第三章運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系

第16課時(shí)實(shí)驗(yàn)四：探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系

"IS"'

!考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)技能儲(chǔ)備............................................................1

\1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?......................................................................1

\2.實(shí)驗(yàn)原理.......................................................................2

\3.實(shí)驗(yàn)器材.......................................................................2

\4.實(shí)驗(yàn)過程.......................................................................2

\5.數(shù)據(jù)處理.......................................................................2

\6.注意事項(xiàng).......................................................................3

\7.誤差分析.......................................................................3

\考點(diǎn)二探索創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)............................................................5

I

\【限時(shí)訓(xùn)練】（限時(shí)：50分鐘）....................................................8

【考情分析?探規(guī)律】

知識(shí)點(diǎn)年份涉及試卷及題號(hào)

考

2021海南卷

情

動(dòng)力學(xué)中的連接體和臨2022山東卷?13

分

界、極值問題

2023北京卷?6

析

2024浙江1月選考?161

試跳水、蹦床、蹦極、火箭發(fā)射、無人機(jī)、跳傘運(yùn)動(dòng)、電梯

生活實(shí)踐類

內(nèi)的超重及失重

題

情傳送帶模型，板塊模型，探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，

學(xué)習(xí)探究類

測量動(dòng)摩擦因數(shù)

境

【知識(shí)梳理】

考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)技能儲(chǔ)備

L實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

⑴學(xué)會(huì)用控制變量法研究物理量之間的關(guān)系。

(2)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。

(3)掌握利用圖像處理數(shù)據(jù)的方法。

2.實(shí)驗(yàn)原理

⑴保持質(zhì)量不變，探究加速度與合外力的關(guān)系。

⑵保持合外力不變，探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系。

(3)作出a—F圖像和a—3圖像,確定。與尸、機(jī)的關(guān)系。

3.實(shí)驗(yàn)器材

小車、槽碼、細(xì)繩、一端附有定滑輪的長木板、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)紙等。

4.實(shí)驗(yàn)過程

⑴測量：用天平測量槽碼的質(zhì)量M和小車的質(zhì)量m。

(2)安裝：按照如圖所示裝置把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，只是不把懸掛槽碼的細(xì)繩系在小車上

(即不給小車牽引力)。

(3)平衡阻力：在長木板不帶定滑輪的一端下面墊上墊木，使小車能勻速下滑。

(4)操作：①槽碼通過細(xì)繩繞過定滑輪系于小車上，先接通電源后放開小車,斷開電

源，取下紙帶，編上號(hào)碼。

②保持小車的質(zhì)量機(jī)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。一尸圖像。

⑤保持槽碼的質(zhì)量“不變，改變小車質(zhì)量加，重復(fù)步驟①和③，作a一工圖像。

m

5.數(shù)據(jù)處理

(1)利用逐差法或v-t圖像法求a。

(2)以。為縱坐標(biāo)，尸為橫坐標(biāo)，描點(diǎn)、畫線，如果該線為過原點(diǎn)的直線，說明。與產(chǎn)

成正比。

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

m

與機(jī)成反比。

6.注意事項(xiàng)

(1)開始實(shí)驗(yàn)前首先平衡阻力：適當(dāng)墊高木板不帶定滑輪的一端，使小車的重力沿斜面

方向的分力正好平衡小車和紙帶受到的阻力。在平衡阻力時(shí)，不要把懸掛槽碼的細(xì)繩

系在小車上，讓小車?yán)┻^打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶勻速運(yùn)動(dòng)。

(2)實(shí)驗(yàn)過程中不用重復(fù)平衡阻力。

(3)實(shí)驗(yàn)必須保證的條件：m?m'o

(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)在小車碰到滑輪前按住小車。

7.誤差分析

⑴實(shí)驗(yàn)原理不完善：本實(shí)驗(yàn)用槽碼的總重力代替小車的拉力，而實(shí)際上小車所受的拉

力要小于槽碼的總重力。

(2)平衡阻力不準(zhǔn)確、質(zhì)量測量不準(zhǔn)確、計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離測量不準(zhǔn)確、紙帶和細(xì)繩不嚴(yán)格

與木板平行都會(huì)引起誤差。

【小試牛刀】

【典例】1.(2025?山東煙臺(tái)市?？?用如圖甲所示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)

