎo)軌至水平；

（3）在右支點(diǎn)下放一墊塊，改變氣墊導(dǎo)軌的傾斜角度；

（4）在氣墊導(dǎo)軌合適位置釋放滑塊，記錄墊塊個數(shù)〃和滑塊對應(yīng)的加速度。；

（5）在右支點(diǎn)下增加墊塊個數(shù)（墊塊完全相同），重復(fù)步驟（4）,記錄數(shù)據(jù)如下表:

n123456

(a/m.sB0.0870.1800.2600.4250.519

根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖（c）上描點(diǎn)，繪制圖線

如果表中缺少的第4組數(shù)據(jù)是正確的，其應(yīng)該是m/s?（保留三位有效數(shù)字）。

-RMO?H.

【答案】（1）1.02(5),??：；:'"0.342

【規(guī)范答題】（1）[1]墊塊的厚度為

/i=lcm+2x0.1mm=1.02cm

（5）⑵繪制圖線力口圖；

nn、＞

.].."?/

:.1.j

..：LZL_

/

網(wǎng)根據(jù)

nh

mg?—=ma

可知a與"成正比關(guān)系，則根據(jù)圖像可知，斜率

,0.6a

k=——=—

74

解得

a=0.342m/s2

典例2：（2022?山東?高考真題）在天宮課堂中、我國航天員演示了利用牛頓第二定律測量物體質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)。

受此啟發(fā)。某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌、力傳感器、無線加速度傳感器、輕彈簧和待測物體等器材設(shè)計了測量物

體質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)，如圖甲所示。主要步驟如下:

①將力傳感器固定在氣墊導(dǎo)軌左端支架上，加速度傳感器固定在滑塊上;

②接通氣源。放上滑塊。調(diào)平氣墊導(dǎo)軌;

加速度傳感器

力傳感器I~I

圖甲

③將彈簧左端連接力傳感器，右端連接滑塊。彈簧處于原長時滑塊左端位于。點(diǎn)。A點(diǎn)到。點(diǎn)的距離為5.00cm,

拉動滑塊使其左端處于A點(diǎn)，由靜止釋放并開始計時;

④計算機(jī)采集獲取數(shù)據(jù)，得到滑塊所受彈力

圖丙

回答以下問題（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）:

（1）彈簧的勁度系數(shù)為N/mo

（2）該同學(xué)從圖乙中提取某些時刻尸與a的數(shù)據(jù)，畫出a—尸圖像如圖丙中I所示，由此可得滑塊與加速

度傳感器的總質(zhì)量為kgo

（3）該同學(xué)在滑塊上增加待測物體，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟，在圖丙中畫出新的a—F圖像H,則待測物體的

質(zhì)量為kgo

【答案】（1）12（2）0.20（3）0.13

【規(guī)范答題】（1）口］由題知，彈簧處于原長時滑塊左端位于。點(diǎn)，4點(diǎn)到。點(diǎn)的距離為5.00cm。拉動滑

塊使其左端處于4點(diǎn)，由靜止釋放并開始計時。結(jié)合圖乙的尸一f圖有

Ax=5.00cm,F=0.610N

根據(jù)胡克定律

)

Ax

計算出

kn12N/m

（2）⑵根據(jù)牛頓第二定律有

F=ma

則a-F圖像的斜率為滑塊與加速度傳感器的總質(zhì)量的倒數(shù)，根據(jù)圖丙中L則有

l=^kg1=5kg1

m0.6

則滑塊與加速度傳感器的總質(zhì)量為

m=0.20kg

（3）［3］滑塊上增加待測物體，同理，根據(jù)圖丙中II,則有

11.5-0,.J

加=0.5卜84=3kg

則滑塊、待測物體與加速度傳感器的總質(zhì)量為

mf-0.33kg

則待測物體的質(zhì)量為

Am=mfm-0.13kg

［專題突破訓(xùn)練賺

1.（2022?浙江?模擬預(yù)測）（1）在下列學(xué)生實(shí)驗(yàn)中，需要平衡摩擦力的實(shí)驗(yàn)有（填字母）

A.“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”B.“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”

C.“研究平拋運(yùn)動”D.“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”

(2)利用下圖探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)裝置圖，請回答下列問題:

