/2．實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系目錄【學(xué)習(xí)目標】 1【思維導(dǎo)圖】 2【知識梳理】 2知識點1：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗 2知識點2：實驗創(chuàng)新與改進的常見方法 8【鞏固訓(xùn)練】 13【學(xué)習(xí)目標】1．明確影響物體加速度的兩個因素——力和質(zhì)量。2．學(xué)會測量物體的質(zhì)量、加速度和受到的力，通過實驗探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。3．會運用圖像法處理實驗數(shù)據(jù)，得出實驗結(jié)論。重點：1．控制變量法的應(yīng)用。2．平衡摩擦力的方法。3．利用圖像法處理數(shù)據(jù)。難點：1．創(chuàng)新實驗設(shè)計。2．實驗原理的創(chuàng)新。【思維導(dǎo)圖】【知識梳理】知識點1：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗1．實驗思路（1）探究方法——控制變量法①保持研究對象即小車的質(zhì)量不變，改變槽碼的個數(shù)，即改變小車所受的拉力，測出小車對應(yīng)的加速度，驗證加速度是否與作用力成正比。②保持槽碼的質(zhì)量不變，即小車所受的拉力不變，在小車上增減砝碼可改變小車的質(zhì)量，測出小車對應(yīng)的加速度，驗證加速度是否與質(zhì)量成反比。（2）基本思路①探究加速度與力的關(guān)系：控制物體的質(zhì)量m不變，測量物體在不同的力F作用下的加速度a，分析a與F的關(guān)系。②探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系：控制物體所受的力F不變，測量不同質(zhì)量的物體在該力作用下的加速度a，分析a與質(zhì)量m的關(guān)系。2．實驗器材打點計時器、紙帶、小車、一端附有定滑輪的長木板、槽碼、細繩低壓交流電源、導(dǎo)線、天平、刻度尺等。3．物理量的測量（1）質(zhì)量：用天平測量。（2）加速度①方法一：對于初速度為零的勻加速直線運動，可以測量出位移x和時間t，然后由算出加速度。②方法二：用打點的紙帶求加速度。用打點計時器打出紙帶，通過對紙帶上點的分析，由可求出加速度a。③方法三：在這個實驗中也可以不測量加速度的具體數(shù)值。這是因為我們探究的是加速度與其他物理量之間的比例關(guān)系，因此測量不同情況下物體加速度的比值即可。如果測出兩個初速度為零的勻加速直線運動在相同時間內(nèi)發(fā)生的位移x1、x2，則位移之比就等于加速度之比，即。這樣，測量加速度就轉(zhuǎn)換成測量位移了。（3）合外力：根據(jù)等效替代法，平衡摩擦力后且滿足槽碼的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量時，可以用細繩所掛槽碼的重力代替小車所受的合外力。在本實驗中，不能否用手通過測力計給小車施加一個恒力，因為直接用手通過測力計給小車施加力，誤差較大，力的大小、方向無法保證恒定不變。4．實驗裝置實驗裝置如圖所示，用懸掛槽碼的方法為小車提供拉力，把木板的一端墊高以補償打點計時器對小車的阻力及其他阻力。測出槽碼的總重力，它近似等于小車運動時所受的拉力。5．實驗步驟（1）用天平測出小車的質(zhì)量，記錄數(shù)據(jù)。（2）平衡摩擦力：在木板無滑輪的一端下面墊一薄木板，反復(fù)移動其位置，使小車在不掛槽碼的情況下，能拖動紙帶沿木板做勻速直線運動（紙帶上相鄰點間距相等）。（3）探究加速度與力的關(guān)系：①掛上槽碼，先接通電源，再放開小車讓小車拖著紙帶在木板上勻加速下滑，打出一條紙帶。取下紙帶并在紙帶上標上號碼及此時所掛槽碼的個數(shù)。②保持小車的質(zhì)量不變，改變槽碼的個數(shù)，重復(fù)實驗幾次，使小車每次從同一位置釋放。將所對應(yīng)的槽碼重力和加速度記錄在表格中。（4）探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系①保持所掛槽碼的個數(shù)（小車所受拉力）不變，在小車上放上砝碼改變小車的質(zhì)量，打出紙帶。計算砝碼和小車總質(zhì)量，并由紙帶計算出小車對應(yīng)的加速度。