系。

(1)除了圖中所給器材以及交流電源和導(dǎo)線外，在下列器材中，還必須使用的兩種器

材是(選填正確選項(xiàng)的字母)。

A.秒表B.天平(含祛碼)

C.彈簧測力計(jì)D.刻度尺

(2)實(shí)驗(yàn)前平衡阻力的做法是：把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，先不掛沙桶，將小車放在木板

上，后面固定一條紙帶，紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。用墊塊把木板不帶滑輪一端墊高，

:接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，讓小車以一定初速度沿木板向下運(yùn)動(dòng)，并不斷調(diào)節(jié)木板的傾斜

\度，直到小車拖動(dòng)紙帶沿木板做運(yùn)動(dòng)。

\(3)為使沙桶和沙的總重力在數(shù)值上近似等于小車運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的拉力，需滿足的條件

\是沙桶及沙的總質(zhì)量_______小車的總質(zhì)量。(選填“遠(yuǎn)大于”“遠(yuǎn)小于”或“近似

\等于”)

|(4)實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶的一部分如圖乙所示。紙帶上標(biāo)出了連續(xù)的3個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)

\A.B、C,相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)沒有標(biāo)出。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在頻率為50Hz的

I

I交流電源上。則打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打3點(diǎn)時(shí)，小車的速度②=m/so多測幾個(gè)點(diǎn)的速

|度作出。一7圖像，就可以算出小車的加速度。

)....?...........&.............￡....(

(34567861011121314cmi5)

乙

!(5)為探究加速度和力的關(guān)系，要保證的總質(zhì)量不變，改變沙桶內(nèi)沙的質(zhì)

'量，重復(fù)做幾次實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來研究加速度和力的關(guān)系。

!(6)在探究加速度與力的關(guān)系時(shí)，該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的“一廠圖像如圖丙所

I示，發(fā)現(xiàn)該圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)且BC段明顯偏離直線，分析其產(chǎn)生的原因，下列

?說法正確的是o

\A.不通過坐標(biāo)原點(diǎn)可能是因?yàn)槠胶庾枇Σ蛔?/p>

IB.不通過坐標(biāo)原點(diǎn)可能是因?yàn)槠胶庾枇^度

I

'C.圖線3c段彎曲可能是沙桶及沙的總質(zhì)量未滿足遠(yuǎn)小于小車總質(zhì)量的條件

I

\D.圖線3c段彎曲可能是沙桶及沙的總質(zhì)量未滿足遠(yuǎn)大于小車總質(zhì)量的條件

|(7)在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，要保證沙和沙桶的質(zhì)量不變。若沙和沙桶的質(zhì)量

"〃與小車的總質(zhì)量M間的關(guān)系不滿足第(3)問中的條件，且已正確平衡阻力，由實(shí)

|驗(yàn)數(shù)據(jù)作出。一｝圖線，則圖線應(yīng)如圖中的所示(選填正確選項(xiàng)的字

\母)。

AB

—

a

/-L-

_M+m

00

CD

j【答案】(1)BD(2)勻速直線(3)遠(yuǎn)小于

\(4)0.44(5)小車(6)AC(7)C

【解析】(1)利用天平測量質(zhì)量，利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可以計(jì)時(shí)，打出的紙帶需測量長度求

\加速度，所以需要天平和刻度尺，A、C錯(cuò)誤，B、D正確。

j(2)平衡阻力時(shí)應(yīng)使小車拖動(dòng)紙帶在木板上做勻速直線運(yùn)動(dòng)。

|(3)為了使沙桶及沙的重力在數(shù)值上近似等于小車運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的拉力，需要使沙桶及沙

\的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量。

\(4)由某段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該段時(shí)間運(yùn)動(dòng)過程的平均速度，可得

AC(13.30-4.50)xl0-2/八一,

iVB=—=-------------m/s=0.44m/So

j2T0.2

j(5)探究加速度與力的關(guān)系時(shí)，需要保持小車的總質(zhì)量不變。

i(6)從題圖丙可以看出，圖像不過原點(diǎn)，即當(dāng)尸為某一值時(shí)，但加速度卻為零，所以是

\未平衡阻力或平衡阻力不足，故A正確，B錯(cuò)誤；隨著拉力尸增大(即沙桶及沙的重力

\增大)，已經(jīng)不滿足沙桶及沙的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車總質(zhì)量的條件，造成3c段鸞曲，故