①為了探究“加速度與力、質(zhì)量之間的關(guān)系”，需要用到的方法是(選填“控制變量法”或“理想實(shí)驗(yàn)

法”)。

②實(shí)驗(yàn)過程中，為了平衡小車運(yùn)動中受到的阻力。在不掛祛碼盤的情況下，應(yīng)該采用下面所述的方法

(選填“A"、"B”或“C”)。

A.逐步調(diào)節(jié)木板的傾斜程度，使靜止的小車開始運(yùn)動

B.逐步調(diào)節(jié)木板的傾斜程度，使小車在木板上保持靜止

C.逐步調(diào)節(jié)木板的傾斜程度，使小車后面的紙帶上所打的點(diǎn)間隔均勻

(3)某次實(shí)驗(yàn)中獲得的小車上紙帶的點(diǎn)的分布如下，己知相鄰兩個計數(shù)點(diǎn)中還有四個點(diǎn)未畫出，則該小車

運(yùn)動過程中的加速度為m/s2

O?A??B?C?D

012345678910111213141516171819202122

【答案】(1)B(2)控制變量法C(3)2.51

【規(guī)范答題】(1)[1]A.“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”只需要保證小車為勻加速直線運(yùn)動即可，無需平

衡摩擦力，故A錯誤；

B.“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”中需要測量合外力，可通過平衡摩擦力以減小摩擦力對實(shí)驗(yàn)的影響，故

B正確；

C.“研究平拋運(yùn)動”只需要保證小球從同一高度上滾下，并且到達(dá)平拋初始點(diǎn)時速度相同，無需平衡摩擦力，

故C錯誤；

D.“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”，要盡量消除摩擦力，而不是平衡摩擦力，否則小車將會受到除重力外的摩擦力

做功，系統(tǒng)機(jī)械能將不守恒，故D錯誤。

故選B。

(2)[2]在這個實(shí)驗(yàn)中，為了探究加速度、力、質(zhì)量三個物理量之間的關(guān)系，用到了一種常用的探究方法,

這種方法叫做控制變量法。

(2)[3]逐步調(diào)節(jié)木板的傾斜程度，使小車后面的紙帶上所打的點(diǎn)間隔均勻，保證在平衡摩擦力的情況下小

車勻速直線運(yùn)動。

故選Co

（3）[4]相鄰兩個計數(shù)點(diǎn)中還有四個點(diǎn)未畫出，則

r=5x—=o.ls

f

該小車運(yùn)動過程中的加速度為

XX14.70><10-2-4.65><10-2

BD-OBm/s2?2.5Im/s2

2

4T-4x(0.

2.（2022?廣東?順德一中模擬預(yù)測）用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置來驗(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。

小車打點(diǎn)計時器小車打點(diǎn)計時器

（1）李同學(xué)平衡摩擦力時是這樣操作的：將小車靜止地放在水平木板上，把木板不帶滑輪的一端慢慢墊高,

如圖乙，直到小車由靜止開始沿木板向下滑動為止。這位同學(xué)的操作是不正確的，正確的操作應(yīng)當(dāng)是:

（2）如果這位同學(xué)按（1）中的操作做實(shí)驗(yàn)，他不斷改變對小車的拉力凡得到在小車質(zhì)量M保持不變情

況下的圖線是下圖中的（將選項(xiàng)代號的字母填在橫線上）。

（3）下圖是該同學(xué)在正確操作下獲得的一條紙帶，0、1、2、3、4、5、6計數(shù)點(diǎn)，每相鄰計數(shù)點(diǎn)之間還有

4個點(diǎn)沒有標(biāo)出，已知打點(diǎn)計時器使用的交流電頻率為人用S/、S2、S3、S4、S5、S6以及/來表示小車加速度

（4）為減小誤差，實(shí)驗(yàn)中要進(jìn)行小車的質(zhì)量M跟砂和砂桶的總質(zhì)量優(yōu)的選取，以下最合理的一組是（）

A.M=200g,m=10g>15g、20g、25g、30g、40g

B.M=200g,m=20g>40g、60g、80g>100g>120g

C.M=400g,m=10g>15g、20g、25g、30g、40g

D.M=400g,機(jī)=20g、40g>60g、80g、100g、120g

(5)張同學(xué)改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)裝置，在小車的前方安裝一個拉力傳感器，其它操作正確無誤。由于安裝了拉力傳

