第19講實(shí)驗(yàn)：探案加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系

—內(nèi)容導(dǎo)航一預(yù)習(xí)三步曲

第一步：學(xué)

析教材學(xué)知識：教材精講精析、全方位預(yù)習(xí)

教材習(xí)題學(xué)解題、快速掌握解題方法

4大核心考點(diǎn)精準(zhǔn)練

第二步：記

思維導(dǎo)圖助力掌握知識框架、學(xué)習(xí)目標(biāo)復(fù)核內(nèi)容掌握

第三步：測

小試牛刀檢測預(yù)習(xí)效果、查漏補(bǔ)缺快速提升

8析教材學(xué)知識

i.加速度的決定因素

速度是描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量，加速度是描述速度變化快慢的物理量。因此也可以說，加速度是描述

物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化快慢的物理量。由前面的學(xué)習(xí)我們知道，力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，質(zhì)量大的物體

運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不容易改變。這說明，加速度與力、質(zhì)量之間必然存在一定的關(guān)系。

2.實(shí)驗(yàn)思路

探究方法一控制變量法。裝置如圖所示。

(1)保持小車質(zhì)量不變,通過改變槽碼的個(gè)數(shù)改變小車所受的拉力,探究加速度與拉力的定量關(guān)系。

(2)保持小車所受的拉力不變,通過在小車上增加重物改變小車的質(zhì)量,探究加速度與質(zhì)量的定量關(guān)系。

3.物理量的測量

(1)質(zhì)量的測量：可以用天平測量。在小車中增減鉤碼的數(shù)量可改變小車的質(zhì)量。

(2)加速度的測量

方法1：讓小車做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，用刻度尺測量小車移動(dòng)的位移x,用秒表測量發(fā)生這段位

移所用的時(shí)間3然后由。=§計(jì)算出加速度

￡

方法2：由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶得出小車的加速度。

結(jié)合公式AxuaT2用逐差法求加速度；或先求出打各點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度，再作出VI圖像由斜率求加速度。

方法3：不測量加速度的數(shù)值，求加速度之比。例如：讓兩個(gè)做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的物體的運(yùn)動(dòng)

時(shí)間”目等，測出各自的位移XI、X2,則配=/。

X202

（3）力的測量：實(shí)驗(yàn)中作用力廠的含義是物體所受的合力，且這個(gè)力必須是恒力。本實(shí)驗(yàn)中尸等于小車受到

的拉力。

參考案例1探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系

實(shí)驗(yàn)器材

打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、復(fù)寫紙片、小車、一端附有定滑輪的長木板、槽碼（若干個(gè)）、夾子、細(xì)線、墊木、低壓

交流電源、導(dǎo)線、天平（帶有一套祛碼）、刻度尺、坐標(biāo)紙。

實(shí)驗(yàn)步驟

1.稱量質(zhì)量-用天平測量小車的質(zhì)量加0。

2.安裝器材——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)線系在小車上（即不給小車牽

引力）。

3.平衡阻力一在長木板不帶定滑輪的一端下面墊上墊木，反復(fù)移動(dòng)墊木的位置，直至小車在斜面上運(yùn)動(dòng)

時(shí)可以保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，即打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后，不掛槽碼的小車拖動(dòng)紙帶在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，紙

帶上所打的相鄰點(diǎn)間距相等。

4.讓小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，掛上槽碼，先接通電源，再讓小車拖著紙帶在木板上勻加速下滑，打出一條紙

帶。計(jì)算槽碼的重力，即為小車所受的合力，由紙帶計(jì)算出小車的加速度，并把力和對應(yīng)的加速度填入表1

中。

表1小車質(zhì)量一定

拉力下

加速度。

5.改變槽碼的質(zhì)量，重復(fù)步驟4,并多做幾次。

6.保持槽碼的質(zhì)量不變，在小車上放上重物改變小車的質(zhì)量，讓小車在木板上運(yùn)動(dòng)，打出紙帶。計(jì)算小車

上重物和小車的總質(zhì)量處并由紙帶計(jì)算出小車對應(yīng)的加速度，并將所對應(yīng)的質(zhì)量和加速度填入表2中。

7.增減小車中的重物，重復(fù)步驟6,并多做幾次。

表2小車所受的拉力一定

質(zhì)量m

加速度a

2

數(shù)據(jù)分析

1.為了更直觀地判斷、分析質(zhì)量加一定時(shí)，加速度。與力尸的定量關(guān)系，以加速度。為縱坐標(biāo)、力尸為

橫坐標(biāo)建立直角坐標(biāo)系，根據(jù)各組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，然后作出圖像。如圖所示，若圖像是一條過

原點(diǎn)的直線，說明。與尸成正比。如果不是這樣，則需進(jìn)一步分析。

2.為了分析加速度。與質(zhì)量機(jī)的定量關(guān)系，同樣建立直角坐標(biāo)系。

通過觀察記錄的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，尸一定時(shí)，加越大，。越小，這可能是。與加成反比，也可能是。與加2成反比,

