實(shí)驗(yàn)四探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系

夯三雙星

基礎(chǔ)梳理

1.實(shí)驗(yàn)原理

(1)保持質(zhì)量不變，探究加速度跟合外力的關(guān)系.

(2)保持合外力不變，探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系.

(3)作出a-尸圖像和圖像，確定a與尺)的關(guān)系.

m

2.實(shí)驗(yàn)器材

小車、槽碼、細(xì)繩、一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板、墊木、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、學(xué)生電源、導(dǎo)線、紙帶、天平、

刻度尺、坐標(biāo)紙.

3.實(shí)驗(yàn)過(guò)程

(1)測(cè)量：用天平測(cè)量槽碼的質(zhì)量，和小車的質(zhì)量以

(2)安裝：按照如圖所示裝置把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，注意不要把懸掛槽碼的細(xì)繩系在小車上(即不給

小車牽引力).

紙帶

噢

力墊木

一端有小車打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

槽碼內(nèi)定滑輪

的長(zhǎng)木板I實(shí)驗(yàn)臺(tái)

(3)補(bǔ)償阻力：在長(zhǎng)木板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槽碼通過(guò)細(xì)繩繞過(guò)定滑輪系于小車上，先接通電源，后釋放小車，斷開電

源，取下紙帶，編號(hào)碼.

②保持小車的質(zhì)量/不變，改變槽碼的質(zhì)量,，重復(fù)步驟①.

③在每條紙帶上選取一段比較理想的部分，計(jì)算加速度a.

④描點(diǎn)作圖，作干尸的圖像.

⑤保持槽碼的質(zhì)量〃不變，改變小車質(zhì)量必，重復(fù)步驟①和③，作/圖像.

4.數(shù)據(jù)處理

(1)利用逐差法或「大圖像法求a.

(2)以a為縱坐標(biāo)，尸為橫坐標(biāo)，描點(diǎn)、畫線，如果該線為過(guò)原點(diǎn)的直線，說(shuō)明a與尸成正比.

(3)以a為縱坐標(biāo)，，為橫坐標(biāo)，描點(diǎn)、畫線，如果該線為過(guò)原點(diǎn)的直線，就能判定a與加成反比.

m

5.注意事項(xiàng)

(1)開始實(shí)驗(yàn)前首先補(bǔ)償阻力：適當(dāng)墊高木板不帶定滑輪的一端，使小車的重力沿斜面方向的分

力正好補(bǔ)償小車和紙帶受到的阻力.在補(bǔ)償阻力時(shí)，不要把懸掛槽碼的細(xì)繩系在小車上，讓小車?yán)?/p>

著穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶勻速運(yùn)動(dòng).

(2)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不用重復(fù)補(bǔ)償阻力.

(3)實(shí)驗(yàn)必須保證的條件：勿》辦.

(4)一先一后一按：改變拉力或小車質(zhì)量后，每次開始時(shí)小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并應(yīng)

先接通電源，后釋放小車，且應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前按住小車.

6.誤差分析

(1)實(shí)驗(yàn)原理不完善：本實(shí)驗(yàn)用槽碼的總重力必'g代替小車的拉力，而實(shí)際上小車所受的拉力要

小于槽碼的總重力.

(2)補(bǔ)償阻力不準(zhǔn)確、質(zhì)量測(cè)量不準(zhǔn)確、計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離測(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.

素養(yǎng)發(fā)展

考點(diǎn)u教材原型實(shí)驗(yàn)

gT(2023?南京六校聯(lián)考)小華用如圖甲所示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系.

紙帶［點(diǎn)］胃器纖細(xì)線

長(zhǎng)趣實(shí)驗(yàn)藁髭碼I----------------------------------,

I?????????????????\

甲乙

(1)電火花計(jì)時(shí)器工作時(shí)應(yīng)使用220V(填“8V”或“220V”)交流電源.