A.測出祛碼和祛碼盤的總質(zhì)量

B.將木板墊起適當(dāng)角度以平衡摩擦力

C.跨過滑輪連接小車的細(xì)線與長木板平行

D.祛碼和祛碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和傳感器的總質(zhì)量

【答案】(1)給小車一個初速度，小車能夠帶動紙帶勻速下滑(2)C(3)

[($4+$5+%)-(豆+$2+53)]/(4)c(5)AD

225

【規(guī)范答題】(1)口]小車由靜止下滑，說明重力沿斜面的分力大于摩擦力，因此平衡過度，所以該同學(xué)的

操作不正確，正確的操作應(yīng)該為給小車一個初速度，小車能夠帶動紙帶勻速下滑。

(2)[2]如果這位同學(xué)先如(1)中的操作，導(dǎo)致平衡摩擦力過度，因此當(dāng)小車上還沒有掛砂和砂桶時，小

車應(yīng)該就已經(jīng)有加速度了，故選C；

(3)[3]紙帶上相鄰兩點(diǎn)間的時間間隔

1

t=—

f

每相鄰計數(shù)點(diǎn)之間還有4個點(diǎn)沒有標(biāo)出，可知相鄰兩標(biāo)記點(diǎn)間的時間間隔

T=5t=5—

f

根據(jù)逐差法

Ax=aT2

可知

54—M

s5-s2=3a2T2

小車的加速度為

q+%+。3

3

聯(lián)立可得

卻_[(‘4+$5+$6)一(當(dāng)+$2+S3)]了。

225

（4）[4]當(dāng)〃,M時，即當(dāng)砂和砂桶總質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車和祛碼的總質(zhì)量，繩子的拉力近似等于沙和沙桶

的總重力，因此最合理的一組是C。

（5）[5]AD.若安裝了拉力傳感器，則拉力不需要測量了，當(dāng)然也不必滿足祛碼和祛碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于

小車和傳感器的總質(zhì)量；也不必測出祛碼和祛碼盤的總質(zhì)量（是用它們的總重力代替拉力的），故AD符合

題意;

B.雖然安裝了拉力傳感器，但仍需平衡阻力，才能保證繩的拉力為合力，故B不符合題意;

C.細(xì)繩的方向一定要與長木板平行，避免拉力產(chǎn)生垂直于木板的分力，從而減小誤差，故C不符合題意。

故AD。

3.（2022山東.模擬預(yù)測）如圖⑴為“用DIS研究加速度和力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置。

（1）實(shí)驗(yàn)時有以下一些步驟，先后順序是（填寫字母標(biāo)號）

A.點(diǎn)擊“選擇區(qū)域”，計算機(jī)自動計算出加速度值;

B.保持小車、配重片和發(fā)射器總質(zhì)量不變，不斷增加鉤碼的質(zhì)量，重復(fù)實(shí)驗(yàn);

C.點(diǎn)擊“開始記錄”并釋放小車，當(dāng)小車到達(dá)終點(diǎn)時,

忌n

電

圖⑴

（2）若測得小車、配重片和發(fā)射器的總質(zhì)量為360g,若把鉤碼的重力做為小車受的合外力，則跨過滑輪的

細(xì)繩下懸掛的鉤碼質(zhì)量范圍最適合用

A.lg~25gB.100g~200gC.180g~360gD.大于360g

（3）當(dāng)小車總質(zhì)量一定，改變鉤碼質(zhì)量重復(fù)實(shí)驗(yàn)，釋放小車的位置_______（填寫“必須相同”或“可以不同”）。

（4）實(shí)驗(yàn)中某小組獲得如圖（2）所示的圖線，在進(jìn)行“選擇區(qū)域”操作記錄小車加速度時，在選擇AB段、

BC段和AC段中，你認(rèn)為選擇哪段獲得的加速度較精確？答：。

【答案】（1）CAB（2）A（3）可以不同（4）AC

【規(guī)范答題】（1）[1]依題意，本實(shí)驗(yàn)的順序應(yīng)為：點(diǎn)擊“開始記錄”并釋放小車，當(dāng)小車到達(dá)終點(diǎn)時，點(diǎn)擊“停