!C正確，D錯(cuò)誤。

\(7)在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，由于平衡了阻力，所以圖像過原點(diǎn)，且分別對(duì)小車

i

\和沙桶及沙受力分析，由牛頓第二定律可得"陪一瓦=7也,Fr=Ma,聯(lián)立解得mg=

\(M+m)a,整理得,因?yàn)楸ＷC了沙和沙桶的質(zhì)量不變，所以由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出a

\一士圖線，不會(huì)發(fā)生彎曲，故選C。

M+m

考點(diǎn)二探索創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

【典例】1.如圖甲所示，某實(shí)驗(yàn)小組利用驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)裝置測定物塊與

木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)，實(shí)驗(yàn)裝置正確安裝后，調(diào)節(jié)木板及物塊右側(cè)兩段細(xì)繩水

平。實(shí)驗(yàn)開始時(shí)在沙桶中放入適量的細(xì)沙，物塊做加速運(yùn)動(dòng)，打出的紙帶如圖乙所

示，已知所用交流電源的頻率為50Hz,重力加速度大小為g。

i(1)本實(shí)驗(yàn)中，沙和沙桶的質(zhì)量________(選填“需要”或“不需要”)遠(yuǎn)小于物塊的

\質(zhì)量；

|(2)已讀出彈簧測力計(jì)的示數(shù)為凡為進(jìn)一步測量動(dòng)摩擦因數(shù)，下列物理量中還需測

|量的有;

；A.木板的長度LB.物塊的質(zhì)量加

I

!C.沙和沙桶的質(zhì)量MD.物塊的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t

|(3)圖乙中給出了實(shí)驗(yàn)中獲取的紙帶的一部分?jǐn)?shù)據(jù)，0、1、2、3、4是計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相

|鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)，計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖乙所示。則打下計(jì)數(shù)

\點(diǎn)2時(shí)物塊對(duì)應(yīng)的速度大小。=m/s；本次實(shí)驗(yàn)物塊對(duì)應(yīng)的加速度大小a=—

|m/s"結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)；

|(4)改變沙桶內(nèi)細(xì)沙的質(zhì)量，測量出對(duì)應(yīng)的加速度。和彈簧測力計(jì)的示數(shù)凡若用圖

|像法處理數(shù)據(jù)，得到了如圖丙所示的一條傾斜的直線，如果該圖線的橫軸截距等于

\b,斜率為鼠則動(dòng)摩擦因數(shù)月=(用題目中給的6、k、g表示)。

【答案】(1)不需要(2)B(3)0.260.50(釁

【解析】(2)設(shè)物塊的加速度為a,對(duì)物塊有2P—〃加,解得〃=當(dāng)會(huì),加速度可

以由打點(diǎn)紙帶求出，為進(jìn)一步測量動(dòng)摩擦因數(shù)，則還需要測量物塊的質(zhì)量機(jī),故選

Bo

(3)由題可知,T=5X±s=0.1s,打下計(jì)數(shù)點(diǎn)2時(shí)物塊對(duì)應(yīng)的速度大小。=

(2.40+2.88)X10-2

m/s~0.26m/s,本次實(shí)驗(yàn)物塊對(duì)應(yīng)的加速度大小〃=筆署=

0.2

(2.88+3.39—2.40—1.89)x10-2

m/s2ko.50m/s2

4X0.12o

(4)由牛頓第二定律可得2尸一〃加,

即a=^F—/.ig,由題意可知名一〃g=0,黑=卜,解得〃=條

【典例】2.做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)，圖甲是教材中的實(shí)驗(yàn)方

案；圖乙是拓展方案，其實(shí)驗(yàn)操作步驟如下：

：（i）掛上托盤和祛碼，改變木板的傾角，使質(zhì)量為M的小車拖著紙帶沿木板勻速下

|滑；

|（ii）取下托盤和磋碼，測出其總質(zhì)量為機(jī)，讓小車沿木板下滑，測出加速度

|（出）改變祛碼質(zhì)量和木板傾角，多次測量，通過作圖可得到。一尸的關(guān)系。

|（1）實(shí)驗(yàn)獲得如圖丙所示的紙帶，計(jì)數(shù)點(diǎn)。、b、c、小e、/間均有四個(gè)點(diǎn)未畫出，打

!點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接電源頻率為50Hz,則在打d點(diǎn)時(shí)小車的速度大小v=