②改變小車上砝碼的個數(shù)，重復(fù)實驗幾次，將所對應(yīng)的質(zhì)量和加速度記錄在表格中。6．數(shù)據(jù)處理（1）研究加速度a與力F的關(guān)系：以加速度a為縱軸，力F為橫軸，建立直角坐標系，作出a-F圖像。如圖所示，該圖像是一條通過原點的直線。（2）研究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系：以加速度a為縱軸，質(zhì)量m為橫軸，建立直角坐標系，作出為a-m圖像。但作出的a-m圖像是曲線，判斷是否為反比關(guān)系比較難。所以采用“化曲為直”的方法，以a為縱軸，以為橫軸作出a-圖像，該圖像是一條過原點的直線。7．實驗結(jié)論（1）物體的質(zhì)量m不變時，物體的加速度a與力F成正比。（2）物體所受的力F不變時，物體的加速度a與質(zhì)量m成反比。8．誤差分析（1）偶然誤差：由偶然因素造成的誤差。產(chǎn)生誤差原因減小誤差的方法質(zhì)量測量不準、計數(shù)點間距測量不準多次測量求平均值作圖不準使盡可能多的點落在圖線上或均勻分布在圖線兩側(cè)，誤差較大的點舍去小車所受拉力測量不準①準確平衡摩擦力；②使細繩和紙帶平行于木板（2）系統(tǒng)誤差：由儀器結(jié)構(gòu)缺陷、實驗方法不完善造成的誤差。產(chǎn)生誤差原因減小誤差的方法用槽碼的總重力代替小車所受的拉力使槽碼的總質(zhì)量遠小于小車和車上槽碼的總質(zhì)量（3）幾種a-F圖像分析圖像分析平衡摩擦力不夠或沒有平衡摩擦力，因為拉力為F0時才開始產(chǎn)生加速度平衡摩擦力過度，即拉力F＝0時，已產(chǎn)生加速度，其加速度是由“小車重力沿斜面向下的分力”產(chǎn)生的拉力F很大時，AB段明顯偏離直線，說明此時懸掛的槽碼的總質(zhì)量不滿足遠小于小車和車中槽碼的總質(zhì)量的條件實驗注意事項1、平衡摩擦力時不要掛槽碼，整個實驗平衡了摩擦力后，不管以后是改變槽碼的質(zhì)量，還是改變小車上所加重物的質(zhì)量，都不需要重新平衡摩擦。2、拉小車的細繩一定要和板面平行。3、每條紙帶必須在滿足小車總質(zhì)量遠大于槽碼質(zhì)量的條件下打出。4、改變拉力或小車質(zhì)量后，每次開始時小車應(yīng)盡量靠近打點計時器，并先接通電源，再放開小車，且在小車到達滑輪前按住小車。5、描點要準確，要使盡可能多的點在所作的直線上，不在直線上的點應(yīng)盡可能均勻地分布在所作直線的兩側(cè)，遠離直線的點直接舍去?！镜淅?】圖a是“探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系”實驗裝置圖。甲、乙兩名同學(xué)用該裝置得到加速度a與拉力F的關(guān)系如圖b所示。下列分析正確的是（）A．細繩拉力始終等于槽碼的重力 B．甲同學(xué)平衡了摩擦力C．乙同學(xué)平衡了摩擦力 D．乙同學(xué)實驗中長木板傾角過大【變式1】用如圖所示的裝置做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗。下列說法正確的是（）A．實驗前，應(yīng)把長木板右端墊高，以補償小車運動時受到的阻力B．補償阻力時，應(yīng)將小盤用細繩通過定滑輪系在小車上C．實驗時，應(yīng)先放開小車，再啟動打點計時器D．實驗時，應(yīng)使小盤和盤中砝碼的總質(zhì)量遠大于小車的質(zhì)量【變式2】為探究物體質(zhì)量一定時加速度與力的關(guān)系，小明設(shè)計了如圖甲實驗裝置。（1）實驗中，平衡摩擦力時，（選填“需要”或者“不需要”）將砂及砂桶用細線繞過定滑輪系在小車上。適當墊高木板一端，輕推小車，使得小車能勻速下滑則認為平衡摩擦力。之后改變砂和砂桶質(zhì)量，（選填“需要”或者“不需要”）重新平衡摩擦力。（2）小明根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出圖像如圖乙，該圖線不過原點并在末端發(fā)生彎曲，其原因是_________。（選填字母代號）A．木板右端墊起的高度過?。雌胶饽Σ亮Σ蛔悖〣．木板右端墊起的高度過大（即平衡摩擦力過度）C．砂和砂桶的總質(zhì)量m遠小于小車及車上砝碼的總質(zhì)量MD．