甚至是更復(fù)雜的關(guān)系。先從最簡單的情況入手，檢驗(yàn)是否%與加成反比”。作出a勿圖像，如圖甲所示，

因?yàn)楹脵C(jī)圖像是曲線，由圖像可定性地判斷出。隨加的增大而減小，但是不能判斷二者的具體關(guān)系。我們

采取“化曲為直”的方法，以。為縱坐標(biāo)，以1為橫坐標(biāo)，作出圖像，如圖乙所示，若如1圖像是一條

mmm

過原點(diǎn)的直線，說明。與1成正比，即。與加成反比。如果不是這樣，則需進(jìn)一步分析。

3.實(shí)驗(yàn)結(jié)論

(1)保持物體的質(zhì)量加一定時(shí)，物體的加速度a與它所受到的拉力歹成正比。

(2)保持物體所受的拉力廠一定時(shí)，物體的加速度。與它的質(zhì)量m成反比。

誤差分析

實(shí)驗(yàn)中存在誤差，實(shí)驗(yàn)誤差的產(chǎn)生原因與減小方法如下表：

產(chǎn)生原因減小方法

質(zhì)量測量不準(zhǔn)、計(jì)數(shù)點(diǎn)間距測

多次測量求平均值

量不準(zhǔn)

(1)準(zhǔn)確平衡阻力

偶然小車所受合力測量不準(zhǔn)

(2)使細(xì)線和紙帶平行于木板

誤差

(1)逐差法

根據(jù)紙帶測得的加速度不準(zhǔn)

(2)畫v-t圖像

作圖不準(zhǔn)(1)合理選取坐標(biāo)軸的單位長度，使所有數(shù)據(jù)點(diǎn)盡量

3

分布在整個(gè)坐標(biāo)平面

(2)使盡可能多的點(diǎn)落在直線上，不能落在直線上的

點(diǎn)均勻分布在直線兩側(cè)，偏離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)舍去

系統(tǒng)槽碼的重力不等于小車所受的

使槽碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量

誤差拉力

實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新

(1)用氣墊導(dǎo)軌替代長木板

如圖甲，利用氣墊導(dǎo)軌替代長木板做實(shí)驗(yàn)時(shí)，因?yàn)榛瑝K與氣墊導(dǎo)軌之間的摩擦力極小，所以不需要平衡阻

力。

八光電門2光電門1遮光條

氣墊早軌mm滑隹，

\仃^

III????1/1FII-I-T一

加蝙需短如度尺二

f二連氣源

鉤碼

甲

(2)利用光電門測加速度

如圖甲，利用光電門測出滑塊通過光電門1、2時(shí)的速度VI、V2,再測出兩光電門間距離x,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式

v^—vj=2ax求加速度。

(3)利用力傳感器或彈簧測力計(jì)測量合外力的大小(圖甲或圖乙)

注意：圖乙方案中，同樣需要使長木板傾斜以平衡阻力，只有消除阻力的影響后，輕繩的拉力才等于小車

受到的合力。

參考案例2通過位移之比測量加速度之比

用黑板擦控制小車的動(dòng)與停

將兩輛相同的小車放在水平木板上，前端各系一條細(xì)線，線的另一端跨過定滑輪各掛一個(gè)小盤，盤中可以

4

放不同的重物。把木板一端墊高，采用參考案例1的方法平衡阻力。

兩輛小車后端各系一條細(xì)線，用一個(gè)物體，例如黑板擦，把兩條細(xì)線同時(shí)按壓在木板上，如圖所示。抬起

黑板擦，兩輛小車同時(shí)開始運(yùn)動(dòng)，按下黑板擦，兩輛小車同時(shí)停下來。用刻度尺測出兩輛小車移動(dòng)的位移

XI、X2。由于兩輛小車運(yùn)動(dòng)時(shí)間f相同，從它們的位移之比就可以得出加速度之比。

在盤中重物相同的情況下，通過增減小車中的重物改變小車的質(zhì)量。

教材習(xí)題01

某同學(xué)在做“探究加速度與力的關(guān)系”和“探究加速度

與質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)，把兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)都記錄在

表1中。數(shù)據(jù)是按加速度的大小排列的，兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的

數(shù)據(jù)混在一起，而且有兩個(gè)加速度數(shù)據(jù)模糊不清（表

1中空格）。請你把這些數(shù)據(jù)分拆填入表2和表3中，

如果模糊的加速度數(shù)據(jù)是正確的，其數(shù)值應(yīng)該是多

少？請?zhí)钤诒?中。

表1實(shí)驗(yàn)記錄

FNm/kga!(m-s2)

0.290.860.34

0.140.360.39解題方法

實(shí)際生活經(jīng)驗(yàn)再加上一定的邏輯推

0.290.610.48

理

0.190.360.53

0.240.36

0.290.410.71

0.290.360.81

0.290.31

0.340.360.94

表2探究加速度與力的關(guān)系（條件：機(jī)=）

F/N

a/(m-s-2)

表3探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系（條件：F-）

5

m/kg

a/(m-s-2)

【答案】0.67m/s2,0.94m/s2；

表2探究加速度與力的關(guān)系（條件：m==0.36kg)

F/N0.140.190.240.290.34

tz/(m-s-2)0.390.530.670.810.94

在探究加速度與質(zhì)量:的關(guān)系時(shí)，應(yīng)保證力不變，由表1可知，F(xiàn)=0.29N,故表3中所填數(shù)據(jù)