Id--------

\m/s（保留兩位有效數(shù)字）；

i

abedef

而甲而響1|1111|1111|111響1|111甲11|11碓111

29303132333435363738

___________________________________________cm

丙

!（2）需要滿足條件的方案是（選填“甲”“乙”或“甲和乙”）；在作

Ia一尸圖像時(shí)，把磔作為尸值的是（選填“甲”“乙”或“甲和乙”）。

i

\【答案】（1）0.19（0.18也可）（2）甲甲和乙

；.….............................._

【解析】（1）由題意知小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，故為=薄,將/e=（36.10—32.40）cm=

\3.70cm,T=0As，代入得o尸0.19m/s；

|（2）甲實(shí)驗(yàn)方案中，繩的拉力方滿足：

i

\F=Ma,且mg-F=ma,則尸=飛,只有"》加時(shí)，尸才近似等于mg,故以托盤與

1十而

\祛碼的重力表示小車的合外力，需滿足M?m。

\乙實(shí)驗(yàn)方案中：小車沿木板勻速下滑，小車受繩的拉力及其他力的合力為零，且繩的

\拉力大小等于托盤與祛碼的重力，取下托盤及祛碼，小車所受的合外力大小等于托盤

與石去碼的重力mg,不需要滿足M?mo兩個(gè)實(shí)驗(yàn)方案都可把mg作為產(chǎn)值。

【解題技巧】

創(chuàng)新角度實(shí)驗(yàn)舉【典例】

光電數(shù)字光電

門ViiS/l1滑塊遮光條

拉力氣y軌產(chǎn)電占三

傳感器1節(jié)'.'節(jié)

實(shí)驗(yàn)器材創(chuàng)新刻版尺

槽碼

位移傳感器，速度傳感器，J立力傳感器，氣墊導(dǎo)軌，光電門

打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

/U

叱

掛上托盤和聯(lián)碼，改變木板白勺傾角,使質(zhì)量為M的小車拖著紙帶沿木

實(shí)驗(yàn)原理創(chuàng)新

板勻速下滑，取下托盤和硅4馬，測出其總質(zhì)量為m,讓小車沿木板下

滑，可知小車所受合力為mgo改變祛碼質(zhì)量，多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)探究加速

度與物體受力關(guān)系。

遮光條光『門臂門

物塘LH細(xì)線1:1

1li

實(shí)驗(yàn)?zāi)康膭?chuàng)新(1)先求出物塊的加速度a；

⑵結(jié)合牛頓第二定律，由mg—〃Mg=(M+〃z)a得出物塊與水平桌面間

的動(dòng)摩擦因數(shù)。

【限時(shí)訓(xùn)練】(限時(shí)：50分鐘)

1.(9分X2024?浙江1月選考」6I)如圖甲所示是“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)

驗(yàn)裝置。

（1）（1分）該實(shí)驗(yàn)中同時(shí)研究三個(gè)物理量間關(guān)系是很困難的，因此我們采用的研究方法

是O

A.放大法B.控制變量法C.補(bǔ)償法

（2）（1分）該實(shí)驗(yàn)過程中操作正確的是。

A.平衡阻力時(shí)小車未連接紙帶

B.先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，后釋放小車

C.調(diào)節(jié)滑輪高度使細(xì)繩與水平桌面平行

（3）（3分）在小車質(zhì)量_______（選填“遠(yuǎn)大于”或“遠(yuǎn)小于”）槽碼質(zhì)量時(shí)，可以認(rèn)為細(xì)

繩拉力近似等于槽碼的重力。上述做法引起的誤差為（選填“偶然誤差”或

“系統(tǒng)誤差”）。為減小此誤差，下列可行的方案是o

A.用氣墊導(dǎo)軌代替普通導(dǎo)軌，滑塊代替小車

B.在小車上加裝遮光條，用光電計(jì)時(shí)系統(tǒng)代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

C.在小車與細(xì)繩之間加裝力傳感器，測出小車所受拉力大小

（4）（4分）經(jīng)正確操作后獲得一條如圖乙所示的紙帶，建立以計(jì)數(shù)點(diǎn)0為坐標(biāo)原點(diǎn)的x

軸，各計(jì)數(shù)點(diǎn)的位置坐標(biāo)分別為0、苞、…、&。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T,則

打計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)小車速度的表達(dá)式。=；小車加速度的表達(dá)式是o