止記錄”，得到力圖像；點(diǎn)擊“選擇區(qū)域”，計算機(jī)自動計算出加速度值；保持小車、配重片和發(fā)射器總質(zhì)量

不變，不斷增加鉤碼的質(zhì)量，重復(fù)實(shí)驗(yàn)。

故應(yīng)為CAB；

（2）[2]本實(shí)驗(yàn)是把細(xì)繩下懸掛鉤碼的重力當(dāng)成小車所受到的拉力，所以需要滿足鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車、

配重片和發(fā)射器的總質(zhì)量，結(jié)合選項(xiàng)數(shù)據(jù)，最合適的應(yīng)為lg~25g。

故選A。

（3）[3]當(dāng)小車總質(zhì)量一定，改變鉤碼質(zhì)量重復(fù)實(shí)驗(yàn)，目的是測出加速度，則釋放小車的位置可以不同，位

置合適即可；

（4）[4]AC段區(qū)域數(shù)據(jù)更多，計算機(jī)擬合出的斜率更精確，獲得的加速度較精確。

4.（2022?重慶南開中學(xué)模擬預(yù)測）某同學(xué)用圖甲所示裝置探究物體的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)前取

下托盤，但讓小車連著紙帶，平衡好小車所受阻力。

打點(diǎn)計時器少車

墊片帶滑輪的木板

圖甲

（1）為了使托盤（包含盤內(nèi)祛碼）的重力近似等于小車所受合力，下列做法合理的是；

A.小車質(zhì)量遠(yuǎn)小于托盤（包含盤內(nèi)祛碼）質(zhì)量B.托盤（包含盤內(nèi)祛碼）質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量

C.調(diào)節(jié)滑輪高度，使滑輪和小車間的細(xì)繩與木板平行D.調(diào)節(jié)滑輪高度，使滑輪和小車間的細(xì)繩保持水平

（2）某次實(shí)驗(yàn)打出的一條紙帶如圖乙所示，從比較清晰的點(diǎn)跡起，在紙帶上標(biāo)出連續(xù)的4個計數(shù)點(diǎn)48、

C、D,相鄰兩個計數(shù)點(diǎn)之間還有2個點(diǎn)跡未標(biāo)出，測得A、2以及C、。點(diǎn)間的距離如圖所示。己知所用

電源的頻率為50Hz,則小車的加速度大小。=m/s2;（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）

QABCD（

__4）

2.62cm4.30cm

圖乙

（3）為消除細(xì)繩拉力與托盤（包含盤內(nèi)祛碼）的重力不相等所帶來的誤差，該同學(xué)認(rèn)為可以把托盤、祛碼

和小車看成一個整體，該同學(xué)按照此思路，設(shè)計了新的實(shí)驗(yàn)方案，步驟如下：

①初始在托盤內(nèi)裝若干個祛碼，釋放小車后測出加速度；

②從托盤中取出一個祛碼并放置于小車上，釋放小車后再次測出小車加速度；

③重復(fù)步驟②，多次測量小車加速度；

④根據(jù)測量數(shù)據(jù)畫出小車加速度a隨托盤中祛碼個數(shù)n變化的函數(shù)關(guān)系如圖丙所示。

若圖丙中直線縱截距為b,斜率為上每個祛碼質(zhì)量均為外,則托盤質(zhì)量為0（用6、公外表示）

【答案】（1）BC（2）2.33（3）生紇

k

【規(guī)范答題】（1）[1]AB.對托盤（包含盤內(nèi)祛碼），根據(jù)牛頓第二定律

mg—T=ma

對小車，根據(jù)牛頓第二定律

T=Ma

聯(lián)立可得

T="

ym'

1+——

M

為使托盤（包含盤內(nèi)祛碼）的重力近似等于小車所受合力，應(yīng)使托盤（包含盤內(nèi)祛碼）質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)