砂和砂桶的總質(zhì)量m未遠小于小車及車上砝碼的總質(zhì)量M（3）圖乙所示是實驗過程中得到的紙帶，A、B、C、D、E、F、G是選取的計數(shù)點，相鄰的兩個計數(shù)點之間還有四個點沒有畫出，打點計時器使用的電源頻率則物體運動的加速度a=（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）【變式3】用如圖甲所示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，請回答下列問題：（1）細繩下端不掛槽碼，將長木板右端用墊塊墊起，與桌面成θ角，以平衡摩擦力。當打點計時器打出的紙帶點跡越來越密集，說明θ角（選填“偏小”或“偏大”）。（2）某次實驗獲得的紙帶如圖乙（單位：cm）所示，計數(shù)點O到F中，相鄰計數(shù)點間均有4個計時點未畫出，打點計時器頻率為50Hz，則小車的加速度大小。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（3）實驗中，保持小車的質(zhì)量M一定，改變槽碼的質(zhì)量m，測出對應(yīng)的小車加速度a，認為細繩對小車的拉力F等于槽碼的重力，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出的圖像如圖丙中的曲線1所示。一位同學(xué)利用加速度較小的幾組數(shù)據(jù)擬合了直線2（如圖丙所示），作一條與縱軸平行的虛線，與這兩條圖線及橫軸的交點分別為B、C、A，若小車的質(zhì)量M已測出，求此時懸掛槽碼的質(zhì)量為（用M、、表示）；（4）為使作出的圖像為直線，驗證結(jié)果更準確，該實驗小組經(jīng)過討論后，改進了（3）中的實驗方案，當保持（選填“M”、“m”或“”）一定時，重復(fù)（3）中的實驗，由此得到的圖像就是一條直線。知識點2：實驗創(chuàng)新與改進的常見方法1．實驗原理創(chuàng)新（1）利用位移之比測量加速度之比①將兩輛相同的小車放在水平木板上，前端各系一條細線，線的另一端跨過定滑輪各掛一個小盤，盤中可以放不同的重物。把木板一端墊高，平衡阻力。②兩小車后端各系一條細線，用黑板擦把兩條細線同時按壓在木板上，抬起黑板擦，兩小車同時開始運動，按下黑板擦，兩小車同時停下來。用刻度尺測出兩小車移動的位移x1、x2。由于兩小車運動時間t相同，從它們的位移之比就可以得出加速度之比，即。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。（2）以系統(tǒng)為研究對象：如圖所示，系統(tǒng)總質(zhì)量不變化改變拉力得到若干組數(shù)據(jù)。將N個鉤碼全部放入小車中，在長木板左下方墊上適當厚度的小物塊，使小車可以在木板上勻速下滑。將n個鉤碼掛在輕繩右端，其余N－n個鉤碼仍留在小車內(nèi)；釋放小車，用傳感器記錄小車在時刻，相對于其起始位置的位移s，繪制s－t圖象，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后可得到相應(yīng)的加速度a，并作出a－n圖象。2．實驗改進（1）利用光電門測量加速度利用光電門測出滑塊通過兩個光電門的速度v1、v2，根據(jù)求出加速度。（2）利用位移傳感器測位移通過位移傳感器測出位移大小。由可知，它們的位移之比就等于加速度之比，即。（3）利用彈簧測力計直接測量合外力大小（4）用氣墊導(dǎo)軌代替長木板，無需平衡摩擦力【典例2】如圖甲所示是某實驗小組設(shè)計的“探究加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗裝置示意圖，位移傳感器的發(fā)射器和接收器分別固定在木板右端和物塊上。保持物塊的質(zhì)量不變，探究其加速度和力的關(guān)系，實驗中用鉤碼的重力代替物塊（含接收器）所受的合外力。細線與木板平面平行，不計細線與滑輪之間的摩擦力，重力加速度為g。（1）下列說法正確的是________。A．需要將木板右端墊高，以平衡物塊與木板間的摩擦力B．不需要平衡物塊與木板間的摩擦力C．需要使物塊（含接收器）的總質(zhì)量遠大于鉤碼的質(zhì)量D．不需要使物塊（含接收器）的總質(zhì)量遠大于鉤碼的質(zhì)量（2）某次實驗，測得接收器和發(fā)射器之間的距離x及對應(yīng)的時間t，作出x?t2圖線如圖乙所示，圖中坐標值均已知，由圖像可知，t=0時刻物塊的速度大?。ㄟx填“一定”或“不一定”）為零，此次實驗物塊的加速度a′=（用圖中所給字母表示）。（3）測出物塊（含接收器）的質(zhì)量為M，每個鉤碼的質(zhì)量均為m，第一次掛1個鉤碼進行實驗，此后每增加1個鉤碼進行1次實驗，共進行n次實驗，利用（2）中的方法得到對應(yīng)的加速度an，在誤差允許范圍內(nèi)，若an=（用M、m、n、g表示），即可論證，物塊質(zhì)量不變時其加速度與力成正比。