XX

0X]%23?56

0123456x

rrri'i'ri'rrri'rrrrri'rrrrrrrrrrri'rrrrrrrrri'i'i'ri'rri'i'i'TTT

012345678910111213141516171819202122233l252627282l>30313233Slffi3637383940414243U45-1647484950

cm

乙

比5+比4一（％3+尤2）

C.a=(107)2

【答案】d)B(2)B（3）遠(yuǎn)大于系統(tǒng)誤差C（4）、淄A

【解析】（1）該實(shí)驗(yàn)中同時(shí)研究三個(gè)物理量間關(guān)系是很困難的，因此我們可以控制其中

一個(gè)物理量不變，研究另外兩個(gè)物理量之間的關(guān)系，即采用了控制變量法，故B正

確。

（2）平衡阻力時(shí)小車需要連接紙帶，通過紙帶上的點(diǎn)間距判斷小車是否在長木板上做勻

速直線運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；由于小車速度較快，且運(yùn)動(dòng)距離有限，打出的紙帶長度也有

限，為了能在紙帶上盡可能多地獲取計(jì)數(shù)點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，后釋

放小車，故B正確；為使小車所受拉力與速度同向，應(yīng)調(diào)節(jié)滑輪高度使細(xì)繩與長木板

平行，故C錯(cuò)誤。

（3）設(shè)小車質(zhì)量為M,槽碼質(zhì)量為mo根據(jù)牛頓第二定律分別對(duì)小車和槽碼有F=Ma,

mg—F=ma,聯(lián)立解得尸="等,由上式可知在小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于槽碼質(zhì)量時(shí)，可以認(rèn)

為細(xì)繩拉力近似等于槽碼的重力；上述做法引起的誤差是由于實(shí)驗(yàn)方法或原理不完善

造成的，屬于系統(tǒng)誤差；該誤差是將細(xì)繩拉力用槽碼重力近似替代造成的，不是由于

車與木板間存在阻力（實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)平衡了阻力）或是速度測量精度低造成的，為減小此誤

差，可在小車與細(xì)繩之間加裝力傳感器，測出小車所受拉力大小，故C正確。

（4）相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為t=5T,打計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)小車速度的表達(dá)式為。=匡盧

=；根據(jù)逐差法可得小車加速度的表達(dá)式是片中=奇，故A正確。

2.（9分）小明同學(xué)用如圖甲所示的裝置來完成探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)。

邊傳感器?紙棄計(jì)時(shí)器

鉤碼占

甲

（單位：cm）

乙

（1）（3分）用該裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，（選填“需要”或“不需要”）平衡阻力;

（2）（3分）根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)得到如圖乙所示的一條紙帶，已知電源的頻率為

50Hz,每兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)沒有畫出，則小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小為一

m/s%保留2位有效數(shù)字）；

（3）（3分）改變鉤碼的質(zhì)量，根據(jù)得到的多條紙帶得到小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小a并記錄對(duì)

應(yīng)的力傳感器的示數(shù)尸，則根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到的。一尸圖像可能是。

【答案】（1）需要（2）0.75（3）A

【解析】（1）因小車和紙帶所受的摩擦力不便于測出，則需墊高木板用小車所受重力的

分力平衡掉摩擦力，故實(shí)驗(yàn)需要平衡阻力；

（2）每兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)沒有畫出，則相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為

T=5X0.02s=0.1s

由逐差法可得

X-X_(19.65-6.45-6.45)x10-2

CFOCm/s2=0.75m/s2

9T29X0.12

（3）因平衡了摩擦力,力傳感器測出了繩的拉力F,對(duì)小車有2尸=癡

可得a.F

則。一/圖像為過原點(diǎn)的傾斜直線，因準(zhǔn)確測出了小車所受的合力，則圖像不會(huì)彎曲，

故選Ao

3.（9分）某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究小車勻加速運(yùn)動(dòng)速度和位移的