解析：電火花計(jì)時(shí)器工作時(shí)應(yīng)使用220V交流電源.

(2)用墊塊將木板左端墊高，以補(bǔ)償打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)小車的阻力及其他阻力.在不掛托盤的情況下，

打出如圖乙所示的紙帶(從左向右打點(diǎn))，則應(yīng)該將墊塊向左(填“左”或“右”)移動(dòng).

解析：根據(jù)紙帶可知小車做加速運(yùn)動(dòng)，則重力沿斜面的分量大于摩擦阻力，所以要減小傾角，則墊

木應(yīng)向左移動(dòng).

(3)如圖丙所示是實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶，0、4B、C、D、E、尸為連續(xù)選取的7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰

兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出，則小車在E點(diǎn)的瞬時(shí)速度大小為1.1m/s,運(yùn)動(dòng)的加速度大小為

2.0m/s“計(jì)算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字,所用電源頻率f=50Hz).

上(?Z)L

cm

2.003.966.027.9810.0111.99

丙

解析：相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出，則相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間時(shí)間間隔T=0.1s

6點(diǎn)的瞬時(shí)速度大小等于加'之間的平均速度為

x*(11.99+10.01)X10-2,.,,

=

VE-?z_nm/s1.1m/s

乙/u.乙

根據(jù)逐差法可得加速度為

Xcp-Xoc(11.99+10.01+7.98-6.02-3.96-2.00)XIO-2,

a=9.=gw。~pm/sz2=2.0m/s.2

(4)小車質(zhì)量一定，研究加速度與力的關(guān)系時(shí)，小華根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)作出年尸圖像，如圖所示.發(fā)

現(xiàn)圖像既不過(guò)原點(diǎn)，末端又發(fā)生了彎曲，可能的原因是C.

A.沒有補(bǔ)償阻力，且小車質(zhì)量較大

B.補(bǔ)償阻力時(shí)，木板的傾斜角度過(guò)大，且托盤和祛碼的質(zhì)量較大

C.補(bǔ)償阻力時(shí)，木板的傾斜角度過(guò)小，且托盤和祛碼的質(zhì)量較大

D.補(bǔ)償阻力時(shí)，木板的傾斜角度過(guò)小，且小車質(zhì)量較大

解析：圖像不過(guò)原點(diǎn)的可能原因是：未平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠；圖像末端發(fā)生彎曲的可能原

因是：托盤和祛碼的質(zhì)量過(guò)大，未保證小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于所掛托盤和祛碼的總質(zhì)量，故選C.

考點(diǎn)日創(chuàng)新拓展實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)裝置圖創(chuàng)新/改進(jìn)點(diǎn)

(1)實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)：系統(tǒng)總質(zhì)量不變化，改變拉

力得到若干組數(shù)據(jù)

32___________

，」，"，，,_________...._也

(2)用傳感器記錄小車的時(shí)間大與位移x,直接繪

長(zhǎng)木板T

制xt圖像

(3)利用牛頓第二定律求解實(shí)驗(yàn)中的某些參量，確

定某些規(guī)律

(1)用傳感器與計(jì)算機(jī)相連，直接得出小車的加速

位移傳感器位移傳感器

(發(fā)射器)白(接收―.度

P——U小車廣1

1軌道

己鉤碼(2)圖像法處理數(shù)據(jù)時(shí)，用鉤碼的質(zhì)量加代替合力

F,即用物圖像代替a戶圖像

(1)用光電門代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，遮光條結(jié)合光電門

測(cè)得物塊的初速度和末速度，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出加

光電“光電門

速度

IIM

(2)結(jié)合牛頓第二定律，該裝置可以測(cè)出動(dòng)摩擦因

數(shù)

打㈣弋父y福黃測(cè)力計(jì)彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量小車所受的拉力，鉤碼的質(zhì)量不需