如下

表3探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系（條件：F=0.29N）

m/kg0.860.610.410.360.31

a/(m-s~2)0.340.480.710.810.94

6

mm

【答案】0.5hn/s2,拉力不變，物體的加速度和質(zhì)量成反比

練考點(diǎn)強(qiáng)知識

考點(diǎn)一探究加速度與力成正比的實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)處理及誤差分析

1.某實(shí)驗(yàn)小組用如圖1的裝置“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”。所用交變電流的頻率為50Hz。

7

圖1

（1）實(shí)驗(yàn)中可采用如圖甲、乙所示的兩種打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，請回答下面的問題:

限位孔

圖乙是（選填“電磁打點(diǎn)”或“電火花”）計(jì)時(shí)器，電源采用的是（選填“交流8V”“交流220V”或

“四節(jié)干電池”）。

（2）實(shí)驗(yàn)以小車為研究對象，為補(bǔ)償打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對小車的阻力及其他阻力，應(yīng)該把木板一側(cè)墊高，逐步調(diào)節(jié)

木板的傾斜度，使小車在（填“掛”或“不掛”）槽碼時(shí)，能拖動(dòng)紙帶沿木板做______直線運(yùn)動(dòng)。

（3）實(shí)驗(yàn)中打出的紙帶如圖2所示，由該紙帶可求得小車的加速度°=m/s3（計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)

字）。

6.006.877.758.64

單位：cm

圖2

2.某小組利用如圖甲所示裝置探究小車加速度與合外力的關(guān)系。

⑴下列做法中簿誤的是；

A.實(shí)驗(yàn)前調(diào)節(jié)滑輪高度，使細(xì)線與長木板平行

B.實(shí)驗(yàn)時(shí)，每次改變鉤碼總質(zhì)量，都需要重新平衡摩擦力

C.先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，再由靜止釋放小車，使其在鉤碼拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng)

8

D.實(shí)驗(yàn)前將長木板遠(yuǎn)離滑輪一端適當(dāng)墊高，在不掛鉤碼時(shí)輕推小車，小車恰能做勻速直線運(yùn)動(dòng)

（2）實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶如圖乙所示，每間隔4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)。已知該電源頻率為50Hz,則“、

B兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=s；由該紙帶可求得小車的加速度a=______m/s2。

單位：cm

/L.106.207.30-8.401~'

圖乙

（3）另一小組利用力傳感器直接測量小車所受拉力，實(shí)驗(yàn)裝置如圖丙所示。增加鉤碼總質(zhì)量，得到的小車加

速度。與水平繩子拉力下的圖像如圖丁所示。根據(jù)此圖像，計(jì)算出小車質(zhì)量“=kg。（結(jié)果保留三位

有效數(shù)字）

3.某實(shí)驗(yàn)小組采用圖甲所示裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)中小車和祛碼的總質(zhì)量用M表示,

槽碼質(zhì)量用機(jī)表示，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電的頻率為50Hz,重力加速度為g。

（1）實(shí)驗(yàn)過程應(yīng)（填正確選項(xiàng)序號）。

A.在找不到合適的學(xué)生電源的情況下，可以使用四節(jié)干電池串聯(lián)作為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源

B.平衡摩擦力的方法是在槽碼盤上添加槽碼，使木塊能拖著紙帶勻速滑動(dòng)

C.調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳緣K的細(xì)繩與長木板保持平行

D.實(shí)驗(yàn)時(shí)，先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源再放開木塊

（2）在紙帶中標(biāo)注計(jì)數(shù)點(diǎn)B、C、D、E（各計(jì)數(shù)點(diǎn)間均有四個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)未畫出），測量數(shù)據(jù)如圖乙所示，則

小車加速度大小為m/s2；當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下3點(diǎn)時(shí)，小車的速度大小為m/s0（結(jié)果均保留

3位有效數(shù)字）

（3）為了減小該實(shí)驗(yàn)的誤差（選填“系統(tǒng)”或“偶然”），需滿足加M（選填“遠(yuǎn)大于”或“遠(yuǎn)小

于"），方可認(rèn)為繩對小車的拉力大小等于加g。

考點(diǎn)二探究加速度與質(zhì)量成反比的實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)處理及誤差分析

4.用如圖甲所示的裝置探究小車加速度與質(zhì)量的關(guān)系。用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測量質(zhì)量不同的小車在合外力相等時(shí)

9

的加速度，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電源頻率為50Hz。

(1)如圖乙是學(xué)生即將釋放小車之前的情景圖，該學(xué)生使用的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是(選填“電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器”

或“電火花計(jì)時(shí)器”)，指出兩處明顯錯(cuò)誤,。

(2)下列有關(guān)本實(shí)驗(yàn)的要求和做法，正確的是。

A.小車質(zhì)量要遠(yuǎn)小于托盤及重物的質(zhì)量

B.測量前，需要平衡摩擦阻力

C.每次改變小車質(zhì)量后都要重新平衡摩擦力

(3)某次正確操作后選出的一條紙帶，用刻度尺測量時(shí)如圖丙所示，圖中相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒有畫出,