【變式1】某小組在驗證“物體的加速度與合力和質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中，使用了以下器材：氣墊導(dǎo)軌（包含滑輪和氣泵）、滑塊（附帶遮光條）、光電門（2個）、數(shù)字計時器、天平、若干砝碼及托盤，以及若干細線，其中重力加速度為g。操作步驟如下：①安裝好實驗器材，測量兩個光電門之間的距離，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌至水平狀態(tài)，并用細線將滑塊與托盤連接，使其跨過定滑輪。②保持滑塊質(zhì)量不變，在托盤上放置一定質(zhì)量的砝碼，測量滑塊上的遮光條通過光電門1和光電門2時的擋光時間。③逐步增加托盤中的砝碼數(shù)量，重復(fù)上述操作，繪制出砝碼及托盤的總重力mg與滑塊加速度a的函數(shù)關(guān)系圖像。根據(jù)上述操作回答問題：（1）該實驗（填“需要”或“不需要”）平衡阻力。（2）若在逐漸增加砝碼的過程中，發(fā)現(xiàn)圖像不再是直線，這是由于砝碼的質(zhì)量不再遠小于滑塊的質(zhì)量，導(dǎo)致細線的拉力與砝碼及托盤的總重力偏差較大。在如圖乙所示的圖線中對應(yīng)的圖線是（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）。（3）截取圖乙中圖線的直線部分如圖丙所示，根據(jù)圖丙結(jié)果可得出滑塊及遮光條的總質(zhì)量為kg（結(jié)果保留1位有效數(shù)字）。（4）為了解決（2）中的系統(tǒng)誤差，另一小組同學(xué)將滑塊（含遮光條）、砝碼及托盤整體視為一個系統(tǒng)，通過繪制滑塊加速度a的倒數(shù)與砝碼及托盤總質(zhì)量m的倒數(shù)的圖像，即，也可以驗證當物體質(zhì)量保持不變時，物體的加速度與所受合外力成正比，該圖像縱軸的截距為（用題中所給物理量的字母表示）。【變式2】實驗小組開展探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的實驗。（1）用如圖甲所示的裝置進行探究，以下說法正確的是（）A．需墊高木板補償阻力B．補償阻力時小車不需要連接紙帶C．圖中打點計時器的電源是220V交流電D．實驗時拉小車的細線應(yīng)保持與桌面平行（2）某次正確操作后獲得一條如圖乙所示的紙帶，建立以計數(shù)點為坐標原點的軸，各計數(shù)點的位置坐標分別為，，，。已知打點計時器的打點周期為，則小車加速度的表達式是（）A．B．C．D．（3）實驗小組還利用如圖丙的裝置將兩相同的小車放在粗糙的水平木板上，探究加速度與力的關(guān)系。小車前端各系一條細線，線的另一端跨過定滑輪各掛一個小盤，盤中放質(zhì)量不同的重物。兩小車后端各系一條細線，用黑板擦把兩條細線同時按壓在木板上。抬起黑板擦，兩小車同時開始運動，按下黑板擦，兩小車同時停下來。該實驗中（選填“需要”或“不需要”）補償阻力；正確操作后，測出兩小車移動的位移，，它們的加速度之比?！咀兪?】在“探究一定質(zhì)量下小車加速度與力關(guān)系的實驗”中，小明同學(xué)按照題圖所示實驗裝置示意圖安裝好實驗器材。實驗中，可以通過增加或減少鉤碼來改變細線拉力的大小，利用彈簧測力計可以測量拉力的大小。（1）小明同學(xué)用天平測量了小車的質(zhì)量為，實驗中（填“需要”或“不需要”）滿足小車的質(zhì)量遠大于鉤碼的總質(zhì)量；（2）為了平衡摩擦力，下列操作可行且必要的是_____。A．將長木板的左端墊高B．在細線上掛上鉤碼C．先接通打點計時器，再釋放小車，讓小車拉著紙帶打下間隔均勻的點D．每測一次加速度，需要重新平衡摩擦力（3）小明按（2）中正確操作平衡摩擦力后，某次實驗中讓小車做勻加速運動，打出一條紙帶，他選取了連續(xù)的幾個點，依次標記為A、B、C、D、E、F、G，如圖乙所示，由于點周圍有一塊臟污，看不清楚，于是他只測量了四段間距，測得，，已知打點計時器的頻率為，為了盡可能減小實驗誤差，則此次實驗小車的加速度的表達式為（用題中字母表示）；（4）后續(xù)實驗中，小明同學(xué)發(fā)現(xiàn)彈簧測力計損壞無法讀數(shù)，因此改變實驗方案。他在小車上放上適量鉤碼，實驗中每個鉤碼的質(zhì)量均為。每次實驗中，逐一增加懸掛的鉤碼的個數(shù)，同時改變小車上鉤碼的個數(shù)，測量小車的加速度，重復(fù)該實驗多次。若懸掛的鉤碼個數(shù)為，要使繪制的圖像為線性的，當懸掛鉤碼質(zhì)量每增加，小車上鉤碼質(zhì)量應(yīng)減少（用題中字母表示）。【鞏固訓(xùn)練】1．某同學(xué)在做“探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系”實驗時，采用了課本上案例的裝置，由于沒有考慮重物的質(zhì)量，結(jié)果得到的圖像可能是下圖中的哪一個？（