量，故A錯誤，B正確；

CD.為使托盤（包含盤內(nèi)祛碼）的重力近似等于小車所受合力，本實(shí)驗(yàn)需要平衡小車受到的摩擦力，則木

板應(yīng)該是傾斜的，同時，應(yīng)調(diào)節(jié)滑輪高度，使滑輪和小車間的細(xì)繩與木板平行，故C正確，D錯誤。

故選BCo

（2）[2]已知所用電源的頻率為50Hz,相鄰兩個計數(shù)點(diǎn)之間還有2個點(diǎn)跡未標(biāo)出，則相鄰時間間隔

3

T=—=0.06s

根據(jù)Ax=aT2可得

CD-AB=2aT2

解得

a=2.33m/s2

（3）[3]設(shè)總祛碼個數(shù)為N,對整體，根據(jù)牛頓第二定律

mg+nmGg=(M+m+NmQ)a

整理得

nmQg?mg

M+m+Nm0M+m+Nm0

結(jié)合圖像可知

鱉=b

MNm。

鱉—=k

M+m+Nm0

聯(lián)立解得

5.（2022?四川巴中?模擬預(yù)測）小何和小馮在課本實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行如圖所示的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)來驗(yàn)證牛頓運(yùn)動定律,

小車上固定一個盒子，盒子內(nèi)盛有砂子，砂桶的總質(zhì)量（包括桶以及桶內(nèi)砂子質(zhì)量）記為加小車的總質(zhì)

量（包括車、盒子及盒內(nèi)砂子質(zhì)量）記為在平衡摩擦力后:

砂子打點(diǎn)計時器

u

砂桶

他倆在質(zhì)量不變的情況下來驗(yàn)證加速度與合力成正比。從盒子中取出一些砂子，裝入砂桶中后稱量并記錄

砂桶的總重力7咫，將該力視為合力R對應(yīng)的加速度。則從打下的紙帶中計算得出。多次改變合力P的大

小，每次都會得到一個相應(yīng)的加速度。本次實(shí)驗(yàn)中，桶內(nèi)的砂子取自小車中，故系統(tǒng)的總質(zhì)量不變。以合

力P為橫軸，以加速度。為縱軸，畫出。一尸圖像。

（1）a—F圖像斜率的物理意義是

（2）你認(rèn)為把砂桶的總重力相g當(dāng)做合力廠是否合理?

答：（選填“合理”或“不合理”）本次實(shí)驗(yàn)中，是否應(yīng)該滿足這樣的條件？答：（選

填“是"或否'）；

（3）畫出。一廠圖像正確的是（）

【規(guī)范答題】（1）[1]由題意可知，M+加不變，機(jī)g視為合力尸，對整體

a=唾=1尸

M+mM+m

說明a—f■圖像斜率的物理意義是7T

（2）[2]⑶根據(jù)以上分析可知系統(tǒng)合外力大小為根g是合理的，不必滿足

（3）[4]由（1）可知，。一產(chǎn)圖像為正比例關(guān)系。

故選C。

6.（2022?黑龍江?佳木斯一中三模）為了探究加速度與合外力之間的關(guān)系，我校研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計了如圖

（a）所示的實(shí)驗(yàn)裝置。長木板固定在水平桌面上，力傳感器固定在豎直的墻上，光電計時器的光電門固定

在豎直支架上，繞過動滑輪的兩段繩處于水平（兩滑輪光滑且滑輪和繩質(zhì)量不計），懸掛的重物上固定一窄

遮光條?；瑝K質(zhì)量為重物和遮光條的總質(zhì)量為機(jī)?，F(xiàn)將滑塊拉到某一位置，靜止釋放滑塊，重物牽引

滑塊向左運(yùn)動，測量并記錄釋放時遮光條中心到光電門之間的距離x以及遮光條通過光電門時的遮光時間

加和力傳感器示數(shù)尸。多次改變重物和遮光條的質(zhì)量加，重復(fù)上述操作，并記錄多組相應(yīng)的傳感器示數(shù)尸

和At值。已知重力加速度為g。

（1）用20分度的游標(biāo)卡尺測量出遮光條的寬度d如圖（b）所示，d=mm；

02cm

IllilIlIlIl.lll.1llJ\\Il

llll|lIIfJIIIIIIIIlJ

01020

圖（b）

（2）為完成本次實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，保證重物質(zhì)量加遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于滑塊質(zhì)量V（填“需要，，或“不需要，，）；

（3）平衡摩擦力時懸掛合適重物，讓滑塊恰好勻速直線運(yùn)動，記錄力傳感器示數(shù)為與，則滑塊和桌面間的

摩擦力/=;

（4）改變重物和遮光條質(zhì)量，多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，記錄力傳感器示數(shù)/和遮光時間4,以《為橫坐標(biāo)，以尸