則小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小。=m/s2(計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。

OABCD單位：cm

丙

5.某同學(xué)做“探究小車加速度與質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。

A.實(shí)驗(yàn)主要用到的物理研究方法是控制變量法

B.補(bǔ)償阻力時(shí)需將槽碼用細(xì)繩跨過滑輪連接在小車上

C.為減小系統(tǒng)誤差，應(yīng)使槽碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量

D.實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先釋放小車，再接通電源

(2)實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，如圖所示

6.217.007.808.61單位：cm

10

①圖中1、2、3……為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)，已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電源頻率

為50Hz,則相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為s；

②由圖中數(shù)據(jù)可知，紙帶的（填“左”或“右”）端連接小車，小車運(yùn)動(dòng)加速度的大小為m/s2（結(jié)

果保留兩位有效數(shù)字）。

6.某實(shí)驗(yàn)小組用如圖1的裝置探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系：

（1）實(shí)驗(yàn)中用的是電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，則其電源應(yīng)選；

A.直流220VB.交流220V

C.直流6VD.交流6V

（2）為補(bǔ)償阻力，正確操作應(yīng)是圖2中的（選填"A”或"B”）；輕推小車，發(fā)現(xiàn)打出的紙帶如圖3,則

應(yīng)（選填“增大”或“減小”）長木板傾角；

圖3圖4

（3）正確補(bǔ)償阻力后，實(shí)驗(yàn)中得到一條紙帶如圖4,相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出，則此次小車的加

速度大小為m/s2；

（4）若盤和祛碼的總質(zhì)量為小，小車（含配重）的質(zhì)量為多次改變配重，小明由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了。-7T

圖像，得到一條過原點(diǎn)的直線；小華認(rèn)為小明的數(shù)據(jù)處理過程可能有誤，應(yīng)該得到一條彎曲的圖線。你是

否同意小華的觀點(diǎn)，請簡述理由：O

考點(diǎn)三探究牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)圖像的解讀

7.某同學(xué)用圖甲所示裝置做“探究物體的加速度與力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)時(shí)保持小車質(zhì)量不變，用鉤碼所

受的重力作為小車受到的合力。

11

卜6.19,卜6.70，卜7.21”卜7.72單位1cm

乙

（1）已知實(shí)驗(yàn)所使用的是電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，應(yīng)使用O

A.8V交流電源（頻率50Hz）B.8V直流電源

C.220V交流電源（頻率50Hz）D.220V直流電源

（2）圖乙是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，/、B、C、D、E為5個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)

點(diǎn)未畫出。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖乙所示，則小車的加速度。=m/s?（（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。

（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)改變所掛鉤碼的質(zhì)量，分別測量小車在不同外力作用下的加速度。根據(jù)測得的多組數(shù)據(jù)作出圖丙

所示的如尸關(guān)系圖線，圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)0的原因是（選填“平衡摩擦力過度”或“平衡摩擦力不

足”），曲線上部彎曲的原因是=

8.某同學(xué)利用如圖甲所示的裝置探究加速度、力和質(zhì)量的關(guān)系。

刁小車

Z彈簧測力計(jì)\力紙帶,

雙~?\打需時(shí)器

砂桶□□

甲

（1）對本實(shí)驗(yàn)的操作，下列說法中正確的是二（多選）

A.讓小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先釋放小車，后接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源

B.實(shí)驗(yàn)中無需測量砂和砂桶的質(zhì)量

C.實(shí)驗(yàn)操作過程中需要平衡摩擦力

12

D.如果砂和砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車及其上祛碼總質(zhì)量，可認(rèn)為砂和砂桶的總重力等于細(xì)繩對小車的拉

力

（2）圖乙是一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，按照打點(diǎn)先后順序依次選取五個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)/、B、C、D、E,相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還

有四個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)未畫出，實(shí)驗(yàn)所用交流電源的頻率/=50Hz,則相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為s.從

圖中給定的數(shù)據(jù)，可求出小車的加速度大小為m/s?（結(jié)果保留兩位小數(shù)），打下C點(diǎn)時(shí)小車的速

度大小為m/s（結(jié)果保留兩位小數(shù)）。

C￡

*?

5不力6.20,8.201單位:cm

乙

（3）在驗(yàn)證加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，在滿足實(shí)驗(yàn)要求的情況下，改變小車上祛碼質(zhì)量加，測出對應(yīng)的加速度

a.以“為橫坐標(biāo)，以工為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上作出如圖丙所示的圖像。已知彈簧測力計(jì)的讀數(shù)為凡圖中

a

縱軸的截距為6,斜率為七則小車的質(zhì)量為一。

21

A.FbB.2Fbc1D.