1&

要遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量，更無(wú)須測(cè)鉤碼的質(zhì)量

(1)氣墊導(dǎo)軌代替長(zhǎng)木板，無(wú)須平衡摩擦力

(2)力傳感器測(cè)量滑塊所受的拉力，鉤碼的質(zhì)量不

需要遠(yuǎn)小于滑塊質(zhì)量，更無(wú)須測(cè)鉤碼的質(zhì)量

欺(3)用光電門代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，遮光條結(jié)合光電門

構(gòu)瑪JpjKjSa?WKR1連氣溫

測(cè)得滑塊的末速度，由刻度尺讀出遮光條中心初始

位置與光電門之間的距離，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出加速

度

國(guó)眥(2024?高郵期初學(xué)情調(diào)研)在“探究加速度與力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲

所示的實(shí)驗(yàn)裝置.在調(diào)節(jié)桌面水平后，利用力傳感器來(lái)測(cè)量細(xì)線拉力.

、

(―K板

沙和沙桶音uU=

甲

(1)為探究加速度與力的關(guān)系，下列實(shí)驗(yàn)操作中正確的是」

A.選用電火花計(jì)時(shí)器比選用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器實(shí)驗(yàn)誤差會(huì)更小

B.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，沙和沙桶的質(zhì)量可以約等于小車的質(zhì)量

C.力傳感器的示數(shù)即小車所受合外力的大小

D.先用手將小車按在圖示位置，然后先接通電源，再釋放小車

解析：電火花計(jì)時(shí)器對(duì)紙帶的阻力較小，實(shí)驗(yàn)誤差較小，A正確；傳感器可測(cè)出小車所受拉力，對(duì)

沙和沙桶的質(zhì)量沒有要求，B正確；傳感器示數(shù)的2倍減去摩擦阻力等于小車所受合力，C錯(cuò)誤；小車

應(yīng)該在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置釋放，D錯(cuò)誤.

(2)該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中得到一條紙帶如圖乙所示，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間有4個(gè)點(diǎn)未畫出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接

交流電源的頻率為50Hz,小車的加速度大小為2.4m/s"結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).

OABCD(

g.61——9.6IfI------]----單-位--：-c-m-H

F18.01.

r28.81『

乙

解析：相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為7=5xJ;s=0.1s

50

,.,,,、士七、[28.81—9.61—9.61..

小車的加速度為a=-----.-----X102-m/s22^2.4m/s22.

4vXnU.112

(3)該同學(xué)在小車內(nèi)放置一質(zhì)量為圓的祛碼，多次改變沙的質(zhì)量，通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到多組分?jǐn)?shù)據(jù),

2

并利用測(cè)量數(shù)據(jù)畫出W尸圖像，已知圖線的斜率大小為左，則小車的質(zhì)量為彳一打(用大磁表示).

解析：根據(jù)2F—f=(勿+加)a

干2Ff

D1十此加十必

2

則“=^—

"十勿)

2

小車質(zhì)量為m=--mo.

k

(4)該同學(xué)用圖丙所示裝置完成“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，可通過(guò)位移的測(cè)量來(lái)代

替加速度的測(cè)量，畔啖使用這種方法需要滿足兩小車

丙

A.所受拉力相同

B.運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同

C.小車質(zhì)量相等

解析：根據(jù)x=(a巴由題意可知，需滿足運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，故選B.

(5)在利用圖甲裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，是否需要進(jìn)行阻力補(bǔ)償？如果需要，請(qǐng)說(shuō)明如何操作？如果不

需要，請(qǐng)說(shuō)明理由？需要.不掛沙和沙桶的情況下，將長(zhǎng)木板遠(yuǎn)離定滑輪的一端適當(dāng)墊高，輕推小

車，若打出紙帶的點(diǎn)跡間距幾乎相等，說(shuō)明阻力補(bǔ)償?shù)轿?