）A．

B．

C．

D．

2．某同學(xué)用如圖甲所示裝置探究“加速度與小車受力、小車質(zhì)量的關(guān)系”實驗。小車后面固定一條紙帶，紙帶穿過打點計時器，細線一端連著小車，另一端通過光滑定滑輪與砝碼相連。已知打點計時器的頻率為50Hz，實驗中打下的一條紙帶如圖乙所示，相鄰計數(shù)點間還有4個計時點沒有畫出。關(guān)于該實驗，下列說法正確的是（

）A．該實驗不需要小車質(zhì)量遠大于砝碼及砝碼盤總質(zhì)量B．由乙圖可知，小車做勻變速運動的加速度大小為C．實驗中采用“控制變量法”且應(yīng)先釋放小車，再接通打點計時器D．為了補償阻力，每次改變小車或砝碼質(zhì)量時，都需重新調(diào)節(jié)長木板傾角3．在“探究物體的加速度與物體所受外力、物體質(zhì)量間的關(guān)系”的實驗中，采用如圖所示的實驗裝置。小車及車中砝碼的質(zhì)量用M表示，盤及盤中砝碼的質(zhì)量用m表示，下列說法正確的是（）A．平衡摩擦力時，應(yīng)將盤用細繩通過定滑輪系在小車上B．甲圖上端彎曲的原因是盤及盤中砝碼的質(zhì)量m太大，已經(jīng)不滿足C．乙圖不過原點的原因是平衡摩擦力過度D．實驗時，若拉力可以用力學(xué)傳感器直接測量，則也需滿足條件4．某小組用如圖所示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。（1）探究小車的加速度與其所受拉力的關(guān)系時，需保持小車（含加速度傳感器）的質(zhì)量不變，這種實驗方法是。（2）在小車的質(zhì)量M與重物的質(zhì)量m滿足關(guān)系時，可以認為細繩的拉力近似等于重物的重力，上述做法引起的誤差為（填“偶然誤差”或“系統(tǒng)誤差”）。（3）為消除小車和重物之間的質(zhì)量關(guān)系帶來的實驗誤差，可采用的方案是______（填方案前字母序號）。A．盡可能減小重物的質(zhì)量B．在連接重物的細繩處加裝力傳感器，以直接測出細繩的拉力C．將小車上的部分砝碼移至重物上，探究小車和重物組成的系統(tǒng)的加速度和外力的關(guān)系5．某同學(xué)準備做“探究加速度與力、質(zhì)量之間的關(guān)系”實驗。在實驗中，他將懸掛物的重力大小視為小車受到的細線拉力大小。（1）在平衡小車所受的阻力時，（填“需要”或“不需要”）懸掛重物平衡小車的阻力；（2）已知打點計時器所用交變電源頻率為，該同學(xué)某次實驗得到的紙帶如圖所示，A、B、C、D、E是5個連續(xù)的計數(shù)點。相鄰兩計數(shù)點間有四個點未畫出，實驗數(shù)據(jù)如表中所示，其中有一組數(shù)據(jù)讀取不當，這組數(shù)據(jù)是（填A(yù)、B、C、D或E）。根據(jù)上述信息可得小車的加速度大小為（計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）；計數(shù)點ABCDE位置坐標（cm）4.505.507.309.9013.3（3）另一位同學(xué)在實驗中得到了如圖中的曲線，于是他利用最初的幾組數(shù)據(jù)擬合了一條直線，如圖所示，與縱軸平行的直線和這兩條圖線以及橫軸的交點分別為。此時，小車質(zhì)量為，懸掛物的質(zhì)量為。那么可以得出：。6．為了探究小車加速度與外力的關(guān)系，小明同學(xué)設(shè)計了如圖甲所示的實驗裝置，長木板水平放置在實驗臺上，細繩一端與力傳感器相連，另一端跨過輕質(zhì)的動滑輪和定滑輪與砂桶相連，小車一端連接紙帶，紙帶穿過打點計時器，打點計時器所接交流電源的頻率為，力傳感器可測出輕繩中的拉力大小，記小車的質(zhì)量為，砂和砂桶的總質(zhì)量為，已知重力加速度為。（1）關(guān)于該實驗的操作，下列說法正確的是（）A．為減小實驗誤差，在細繩一端不掛砂桶的前提下，將帶有滑輪的長木板右端用小木塊墊高，以平衡小車運動過程中受到的阻力B．