2k

考點(diǎn)四實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新

9.用圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置探究外力一定時(shí)加速度與質(zhì)量的關(guān)系。

,.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處沖

定滑輪細(xì)繩祛碼工\手正

\——

白小車墊塊

槽碼長木板

甲

（1）以下操作正確的是（單選，填正確答案標(biāo)號）。

A.使小車質(zhì)量遠(yuǎn)小于槽碼質(zhì)量

B.調(diào)整墊塊位置以補(bǔ)償阻力

C.補(bǔ)償阻力時(shí)移去打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶

D.釋放小車后立即打開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

（2）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種計(jì)時(shí)儀器，常用的電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是（選填“直流”或“交流”）電源,

13

電壓是V,其頻率為50Hz,每隔s打一個(gè)點(diǎn)。

(3)甲、乙兩同學(xué)用同一裝置做探究實(shí)驗(yàn)，畫出了各自如圖所示的a-F的圖像，從圖像可知兩個(gè)同學(xué)做實(shí)驗(yàn)

時(shí)的取值不同，其中同學(xué)的取值較大。

(4)在研究加速度。與小車的質(zhì)量〃的關(guān)系時(shí)，由于沒有注意始終滿足M遠(yuǎn)大于小的條件，結(jié)果得到的圖

像應(yīng)是圖中的=

10.I.A同學(xué)利用圖印所示實(shí)驗(yàn)裝置探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”。

打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

(1)關(guān)于平衡摩擦力，下列說法正確的是

A.平衡摩擦力是為了使細(xì)繩的拉力等于盤和祛碼的重力

B.平衡摩擦力時(shí)，小車前端應(yīng)當(dāng)用細(xì)線懸掛托盤，但托盤中不放祛碼

C.改變小車的質(zhì)量時(shí)，應(yīng)重新進(jìn)行平衡摩擦力的操作

D.正確操作后啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，輕推小車，若紙帶上打出的點(diǎn)跡均勻，則摩擦力平衡完全

(2)圖丙為A同學(xué)在正確操作后得到的一條紙帶，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的頻率為50Hz,紙帶上每隔4個(gè)點(diǎn)取一個(gè)

計(jì)數(shù)點(diǎn)，則小車的加速度大小為m/s2(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。

II.B同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖乙所示實(shí)驗(yàn)裝置來探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”，具體操作步驟如下：

①掛上托盤和祛碼，改變木板的傾角，使質(zhì)量為“的小車拖著紙帶沿木板勻速下滑；

②取下托盤和祛碼，測出其總質(zhì)量為加，讓小車沿木板下滑，測出加速度

③改變祛碼質(zhì)量和水板傾角，多次測量，通過作圖可得到。-尸的關(guān)系。

14

（3）實(shí)驗(yàn)中小車在沿斜面下滑時(shí)受到的合力Fmg（填“大于”,“小于”或“等于"），該實(shí)驗(yàn)

（填"需要"或"不需要"）滿足加《V。

11.某同學(xué)用力傳感器探究小車加速度與力的關(guān)系,實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。

力

傳

打點(diǎn)計(jì)時(shí)器小車感

器

紙帶

I-

由重物

甲乙

（1）該實(shí)驗(yàn)中，小車質(zhì)量____遠(yuǎn)大于重物的質(zhì)量（選填“需要”或“不需要”）；

（2）圖丙是某次實(shí)驗(yàn)得到紙帶的一部分，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)未畫出。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50Hz,

則小車的加速度大小為.m/s?（保留兩位有效數(shù)字）;

5.68單位:

8.57

11.96

15.85.

丙

（3）力傳感器可實(shí)時(shí)顯示細(xì)線的拉力，若該同學(xué)繪制小車加速度。隨力傳感器示數(shù)下的變化圖像如圖乙所示,

則圖像不過原點(diǎn)的原因可能是

（4）若測得圖乙中橫截距為6,縱截距為-c,則小車質(zhì)量的表達(dá)式為（用。和c表示）。

12.在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中物理量的測量

（1）質(zhì)量的測量：用天平測量。在小車中增減祛碼的數(shù)量可改變小車的質(zhì)量。

（2）加速度的測量

①方法1：讓小車做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，用測量小車移動(dòng)的位移x,用測量發(fā)

生這段位移所用的時(shí)間t,然后由。=寧計(jì)算出加速度.。

②方法2：由紙帶根據(jù)公式Ax=aN,結(jié)合逐差法計(jì)算出小車的加速度。

③方法3：不直接測量加速度，求加速度之比，例如：讓兩個(gè)做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的物體的運(yùn)動(dòng)

時(shí)間;相等，測出各自的位移均、X2,則區(qū)=五，把加速度的測量轉(zhuǎn)換成________的測量。

a?1^2

15

黑板擦

（3）力的測量

在阻力得到補(bǔ)償?shù)那闆r下，小車受到的拉力等于小車所受的合力。

①在槽碼的質(zhì)量比小車的質(zhì)量_______時(shí)，可認(rèn)為小車所受的拉力近似等于

②使用力傳感器可以直接測量拉力的大小，不需要使槽碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。

目知識目標(biāo)復(fù)核

1.學(xué)會用控制變量法探究物理規(guī)律。

2.會測量物體的質(zhì)量，能設(shè)計(jì)出測量加速度、力的可行方案。

3.會設(shè)計(jì)合理的坐標(biāo)系作圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。

4.會分析實(shí)驗(yàn)中的誤差來源，明確減小實(shí)驗(yàn)誤差的方法。

1.用如圖甲所示的裝置“探究加速度與物體受力的關(guān)系”。把左端帶有滑輪的長木板放在實(shí)驗(yàn)桌上，小車的

16

(2)圖乙是某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶的一部分，該紙帶的(選填“左”或“右”)端與小車連接。