解析：需要補(bǔ)償摩擦力.不掛沙和沙桶的情況下，將長(zhǎng)木板遠(yuǎn)離定滑輪的一端適當(dāng)墊高，輕推小

車，若打出紙帶的點(diǎn)跡間距幾乎相等，說(shuō)明阻力補(bǔ)償?shù)轿?

囪圖(2023?無(wú)錫常鎮(zhèn)調(diào)研一)某實(shí)驗(yàn)小組用如圖甲所示的裝置測(cè)量木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)

甲

實(shí)驗(yàn)操作步驟如下：

①取若干個(gè)完全相同的鉤碼，將部分鉤碼懸掛在細(xì)線下，剩余的鉤碼放在木塊凹槽中，記錄懸掛

鉤碼的個(gè)數(shù)〃

②保持長(zhǎng)木板水平，釋放木塊后打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出紙帶.

③將木塊凹槽中的鉤碼逐個(gè)添加到細(xì)線下端，重復(fù)多次打出紙帶.

(1)如圖乙所示，用刻度尺測(cè)量紙帶上點(diǎn)的位置，其第4點(diǎn)讀數(shù)為10.30cm.

5i2345

\??????X

||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||

910111213cm

乙

解析：刻度尺的分度值為0.1cm,需要估讀到分度值的下一位，第4點(diǎn)讀數(shù)為10.30cm.

(2)已知打點(diǎn)周期7=0.02s,第5點(diǎn)的瞬時(shí)速度為0.85m/s.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

解析：根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該過(guò)程平均速度可得匹=條曳占得”

Z1ZAU.UZ

XIO_2m/s=0.85m/s.

(3)測(cè)得懸掛鉤碼數(shù)A與相應(yīng)的加速度a如下表，請(qǐng)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖丙中作出年〃圖像.已知

當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭取9.8m/s\由圖線可求得木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù).(結(jié)果保留兩

位有效數(shù)字)

a/(m?s-2)0.601.301.962.623.30

〃/個(gè)678910

解析：根據(jù)表中數(shù)據(jù)作出田〃圖像如圖所示

設(shè)每個(gè)鉤碼的質(zhì)量為山，所有鉤碼質(zhì)量的之和為弘木塊質(zhì)量為如當(dāng)細(xì)線下端掛有A個(gè)鉤碼時(shí),

對(duì)這〃個(gè)鉤碼，根據(jù)牛頓第二定律有"陪一T=zM/a,對(duì)小車及剩余鉤碼，根據(jù)牛頓第二定律有T一口(M

a="虱Dn-Ng,根據(jù)圖像可得-〃g=-3.4,解得“心

+m,—nni)g=a,聯(lián)立解得

0.35.

(4)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)木板未調(diào)節(jié)水平,右端偏高，考慮到此因素的影響，〃的測(cè)量值小于(填“大

于”“小于”或“等于")真實(shí)值.

解析：實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)木板未調(diào)節(jié)水平，右端偏高，設(shè)木板與水平面夾角為心根據(jù)(3)分析，縱軸截

bb

距為〃geos』b,則廣二若仍按照〃q計(jì)算，則〃的測(cè)量值小于真實(shí)值.

他堂內(nèi)化

1.(2024?常州高三上期中)某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)測(cè)量木塊與平板間的動(dòng)摩

擦因數(shù)，其中平板的傾角個(gè)可調(diào).

(1)通過(guò)紙帶打點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：

A.測(cè)量完畢，關(guān)閉電源，取下紙帶

B.接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后放開木塊

C.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在平板上，將木塊尾部與紙帶相連，使紙帶穿過(guò)限位孔

D.將木塊靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

上述實(shí)驗(yàn)步驟的正確順序是：CDBA(填字母).

解析：實(shí)驗(yàn)時(shí)首先要把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在平板上，將木塊尾部與紙帶相連，使紙帶穿過(guò)限位孔；將

木塊靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后放開木塊，測(cè)量完畢，關(guān)閉電源，取下紙

帶.因此實(shí)驗(yàn)步驟的正確順序是CDBA.