關(guān)系并測量小車（含遮光條）的質(zhì)量Mo以下是該實(shí)驗(yàn)的主要步驟：

①用刻度尺測量出遮光條的寬度d；

②掛上托盤和祛碼，改變木板的傾角，使小車（含遮光條）沿木板勻速下滑；

③取下托盤和祛碼，測出其總質(zhì)量為加，讓小車從起點(diǎn)由靜止出發(fā)沿木板下滑通過光

電門并通過計(jì)算機(jī)記錄了擋光時(shí)間Ar；

④改變祛碼質(zhì)量和木板傾角，重復(fù)步驟②③，每次釋放小車位置相同且光電門在木板

上位置不變，用刻度尺測出小車在起點(diǎn)時(shí)遮光條的中點(diǎn)到光電門的距離L已知重力

加速度為g。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟回答以下問題：（結(jié)果均用加、k、g、d、L表示）

（1）（4分）根據(jù)步驟③可知，小車受到的合外力為o

（2）（5分）某小組成員通過實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)作出加一高圖像，如圖所示，若已知該圖像

斜率為左，則小車的質(zhì)量0

°(Az)2

【答案】(l)mg⑵簧

【解析】（1）由題意可得，取下托盤和硅碼后，小車在木板上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，小車

受到的合外力為F=mg

（2）由牛頓第二定律和速度位移公式可得

（￡）2=2儂L，可得

M'2gL（At）2

可知―學(xué)，則”=警。

2gLd2

4.（11分）有同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來探究加速度與力的關(guān)系，主要的實(shí)驗(yàn)步驟

是：

遮光條光電門一數(shù)字

器

k—

小車木板鉤碼一1

①用游標(biāo)卡尺測出小車上遮光條的寬度d,用刻度尺測量光電門1、2之間的距離L以

及鉤碼質(zhì)量m；

②小車置于一端帶有定滑輪的木板上，用一根細(xì)線繞過定滑輪，細(xì)線一端與小車相連,

另一端不掛鉤碼，把6個(gè)質(zhì)量均為加的鉤碼置于小車內(nèi)，調(diào)節(jié)木板的傾斜程度使小車在

木板上勻速下滑；

③將小車內(nèi)的鉤碼取1個(gè)掛于細(xì)線的另一端，使細(xì)線與木板平行，讓小車從木板頂部沿

木板勻加速下滑，依次記錄下小車經(jīng)過光電門1、2的時(shí)間加1、加2,計(jì)算出小車的加速

度（21；

④依次從小車上取下2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)、5個(gè)、6個(gè)鉤碼分別掛于細(xì)線另一端，重復(fù)上述

步驟，測出小車對(duì)應(yīng)的加速度。2、。3、。4、%、06?

⑤在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)作出a-n圖像（〃是指掛在細(xì)線另一端鉤碼的個(gè)數(shù)）。

已知：小車（含遮光條）的質(zhì)量用M表示，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。

⑴（2分）某次實(shí)驗(yàn)時(shí)，測得遮光條通過光電門1、2的擋光時(shí)間分別為△力和Ad小車的

加速度大小為。=（用小L、△力和△歸表示）；

（2）（2分）圖像的斜率七（用M、加、g來表示）；

（3）（4分）該實(shí)驗(yàn)裝置_________（填"需要"或"不需要”）小車質(zhì)量M遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量m；

如何判斷小車在未掛鉤碼時(shí)做勻速直線運(yùn)動(dòng)：；

（4）（3分）若重復(fù)該實(shí)驗(yàn)過程中平衡阻力時(shí)傾斜角過大，所得圖線②與第一次實(shí)驗(yàn)圖線①

相比，可能正確的是（填字母序號(hào)）。

【答案】（嗒【冊一卷］⑵贏

（3）不需要小車通過兩光電門的時(shí)間相等（4）C

【解析】（1）根據(jù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律總為2=24,通過光電門2的瞬時(shí)速度為寧匕,

通過光電門1的瞬時(shí)速度為饒=3

聯(lián)_2＞解彳守"2L［（At?）,"產(chǎn)］。

（2）因?yàn)樘骄考铀俣扰c力的關(guān)系，根據(jù)控制變量法，研究對(duì)象質(zhì)量不變，所以研究對(duì)象為

小車與鉤碼構(gòu)成的系統(tǒng)，

對(duì)于系統(tǒng)有nmg=（M+6m）a,

nmg,mg

a=-------,K=---------

M+6mM+6m

(3)該實(shí)驗(yàn)無需測量細(xì)線拉力且研究對(duì)象為小車與鉤碼，所受合力就等于掛在細(xì)線上的鉤

碼的總重力，所以不需要M遠(yuǎn)大于山；當(dāng)小車通過兩光電門的時(shí)