(3)根據(jù)圖乙中的紙帶，可求出小車的加速度大小為m/s2o(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在方格紙上作出。-尸圖像。

(5)第(4)問中作出的。-尸圖線不過原點(diǎn)，請簡要說明原因：

(1)本實(shí)驗(yàn)先保證小車質(zhì)量不變，探究加速度與合力的關(guān)系；再保證小車所受合力不變，探究加速度與小車

質(zhì)量的關(guān)系，該實(shí)驗(yàn)采用的研究方法為()

A.等效替代法B.控制變量法C.理想模型法

(2)實(shí)驗(yàn)中小車和木板間存在摩擦，為了設(shè)法排除摩擦的影響，可采用將木板一端墊高的方法來實(shí)現(xiàn)，則實(shí)

驗(yàn)中應(yīng)將圖中木板側(cè)(填右或左)墊高，從而達(dá)到平衡摩擦力。

17

(3)該實(shí)驗(yàn)中，保證小車所受合力不變，探究加速度與小車質(zhì)量的關(guān)系，采用圖像法處理數(shù)據(jù)。為了比較容

易地看出加速度。與質(zhì)量"的關(guān)系，應(yīng)作()

A.a-M圖像B.a圖像

M

C.a---^圖像D.AZ?圖像

M

(4)保證小車質(zhì)量不變，探究加速度與所受力的關(guān)系時(shí)，某同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到數(shù)據(jù)，畫出尸-。圖像如圖所示,

那么該同學(xué)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題最可能的是

A.平衡摩擦力過度B.平衡摩擦力不足

3.如圖為“用DIS研究加速度和力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置：

A.發(fā)射B.接收

(2)實(shí)驗(yàn)中，要求所掛小盤和鉤碼的質(zhì)量小車和所加配重片的質(zhì)量，此時(shí)才能認(rèn)為小盤和鉤碼所受重

力大小等于繩對小車的拉力大??；

A.遠(yuǎn)大于B.遠(yuǎn)小于

(3)如圖為小車質(zhì)量不變時(shí)實(shí)驗(yàn)所得的。-尸圖像，從圖像上可以看到直線不過原點(diǎn)，這可能是由______引起

的。由圖可知小車的總質(zhì)量為kgo

4.在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，采用如圖甲所示的裝置。

(1)該實(shí)驗(yàn)運(yùn)用的實(shí)驗(yàn)方法是(填“控制變量法”或“等效替代法”)；

(2)該實(shí)驗(yàn)中小車質(zhì)量為祛碼及祛碼盤的質(zhì)量為%,(填“需要”或“不需要")滿足機(jī)；

(3)在補(bǔ)償小車與長木板之間的阻力后，打出了一條紙帶，每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，量出計(jì)數(shù)點(diǎn)/、8、C三

18

點(diǎn)到。點(diǎn)的距離如圖乙所示，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接電源的頻率為50Hz,則小車的加速度大小”

m/s2;（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

（4）改變祛碼的質(zhì)量，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，得到多組小車的加速度。及對應(yīng)的力傳感器示數(shù)尸，根據(jù)測量數(shù)據(jù)作出的

尸圖線為如圖丙所示的直線，圖像不過原點(diǎn)的原因是

A.補(bǔ)償阻力不足B.補(bǔ)償阻力過度

5.某實(shí)驗(yàn)小組利用氣墊導(dǎo)軌和光電門來完成“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，

已知遮光條的寬度為力滑塊和遮光條的總質(zhì)量為鉤碼的質(zhì)量為根。

（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)（填“需要”或“不需要”）確保氣墊導(dǎo)軌上方的細(xì)線與氣墊導(dǎo)軌平行。為確?；瑝K受到

的合力與鉤碼所受的重力近似相等，M需要（填“遠(yuǎn)大于”或“遠(yuǎn)小于”）m。

（2）某次實(shí)驗(yàn)測得滑塊經(jīng)過光電門時(shí)遮光條的遮光時(shí)間為t,滑塊釋放時(shí)遮光條到光電門的距離為x,則滑塊

的加速度大小（用給定的物理量符號表示）。

（3）維持鉤碼的質(zhì)量不變，改變滑塊的質(zhì)量進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，測得多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。為了能更直觀地看出滑塊的

加速度大小a與質(zhì)量M的關(guān)系，應(yīng)作出___________（填“。-河”“。--!-”或“a-M?”）圖像。

M

6.某同學(xué)利用如圖甲所示的裝置探究小車加速度。與合外力R質(zhì)量"的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)時(shí)，把數(shù)據(jù)記錄在

表格中，數(shù)據(jù)是按加速度大小排列的，第8組數(shù)據(jù)中漏記了小車質(zhì)量這一數(shù)據(jù)。

組

F/NA//kgal(m-s-2)