(2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50Hz,如圖乙所示的是用學(xué)生尺量出的紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的間

距.根據(jù)紙帶求出木塊的加速度a=1.6m/s；(保留兩位有效數(shù)字)

?1??????2????3???

“川|||||||||川川甲川|川||川|||巾||川||川|||||川|||川||川,1川川||||叩川|川|||川||川|川￥川|川||||||||叫川|||川“叫叫川||川中川|川||I

1345678910II12131415161718192。|

乙

解析：根據(jù)圖中紙帶可知，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為7=5X0.02s=0.1s

,,o—.,?.,,,、士△x(15.70—9.00)—(9.00—3.90)_

卞艮據(jù)△x=37可將木塊的力口速度為-=個(gè)=Q_pX102m/s2—1.6m/s2.

(3)若重力加速度g=9.8m/s2,測(cè)出斜面的傾角0,查表知sin。=0.60,cos夕=0.80,若木

塊的質(zhì)量為處則木塊與平板間的動(dòng)摩擦因數(shù)4=0.55.(保留兩位有效數(shù)字)

解析：根據(jù)牛頓第二定律可得

mgsin。一Limgcos0=ma

左力/口gsin0—a9.8X0.6—1.6

觸得“=gcoso=-9.8X0.8—^0'55'

(4)設(shè)想利用圖甲裝置驗(yàn)證牛頓第二定律，實(shí)驗(yàn)時(shí)可通過(guò)改變平板的傾角。，驗(yàn)證質(zhì)量一定

時(shí)加速度與力的關(guān)系；驗(yàn)證力一定時(shí)加速度與質(zhì)量的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)保持力(gsin9一口gcos

。)不變.(請(qǐng)?zhí)钭帜副磉_(dá)式)

解析：探究牛頓第二定律采取的是控制變量法，驗(yàn)證質(zhì)量一定時(shí)，加速度與力成正比的關(guān)系，通過(guò)

改變平板的傾角6來(lái)改變合外力.

驗(yàn)證力一定時(shí)，加速度與質(zhì)量成反比的關(guān)系，由于滑塊下滑加速的力是由重力沿斜面向下的分力

和摩擦力提供，所以要保證向下的合力不變，應(yīng)該使R(gsin9-ngcosG不變.

配套精練

1.(2024?泰州中學(xué)期初)在探究物體質(zhì)量一定時(shí)加速度與力的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，小明同學(xué)做了如圖

甲所示的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，在調(diào)節(jié)桌面水平后，添加了力傳感器來(lái)測(cè)細(xì)線的拉力.

甲

(1)若用10分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量某物體的寬度4如圖所示，則寬度為4.7mm.

I2

I,1I,IIIIIIIIIII

I|1IfI|cm

510

解析：由題圖可知第7條刻度線與主尺刻度線對(duì)齊，游標(biāo)卡尺讀數(shù)為11.0mm-7X0.9mm=4.7

mm.

(2)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的操作，下列說(shuō)法中正確的是B.

A.必須用天平測(cè)出沙和沙桶的質(zhì)量

B.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)記錄拉力傳感器的示數(shù)

C.選用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器比選用電火花計(jì)時(shí)器實(shí)驗(yàn)誤差小

D.為減小誤差，實(shí)驗(yàn)中一定要保證沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量

解析：小車受到的拉力可由拉力傳感器測(cè)出來(lái)，不需要用天平測(cè)出沙和沙桶的質(zhì)量，故A錯(cuò)誤；

為充分利用紙帶，小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，應(yīng)先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時(shí)記錄傳感器

的示數(shù)，故B正確；使用電火花計(jì)時(shí)器時(shí)由于摩擦力較小，故實(shí)驗(yàn)誤差較小，故C錯(cuò)誤；小車受到的

拉力可以由拉力傳感器測(cè)出，實(shí)驗(yàn)中不需要保證沙和沙桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，故D錯(cuò)誤.