在實驗操作過程中，需要調(diào)整長木板左端定滑輪的高度，使細繩與長木板平行C．實驗釋放小車時，小車盡量靠近長木板左端D．本實驗要保證小車的質(zhì)量要遠大于砂和砂桶的總質(zhì)量（2）小明同學(xué)進行正確實驗操作時某次得到的紙帶如圖乙所示，從0點開始每隔4個點取一個計數(shù)點，0、1、2、3、4均為計數(shù)點，部分實驗數(shù)據(jù)在圖中已標注，則可以從圖乙中看出紙帶（填“左”或“右”）端與小車相連，小車運動的加速度是，打下1時的速度大小（以上兩空計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（3）保持小車的質(zhì)量不變，記錄多次實驗的數(shù)據(jù)，以力傳感器的示數(shù)為橫坐標，以加速度為縱坐標，通過實驗數(shù)據(jù)做出的圖像是一條直線，如圖丙所示，圖線的斜率為，則小車的質(zhì)量為（用“”表示）。7．“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗裝置如圖所示。氣墊導(dǎo)軌調(diào)至水平，滑塊通過輕繩與盛水桶連接，力傳感器直接測量細繩的拉力F，固定在滑塊上的遮光條寬度為d，與光電門相連的數(shù)字計時器（圖中未標出）記錄遮光條通過光電門1、2的時間，兩光電門間的距離為x（）。（1）實驗中滑塊不連接輕繩，向左輕推滑塊，若遮光條通過光電門1的遮光時間（填“大于”、“等于”或“小于”）通過光電門2的遮光時間，則說明氣墊導(dǎo)軌已調(diào)至水平。（2）將滑塊與接有水桶及力傳感器的輕繩相連，測得遮光條通過光電門1、2的時間分別為、，則遮光條通過光電門1、2的瞬時速度分別為、（均用d、、表示）；若滑塊做勻加速直線運動，加速度的表達式為（用d、、、x表示）。（3）實驗中保持滑塊質(zhì)量（含遮光條）M不變，多次改變水的質(zhì)量，以a為縱坐標、F為橫坐標，描點連線，則其斜率的物理意義為。（4）已知滑塊質(zhì)量，某次實驗測得拉力時的加速度，此過程加速度的理論值，相對誤差為。（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）8．某同學(xué)在用如圖所示的裝置驗證牛頓第二定律，保持小車質(zhì)量一定，驗證小車加速度與合力的關(guān)系。（1）為了滿足實驗中的兩個近似條件，使鉤碼的總重力可近似作為細線對小車的拉力，對應(yīng)的操作是：；使細線的拉力可近似作為小車所受的合外力，對應(yīng)的操作是：。（選涂正確答案標號）A．調(diào)整長木板上滑輪的高度使細線與長木板平行B．平衡小車受到的阻力C．鉤碼的總質(zhì)量應(yīng)遠小于小車的質(zhì)量（2）為了平衡摩擦力，應(yīng)調(diào)整軌道傾斜度，使小車_______。（選涂正確答案標號）A．能在軌道上保持靜止B．受牽引時，能拖動紙帶沿軌道做勻速運動C．不受牽引時，沿軌道做勻速運動D．不受牽引時，能拖動紙帶沿軌道做勻速運動（3）在本實驗中認為細線的拉力等于鉤碼的總重力，已知三位同學(xué)利用實驗數(shù)據(jù)作出的圖像如圖中的1、2、3所示下列分析正確的是_______。（選涂正確答案標號）A．出現(xiàn)圖線1的原因可能是沒有平衡摩擦力B．出現(xiàn)圖線2的原因可能是鉤碼的質(zhì)量不合適C．出現(xiàn)圖線3的原因可能是在平衡摩擦力時長木板的傾角過大（4）若多次增大鉤碼的質(zhì)量進行實驗，得到鉤碼的質(zhì)量及對應(yīng)的小車運動的加速度，作出圖像如圖中實線所示，在曲線部分取一點，對應(yīng)的橫坐標為，已知重力加速度大小為，若小車的質(zhì)量為，則點與坐標原點的連線斜率為（用表示）。9．如圖甲所示是某實驗小組“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗裝置。（1）在通過調(diào)整長木板的傾角來補償阻力時，正確的操作是（）A．小車后面安裝紙帶，前面掛重物B．小車后面安裝紙帶，前面不掛重物C．小車后面不安裝紙帶，前面掛重物D．小車后面不安裝紙帶，前面不掛重物（2）另一實驗小組用如圖乙所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進行探究加速度與力的關(guān)系實驗，設(shè)計了如下的實驗步驟：A．將氣墊導(dǎo)軌調(diào)整成水平；B．在導(dǎo)軌上選擇兩個適當?shù)奈恢冒惭b光電門1、2，并連接數(shù)字毫秒器；通過導(dǎo)軌上的標尺測出兩光電門間的距離l；測出滑塊上遮光條的寬度d；C．