號

10.290.860.34

細(xì)繩一時(shí)器

三紙帶

20.140.360.39

甲『

下鼠U

30.290.610.48

a

40.190.360.53

()50.240.360.67

60.290.410.71

70.290.360.81

19

80.290.90

90.340.360.94

（1）如果要研究小車加速度與所受合外力的關(guān)系，需取表格中組數(shù)據(jù)（填組號），作。一廠圖像；

如果要研究小車加速度與其質(zhì)量的關(guān)系，需取表格中組數(shù)據(jù)（填組號），作a—M圖像。

⑵作出的a—W圖像如圖丙所示，由圖像（填“可以”或“不可以”）判斷。與M成反比。

（3）將祛碼盤和盤中祛碼的總重力為加°g近似地當(dāng)成小車所受的合外力尸會給實(shí)驗(yàn)帶來系統(tǒng)誤差。設(shè)小車所

受拉力的真實(shí)值為心，為了使系統(tǒng)誤差.真＜5%,小車為初，則〃與明應(yīng)當(dāng)滿足的條件是：一應(yīng)

小真加0

該大于O

7.用圖1所示實(shí)驗(yàn)裝置探究外力一定時(shí)加速度與質(zhì)量的關(guān)系。

（1）以下操作正確的是（單選，填正確答案標(biāo)號）。

A.使小車質(zhì)量遠(yuǎn)小于槽碼質(zhì)量B.調(diào)整墊塊位置以補(bǔ)償阻力

C.補(bǔ)償阻力時(shí)移去打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶D.釋放小車后立即打開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

（2）保持槽碼質(zhì)量不變，改變小車上祛碼的質(zhì)量，得到一系列打點(diǎn)紙帶。其中一條紙帶的計(jì)數(shù)點(diǎn)如圖2所示,

相鄰兩點(diǎn)之間的距離分別為，，邑，…,又，時(shí)間間隔均為7。下列加速度算式中，最優(yōu)的是（單選，填

正確答案標(biāo)號）。

1，邑、,邑、一$7,一$8、

圖2

A.*

B.+'+-"

222

612T②2T°2T2T2Tl2T)

C.—

5(3T23T23T23T°3〃)

.—74S「S\S「SI工_5八

-41AT24T24T24T2)

(3)以小車和祛碼的總質(zhì)量〃為橫坐標(biāo)，加速度的倒數(shù);為縱坐標(biāo)，甲、乙兩組同學(xué)分別得到的工-M圖像

a

20

如圖3所示。

由圖可知，在所受外力一定的條件下，。與M成（填“正比”或“反比”）；甲組所用的（填“小車”、

“祛碼”或“槽碼”）質(zhì)量比乙組的更大。

8.為了探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，所用裝置如圖甲所示。已知小車的質(zhì)

量為小車用細(xì)線栓住，通過輕質(zhì)滑輪與左側(cè)鉤碼連接，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接的交流電頻率/=50Hz。其實(shí)

驗(yàn)步驟如下：

①將器材按圖甲所示安裝好；

②掛上鉤碼，改變木板的傾角，沿長木板向下輕推小車，使小車拖著紙帶沿木板勻速下滑；

③取下鉤碼，讓小車沿木板下滑，測出加速度a；

④保持小車的質(zhì)量M不變，改變鉤碼的質(zhì)量，重復(fù)步驟②③，多次測量，通過作圖可得加速度。與合力下

的關(guān)系：

⑤保持鉤碼的質(zhì)量m不變，改變小車的質(zhì)量，重復(fù)步驟②③，多次測量，通過作圖可得加速度。與小車質(zhì)

量M的關(guān)系。

電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

回答下列問題：

（1）下列實(shí)驗(yàn)操作或?qū)嶒?yàn)要求正確的是O

A.鉤碼的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量

B.滑輪右側(cè)的細(xì)線應(yīng)與長木板平行

C.長木板的傾角應(yīng)大于45。

D.為了減小摩擦，輕推小車讓小車勻速運(yùn)動(dòng)前，小車后不應(yīng)裝上紙帶，且不應(yīng)接通電源

21

（2）在實(shí)驗(yàn)中得到如圖乙所示的一條紙帶（兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒有畫出），已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器采用的是

頻率為50Hz的交流電，根據(jù)紙帶可求出打3點(diǎn)時(shí)小車的速度%=m/s,小車的加速度為。=

（3）若步驟②中鉤碼的重力為爪g,步驟③中，小車受到的合力為尸，則尸mg（選填或

（4）某同學(xué)根據(jù)測出的多組尸和。，作出尸圖像如圖丙所示，若圖線斜率為左，則小車的質(zhì)量M

為o

（5）根據(jù)步驟⑤中測得的數(shù)據(jù)，在。-M坐標(biāo)系中描點(diǎn)得到上圖丁。根據(jù)圖線（選填“能”或“不能”）

得到。與河成反比關(guān)系。

9.某同學(xué)利用圖（a）所示實(shí)驗(yàn)裝置來探究小車加速度與所受合力之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)中保持小車的質(zhì)量200g

不變，通過不斷增加槽碼的質(zhì)量，增加繩子拉力，并記錄槽碼質(zhì)量為小,用拖在小車后面穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

的紙帶得到相應(yīng)的加速度，描點(diǎn)得到了如圖（b）的一系列點(diǎn)?；卮鹣铝袉栴}：

⑴根據(jù)該同學(xué)的描點(diǎn)，可以得出小車的加速度與所掛槽碼的質(zhì)量加成（填“線性”或“非線性”）關(guān)系,

應(yīng)該用（填“直線”或“平滑曲線”）擬合。

（2）由圖（b）可知，。-機(jī)圖線不經(jīng)過原點(diǎn)，可能的原因是

22

A6z/(m-S-2)

6'

5-?