為縱坐標(biāo)畫出圖像，直線斜率為左，如圖所示，則滑塊質(zhì)量（用左，d,x表示）

【答案】（1）2.40（2）不需要

【規(guī)范答題】（1）口］2。分度的游標(biāo)卡尺的精確值為0.05mm,由圖中示數(shù)可得

d=2mm+8x0.05mm=2.40mm

（2）［2］本次實(shí)驗(yàn)繩子拉力可以用力傳感器測得，不需要保證重物質(zhì)量加遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于滑塊質(zhì)量V；

（3）⑶平衡摩擦力時懸掛合適重物，讓滑塊恰好勻速直線運(yùn)動，記錄力傳感器示數(shù)為工，根據(jù)受力平衡可

得

f=2F。

（4）［4］以滑塊為對象，根據(jù)牛頓第二定律可得

2F-f=Ma

可得

2F-f_2F-2F

Cl——0

MM

重物經(jīng)過光電門時的速度為

d

v重Nt

可知此時滑塊的速度為

1d

滑2重2/V

滑塊的位移為

x

/=萬

對滑塊，根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式可得

20r滑=琮-0

聯(lián)立可得

Md?1

/二y。

可知尸一*圖像的斜率為

Md2

k

8x

解得滑塊的質(zhì)量為

8kx

7.（2022?四川綿陽?一模）用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究“物體的加速度與質(zhì)量的關(guān)系”。完成實(shí)驗(yàn)，回答問

題：

（1）平衡摩擦。某同學(xué)的操作：將小車放在水平長木板上，繞過定滑輪掛上槽碼，把木板不帶滑輪的一端

慢慢墊高，直到小車由靜止開始緩慢移動為止。請指出此操作中一處不正確的做法，并簡要說明正確做法：

（2）獲取數(shù)據(jù)。正確平衡摩擦后，按住小車，在小車中放入祛碼，掛上槽碼，打開打點(diǎn)計時器電源，釋放

小車，得到一條帶有清晰點(diǎn)跡的紙帶；在保證小車和祛碼質(zhì)量之和遠(yuǎn)大于槽碼質(zhì)量條件下，改變小車中祛

碼的質(zhì)量，重復(fù)操作，得到多條紙帶。記下小車中的祛碼質(zhì)量加，利用紙帶測量計算小車加速度心如圖乙

是其中一條紙帶，A、3、C、。、E是計數(shù)點(diǎn)，相鄰兩個計數(shù)點(diǎn)間都有4個計時點(diǎn)沒有標(biāo)出，已知交流電頻

率為50Hz,則這條紙帶記錄小車的加速度大小為_________m/s2（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。

ABC

單位：cm

（3）處理數(shù)據(jù)得結(jié)論。以根為縱坐標(biāo)，以,為橫坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上作出小-工關(guān)系如圖丙。測得圖中直線

aa

的斜率為上在縱軸上的截距絕對值為6?；卮鹣铝袉栴}：

①小車受到的拉力為（用題中已知字母表示）。

②6值等于（選填序號）。

A.小車質(zhì)量B.槽碼質(zhì)量C.小車與祛碼質(zhì)量之和D.小車與槽碼質(zhì)量之和

③根據(jù)圖丙的圖像，（選填“可以”或“不可以”）認(rèn)為：拉力相同時，物體的加速度大小與物體的質(zhì)量

成反比。

【答案】（1）錯誤1,掛上槽碼；正確做法：不掛槽碼。錯誤2,慢慢墊高木板另一端，直到小車由靜止開

始緩慢移動為止。正確做法：不斷調(diào)節(jié)木板另一端，輕推小車后，小車帶動紙帶勻速下滑。（答對一處即

可）（2）0.63（3）kA可以

【規(guī)范答題】（1）[1]錯誤1,掛上槽碼；正確做法：不掛槽碼。

錯誤2,慢慢墊高木板另一端，直到小車由靜止開始緩慢移動為止。正確做法：不斷調(diào)節(jié)木板另一端，輕推

小車后，小車帶動紙帶勻速下滑。（答對一處即可）

（2）⑵相鄰兩個計數(shù)點(diǎn)間都有4個計時點(diǎn)沒有標(biāo)出，則T=0.1s,則加速度

（3）以小車以及內(nèi)部祛碼為研究對象，設(shè)小車受的拉力為F,則

F=（m+M）a

m=F----M

a

①⑶小車受到的拉力為上

②[4仍值等于小車質(zhì)量，故選A。

③⑸根據(jù)圖丙的圖像，可以認(rèn)為：拉力相同時，物體的加速度大小與物體的質(zhì)量成反比。

8.（2022?浙江溫州.一模）小明同學(xué)用如圖1所示的裝置“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”。他在實(shí)驗(yàn)中每次