(3)實(shí)驗(yàn)得到如圖乙所示的紙帶，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源的頻率為50Hz,相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)

之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出，由圖中的數(shù)據(jù)可知，小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小是2.40m/s"計(jì)算結(jié)果保留三

位有效數(shù)字).

OABCD(

——----------P―—H

§.6。9.61單位:cm

.18.01r

.28.81「

乙

解析：根據(jù)題意可知，紙帶上相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔7=5X0.02s=0.1s,根據(jù)Ax=為7S可得

XBDXOB.o

ch=4,2.40m/s.

(4)由實(shí)驗(yàn)得到小車的加速度a與力傳感器示數(shù)尸的關(guān)系如圖丙所示，則小車與軌道的滑動(dòng)摩擦

力Ft=1.0N.

丙

解析：根據(jù)牛頓第二定律可知26一片=儂，結(jié)合題圖丙解得片=1.0N.

(5)小明同學(xué)不斷增加沙子質(zhì)量重復(fù)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)小車的加速度最后會(huì)趨近于某一數(shù)值，從理論上

分析可知，該數(shù)值應(yīng)為4.9m/s?(取g=9.8m/s2).

解析：根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知小車的加速度是沙和沙桶加速度的：，而沙和沙桶的加速度最大為重力加

速度，即可判斷小車的最大加速度為，=1^=4.9m/s2.

2.(2023?淮陰中學(xué))某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖甲所示的裝置來(lái)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系.將裝

有力傳感器的小車放置在水平長(zhǎng)木板上.沙和沙桶的總質(zhì)量為仍，小車和小車中祛碼的總質(zhì)量為nk,

重力加速度為g.

光滑小輪力傳感器「打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

鼠長(zhǎng)木板

甲

1234單位：cm6

卜3.52+3.68+~184~4-4X)041

乙

(1)本實(shí)驗(yàn)主要應(yīng)用的方法是D.

A.類比法B.假設(shè)法

C.理想實(shí)驗(yàn)法D.控制變量法

解析：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，采用了控制變量法，故D正確，A、B、C錯(cuò)誤.

(2)關(guān)于實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法中正確的是C.

A.實(shí)驗(yàn)時(shí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)先釋放小車，后接通電源

B.本實(shí)驗(yàn)牽引小車的細(xì)繩與長(zhǎng)木板可以不平行

C.在用圖像探究加速度與質(zhì)量關(guān)系時(shí)，應(yīng)作」圖像

Hh

D.該實(shí)驗(yàn)必須用天平測(cè)出細(xì)沙和小桶的總質(zhì)量

解析：實(shí)驗(yàn)時(shí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)先接通電源，再釋放小車，故A錯(cuò)誤；牽引小車的細(xì)繩與長(zhǎng)木板

不平行，在小車運(yùn)動(dòng)過(guò)程，對(duì)小車的拉力會(huì)發(fā)生變化，加速度會(huì)發(fā)生變化，故B錯(cuò)誤；根據(jù)牛頓第二定

F1

律尸=儂，則有。=京在用圖像探究加速度與質(zhì)量關(guān)系時(shí)，應(yīng)作小裝圖像，圖像是一條直線，故C正

確；該實(shí)驗(yàn)對(duì)小車的拉力可由力傳感器測(cè)得，無(wú)須用天平測(cè)出細(xì)沙和小桶的總質(zhì)量，故D錯(cuò)誤.

(3)接通頻率為50Hz的交流電源，釋放小車，打出如圖乙所示的紙帶.從比較清晰的點(diǎn)起每5

個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離，則由紙帶求出打3計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)的速度73=0.376m/s,

小車加速度的大小為a=0.160m/s2.(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)

丙

解析：相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為

55

方=57=丁=177s=0.1s

I50

勻變速直線運(yùn)動(dòng)某段中間時(shí)刻的速度等于該段的平均速度，則打3計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)的速度為

生+毛,

%=-r-=0.376m/s

乙L

根據(jù)逐差法可知小車的加速度為

(四+苞)一(天+生)，2

a=----------------=0.160m/s.