4-?

3-,

2：.

1-,?

一J

0,50'100'150'200'250'm/g

圖(b)

A.沒有補(bǔ)償阻力

B.斜面傾角過大

C.沒有使所掛槽碼的總質(zhì)量始終遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量

D.沒有使所掛槽碼的總質(zhì)量始終遠(yuǎn)大于小車的總質(zhì)量

(3)若利用本實(shí)驗(yàn)裝置來探究小車質(zhì)量不變的情況下，小車的加速度與合外力的關(guān)系，并把槽碼的總重力作

為小車受到的合外力，在實(shí)驗(yàn)過程中需要采取的措施有(多選)。

A.取下槽碼，調(diào)整木板的傾角，使小車拖著紙帶在木板上勻速運(yùn)動(dòng)

B.掛著槽碼，調(diào)整木板的傾角，使小車拖著紙帶在木板上勻速運(yùn)動(dòng)

C.在增加槽碼個(gè)數(shù)的同時(shí)，在小車上增加鉤碼，使所掛槽碼的總質(zhì)量始終遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量

D.本實(shí)驗(yàn)中，槽碼總質(zhì)量應(yīng)適當(dāng)小些，如不超過20g

(4)若把槽碼改成重物，小車換為物塊，來探究物塊在水平軌道上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。物塊在重物的牽引下開始運(yùn)

動(dòng)，重物落地后，物塊再運(yùn)動(dòng)一段距離停在水平軌道上(尚未到達(dá)滑輪處)，從紙帶上便于測量的點(diǎn)開始，

每5個(gè)點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖(c)所示，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源的頻率為50Hz。通過分析紙

帶數(shù)據(jù)，可判斷物塊開始減速的時(shí)刻位于

單位：cm

3.005.017.019.0011.0112.2810.608.616.604.60

圖(C)

A.計(jì)數(shù)點(diǎn)5和6之間某時(shí)刻B.計(jì)數(shù)點(diǎn)6和7之間某時(shí)刻

C.計(jì)數(shù)點(diǎn)7和8之間某時(shí)刻D.計(jì)數(shù)點(diǎn)8和9之間某時(shí)刻

計(jì)數(shù)點(diǎn)8對應(yīng)的速度大小為m/s(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

10.在“探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中。

(1)備有器材：A。帶有定滑輪的長木板；B。電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、低壓交流電源、紙帶；Co細(xì)繩、小車、磋

碼；D。裝有細(xì)砂的砂桶；Eo墊片；F。天平。還缺少的一件器材是。

(2)同學(xué)甲根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出如圖甲所示圖線，而同學(xué)乙根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出了如圖乙所示圖線，從圖線

m

可知同學(xué)乙實(shí)驗(yàn)操作過程中可能存在的問題是O

23

a與質(zhì)量m的關(guān)系式為

11.某物理實(shí)驗(yàn)小組利用圖甲所示裝置“探究小車的加速度與受力的關(guān)系”。

打點(diǎn)’時(shí)器車細(xì)線滑輪

紙帶一上一^一

~~7

長木板實(shí)度臺

甲

(1)一次實(shí)驗(yàn)中獲得的紙帶如圖乙所示，已知所用電源的頻率為50Hz,每隔1個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，/、B、C、

D、E、F、G為所取計(jì)數(shù)點(diǎn)，由圖中數(shù)據(jù)可求得加速度大小。=m/s2;(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)

字)

2Age山1||山|山||江2||山|||||||1「1川15川11|1f|1||川1］山1|川1|1吟

012345678cm

乙

(2)實(shí)驗(yàn)小組先保持小車質(zhì)量為叫不變，改變小車所受的拉力R得到。隨廠變化的規(guī)律如圖丙中直線N所

示，然后實(shí)驗(yàn)小組換用另一質(zhì)量為啊的小車，重復(fù)上述操作，得到如圖丙中所示的直線8,由圖可知，外

嗎(選填“大于”或“小于”)，直線8不過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是o

12.做探究“加速度與質(zhì)量的關(guān)系”和探究“加速度與力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。

24

qf111i1o1單位：cm

15.195.706.216.72

乙

（1）采用如圖甲所示的裝置探究“加速度與質(zhì)量的關(guān)系”：保持槽碼質(zhì)量不變，通過增減小車中的祛碼個(gè)數(shù)改

變小車中祛碼和小車的總質(zhì)量與此相對應(yīng)，利用紙帶上打出的點(diǎn)來測量小車的加速度。

①對此實(shí)驗(yàn)方案，下列做法中合理的是（選填正確選項(xiàng)前的字母）。

A.在平衡阻力時(shí)，需要把木板的一側(cè)墊高，并將牽引槽碼用細(xì)線通過定滑輪系在小車上

B.實(shí)驗(yàn)時(shí)，先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后再釋放