改變小車的質(zhì)量后，都（選填“需要”或“不需要”）重新補(bǔ)償阻力。圖2是他在實(shí)驗(yàn)中得到的

一條紙帶，紙帶上4、B、C、D、E為計數(shù)點(diǎn)，相鄰計數(shù)點(diǎn)間的時間間隔為0.04s,由紙帶可知小車的加速

度大小為m/s2（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。由此可以判斷鉤碼質(zhì)量____________（選填“滿足”

或“不滿足”）本實(shí)驗(yàn)要求。

ABCDE

1皿山|甲即||||加|||電即||||皿血平川|,|而|||||叫皿||而|||||||||皿41|||呼叫皿4

0123456789101112

圖2

【答案】不需要2.4不滿足

【規(guī)范答題】［1］平衡摩擦是讓小車在不掛鉤碼時受力平衡，對小車受力分析有

mgsin8=jumgcos3

即滿足

tan8=〃

平衡摩擦的條件與小車的質(zhì)量無關(guān)，故改變小車質(zhì)量不需要重新平衡摩擦。

⑵根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的推理相鄰相等時間內(nèi)的位移差相等，為Ax=aT2,利用逐差法可知小車的加速度

大小為

x-xX-2X+X11.05-2X6.25+3.00_,,

a=qCFAC=-F----C~~-A=-------------；------xlIORI2m/s2=2.44m/s2

（2T）（2T）4x0.042

［3］設(shè)鉤碼質(zhì)量為加，小車質(zhì)量為M,對鉤碼和小車整體由牛頓第二定律

mg=^m+M^a

解得

”1=注一1=3.1

ma2.4

本實(shí)驗(yàn)認(rèn)為小車受到的繩子拉力近似等于鉤碼重力，需滿足鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，故不滿足本

實(shí)驗(yàn)的要求。

9.（2022?廣東?模擬預(yù)測）如圖所示，為探究“質(zhì)量一定時，物體的加速度與所受合外力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置。

長木板細(xì)線滑塊價措

輕滑輪\四次紙帶

單位：cm

//

除拉力傳感器打點(diǎn)計時器095.127.109.1311.09

托盤和祛碼

某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①用天平測量并記錄滑塊和拉力傳感器的總質(zhì)量M；

②調(diào)整長木板和滑輪，使長木板水平，細(xì)線與長木板平行；

③在托盤中放入適當(dāng)?shù)撵畲a，接通電源，釋放滑塊，記錄拉力傳感器的讀數(shù)E根據(jù)相對應(yīng)的紙帶，求出滑

塊的加速度。；

④多次改變托盤中祛碼的質(zhì)量，重復(fù)步驟③。

請按要求回答下列問題：

（1）圖是該同學(xué)實(shí)驗(yàn)得到的一條紙帶（兩計數(shù)點(diǎn)間還有四個點(diǎn)沒有畫出），已知打點(diǎn)計時器用的是頻率為

50Hz的（選填“直流電”或“交流電”），根據(jù)紙帶求出滑塊的加速度大小為_______m/s2（結(jié)果保留

三位有效數(shù)字）；

（2）該同學(xué)由實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，畫出如圖所示的尸一。圖線，圖線不通過原點(diǎn)的原因是;

（3）該實(shí)驗(yàn)還可測量滑塊與長木板之間的動摩擦因數(shù)，其值可用V、e、g表示為〃=（其中M

為滑塊和拉力傳感器的總質(zhì)量，見為圖中的縱截距，g為重力加速度），與真實(shí)值相比，測得的動摩擦因數(shù)

（選填“偏大”或“偏小”）。

【答案】（1）交流電2.00（2）未平衡摩擦力（3）今偏大

【規(guī)范答題】（1）[1]打點(diǎn)計時器用的是交流電。

[2]利用逐差法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得

（%+%