用天平測量滑塊和遮光條的總質(zhì)量M；讀出槽碼總質(zhì)量m；D．將滑塊從光電門右側(cè)靜止釋放，從數(shù)字計時器上讀出遮光條通過光電門1、2的時間、；E.保持遮光條和滑塊總質(zhì)量不變，增加槽碼直至槽碼質(zhì)量與滑塊和遮光條總質(zhì)量接近相等，重復(fù)實驗，將數(shù)據(jù)記錄表格，得出各次滑塊加速度；①錯誤的實驗步驟是（用字母表示）②若氣墊導(dǎo)軌未調(diào)成水平，且左端略高，則可能得到的圖像是()10．某實驗小組用如圖甲所示的實驗裝置探究外力一定時加速度與質(zhì)量的關(guān)系。（1）下列操作正確的是_____。A．使小車和車上砝碼的總質(zhì)量遠小于槽碼質(zhì)量B．補償阻力時墊塊墊得越高越好C．補償阻力時需要用細繩連接槽碼D．先接通打點計時器的電源后釋放小車（2）為補償打點計時器對小車的阻力及其他阻力，在正確的操作下，打出紙帶進行檢驗，下列紙帶能說明補償阻力恰當?shù)氖莀____。A． B．C． D．（3）若某次實驗中，沒有使槽碼的總質(zhì)量遠小于小車和車上砝碼的總質(zhì)量，其他實驗操作均正確。以小車和車上砝碼的總質(zhì)量為橫坐標，以小車加速度的倒數(shù)為縱坐標，、兩組同學(xué)得到的圖像如圖乙所示（為已知量）。由圖乙可知，小車和車上砝碼的總質(zhì)量越大，小車的加速度越（填“大”或“小”）；若該實驗驗證了牛頓第二定律，則當?shù)氐闹亓铀俣却笮椋ㄓ帽硎荆?；組所用槽碼的總質(zhì)量比組的更（填“大”或“小”）。11．甲同學(xué)利用如圖（a）所示的裝置探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系。（1）圖（b）是甲同學(xué)在實驗中得到的一條紙帶，相鄰兩個計數(shù)點間還有四個點未畫出，實驗中交變電源的頻率是50Hz，小車的加速度大小為（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。（2）保持鉤碼質(zhì)量m一定，改變小車質(zhì)量M，重復(fù)實驗操作。得到多組數(shù)據(jù)后，甲同學(xué)畫出圖像如圖（c）所示，導(dǎo)致出現(xiàn)該圖像的可能原因是________。A．小車質(zhì)量遠大于鉤碼質(zhì)量B．未滿足小車質(zhì)量遠大于鉤碼質(zhì)量C．木板與水平面傾角過大，平衡摩擦力過量D．木板與水平面傾角過小，平衡摩擦力不足（3）乙同學(xué)根據(jù)甲同學(xué)測出的多組實驗數(shù)據(jù)，畫出的圖像為一次函數(shù)，圖像斜率為k，縱截距為b，利用圖像信息計算出當?shù)刂亓铀俣葹椋ńY(jié)果用m、k、b表示）。12．實驗小組探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的裝置如圖甲所示。一光滑小鋼球置于小車內(nèi)，車內(nèi)后壁裝有壓力傳感器，車頂安裝有遮光條，細繩一端系于小車上，另一端跨過固定在長木板上的定滑輪，掛上鉤碼。（1）用螺旋測微器測量遮光條的寬度如圖乙所示，則遮光條的測量值mm。（2）若將壓力傳感器的示數(shù)視為小球所受合力的大小，則在實驗過程中，（選填“需要”或“不需要”）滿足鉤碼質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量，細繩需要調(diào)節(jié)至與長木板平行，長木板保持水平。（3）光電門安裝在長木板的位置，在長木板上標記另一位置。改變鉤碼個數(shù)，讓小車每次都從位置開始運動，記錄多組壓力傳感器示數(shù)和光電門測量的遮光時間。某同學(xué)猜想小球的加速度與成正比，若用圖像法驗證他的猜想，則最直觀、合理的關(guān)系圖像是下列選項中的_______（填選項符號）。A． B． C． D．（4）若作出（3）中正確選項的圖像為一條過原點的直線，圖像斜率為，遮光條的寬度為間距為，則小鋼球的質(zhì)量（用字母表示）13．下圖為某實驗興趣小組探究“加速度與力的關(guān)系”的實驗裝置，該裝置中所使用的滑輪與細繩質(zhì)量不計、摩擦不計。