(4)若該實(shí)驗(yàn)小組將平衡摩擦力方法進(jìn)行改變，緩慢向小桶中加入細(xì)沙，直到小車剛開始運(yùn)動(dòng)為

止，記下傳感器的示數(shù)品再將小車放回原處并按住，繼續(xù)向小桶中加入細(xì)沙，記下傳感器的示數(shù)心

釋放小車，記錄小車運(yùn)動(dòng)時(shí)傳感器的示數(shù)凡改變小桶中沙的重力，多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)獲得多組數(shù)據(jù)，描繪

小車加速度a與尸的關(guān)系如圖丙所示.圖像中產(chǎn)是實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的D.

A.RB.4

C.Fi—7*oD.F2—F。

解析：緩慢向小桶中加入細(xì)沙，直到小車剛開始運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平衡條件有勺代,

小車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中傳感器的示數(shù)為從根據(jù)牛頓第二定律有

F—Fi~f=Fi—Fo=ma,

所以圖像中尸是實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的人一入，故D正確.

3.(2024?南通期初質(zhì)量監(jiān)測(cè))在水平桌面上安裝有如圖甲所示的裝置，用來(lái)測(cè)物塊與長(zhǎng)木板間的

動(dòng)摩擦因數(shù).光電門固定在豎直墻壁上6點(diǎn)，在豎直墻壁上標(biāo)記釋放時(shí)遮光片的中心位置4

(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)量出遮光條的寬度，如圖乙所示，遮光條的寬度d=2.9mm.

01020mm

I1丫11J中||||II1IIiiIIII

0510

乙

解析：10分度游標(biāo)卡尺讀數(shù)為2mm+0.1X9mm=2.9mm.

(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)下列必要的操作是C

A.用天平測(cè)出重物和遮光條的總質(zhì)量

B.將長(zhǎng)木板左側(cè)略微墊高來(lái)補(bǔ)償阻力

C.調(diào)整滑輪和力傳感器的位置，使繩子與桌面平行

D.實(shí)驗(yàn)中要保持重物和遮光條的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于物塊的質(zhì)量

解析：重物和遮光條的質(zhì)量用不到，沒必要測(cè)量，故A錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菧y(cè)動(dòng)摩擦因數(shù)，所以不需

要平衡摩擦力，故B錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)時(shí)要求繩的拉力平行水平桌面，故需要調(diào)整滑輪和力傳感器的位置，

使繩子與桌面平行，故C正確；實(shí)驗(yàn)中繩的拉力可以用力傳感器測(cè)出，所以實(shí)驗(yàn)中不需要保持重物和

遮光條的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于物塊的質(zhì)量，故D錯(cuò)誤.

（3）按圖甲組裝好器材后，從靜止釋放重物，若重物的加速度大小為％則物塊的加速度大小為

a

—2—'

解析：由于動(dòng)滑輪作用，重物的位移是物塊的位移2倍，由得物塊的加速度是重物一半,

故為■!

（4）實(shí)驗(yàn)中利用遮光條通過(guò)光電門的平均速度，進(jìn)而求出重物運(yùn)動(dòng)的加速度大小，該方法求得的

加速度大小與重物真實(shí)的加速度大小相比偏?。ㄌ睢捌蟆薄跋嗟取被颉捌　保?

解析：遮光條過(guò)光電門的速度為平均速度，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得，平均速度恰好等于

時(shí)間中點(diǎn)的速度，小于位移中點(diǎn)的速度，故求得的加速度大小小于重物真實(shí)的加速度大小.

（5）更換重物多次實(shí)驗(yàn)，記錄每次實(shí)驗(yàn)中力傳感器的示數(shù)尸及遮光時(shí)間力，在