已知小車的質(zhì)量為M，當?shù)刂亓铀俣葹間，實驗操作如下：（1）掛上托盤和砝碼，調(diào)整滑輪高度使滑輪與小車間細線與木板平行，調(diào)整木板的傾角，使小車沿木板勻速下滑；（2）取下托盤和砝碼，將小車置于木板上靠近滑輪處的某一位置，記錄該位置與位移傳感器的距離為，釋放小車，通過位移傳感器和計時器測出小車與位移傳感器的實時距離x和小車運動時間t，由此求出小車的加速度：①本實驗開始之前（填“需要”或“不需要”）平衡摩擦阻力；②測出托盤和砝碼總質(zhì)量為m，本實驗（填“需要”或“不需要”）滿足；③根據(jù)測量數(shù)據(jù)，取下托盤和砝碼后小車下滑過程中受到的合外力（用m或M及g表示），小車的加速度（用x、t、表示）；（3）改變砝碼質(zhì)量和木板的傾角，重復(fù)步驟（1）（2），可得到多組a、F的數(shù)據(jù)，并繪制圖像進行探究。14．某實驗小組通過實驗探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。（1）利用圖甲裝置進行實驗，要平衡小車受到的阻力。平衡阻力的方法是：調(diào)整軌道的傾斜度，使小車_________。（選填正確答案標號）A．能在軌道上保持靜止B．受牽引時，能拖動紙帶沿軌道做勻速運動C．不受牽引時，能拖動紙帶沿軌道做勻速運動（2）為探究加速度與力的關(guān)系，在改變作用力時，甲同學(xué)將放置在實驗桌上的槽碼依次放在槽碼盤上；乙同學(xué)將事先放置在小車上的槽碼依次移到槽碼盤上，在其他實驗操作相同的情況下（填“甲”或“乙”）同學(xué)的方法可以更好地減小誤差。（3）利用圖乙裝置進行實驗，箱體的水平底板上安裝有力傳感器和加速度傳感器，將物體置于力傳感器上，箱體沿豎直方向運動。利用傳感器測得物體受到的支持力和物體的加速度，并將數(shù)據(jù)實時傳送到計算機。①圖丙是根據(jù)某次實驗采集的數(shù)據(jù)生成的和隨時間變化的散點圖，以豎直向上為正方向。時，物體處于（選填“超重”或“失重”）狀態(tài)；以為橫軸、為縱軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)擬合得到的圖像為圖丁中的圖線。②若將物體質(zhì)量增大一倍，重新進行實驗，其圖像為圖丁中的圖線。（選填“”“”或“”）15．某同學(xué)利用智能手機中的傳感器和APP軟件“Phyphox”來探究“質(zhì)量不變的情形下小車的加速度與力的關(guān)系”實驗。用同一套設(shè)備設(shè)計了兩種方法，分別如圖甲、乙所示。小車和智能手機總質(zhì)量記為M，鉤碼的質(zhì)量記為m，不計空氣阻力，重力加速度為g。方法一：采用裝置甲，實驗步驟如下：①不掛鉤碼，改變木板的傾角θ，給一初速度使小車和智能手機沿木板勻速下滑（可通過軟件測出加速度為零）；再保持傾角不變，進行以下步驟。②掛上鉤碼，記錄其質(zhì)量為m，讓小車和智能手機沿木板下滑，利用手機軟件Phyphox測出加速度a；③改變鉤碼質(zhì)量，再重復(fù)步驟②，多次測量；④用作為小車和智能手機受到的合外力F，通過作圖可得到小車加速度與合外力（a—F）的關(guān)系圖像。方法二：采用裝置乙，實驗步驟如下：①掛上鉤碼，改變木板的傾角θ，給一初速度使小車和智能手機拖著鉤碼沿木板勻速下滑（可通過軟件測出加速度為零）；②取下鉤碼，記錄其質(zhì)量為m，讓小車和智能手機沿木板下滑，利用手機軟件Phyphox測出加速度a；③改變鉤碼質(zhì)量和木板傾角，再重復(fù)步驟①②，多次測量；④用鉤碼的重力mg作為小車和智能手機受到的合外力F，通過作圖可得到小車加速度與合外力（a—F）的關(guān)系圖像。（1）下列說法正確的是（填字母）A．方法一中鉤碼的質(zhì)量需要遠小于小車和智能手機的總質(zhì)量B．方法二中鉤碼的質(zhì)量需要遠小于小車和智能手機的總質(zhì)量C．兩個方法中都需要連接小車的細繩與長木板保持平行D．兩個方法中都存在因?qū)嶒炘聿煌晟埔鸬南到y(tǒng)誤差（2）在方法一中，作出a—F圖像如圖丙所示，測出圖像中直線的斜率為k1，圖像不經(jīng)過坐標原點的原因是。（3）在方法二中，作出a—F圖像如圖丁所示，測出圖像中直線的斜率為k2。兩種方法得出a—F圖像的斜率k1k2（填“等于”或“不等于”）（4）在方法二中，根據(jù)圖像得到斜率值（各物理量均采用國際單位制的基本單位），小車和智能手機的總質(zhì)量為；若其中一組實驗數(shù)據(jù)為：木板傾角θ=37°時對應(yīng)鉤碼質(zhì)量為m=60g，則此時小車和斜面間的摩擦力大小為。（sin37°=0.6，重力加速度g取10m/s2）16．某學(xué)習(xí)小組用如圖甲所示的裝置探究牛頓第二定律。（1）用天平測出滑塊（含遮光片，其寬度為d）的質(zhì)量和重