2．實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系一、實驗思路——控制變量法1．探究加速度與力的關(guān)系保持小車________不變，通過改變____________改變小車所受的拉力．小車所受的拉力可認為與槽碼所受的重力相等．測得不同拉力下小車運動的加速度，分析加速度與________的變化情況，找出二者之間的定量關(guān)系．質(zhì)量槽碼的個數(shù)拉力2．探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系保持小車所受的________不變，通過在小車上________改變小車的質(zhì)量．測得不同質(zhì)量的小車在這個拉力下運動的加速度，分析加速度與________的變化情況，找出二者之間的定量關(guān)系．拉力增加重物質(zhì)量二、物理量的測量1．質(zhì)量的測量：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(1)方法1：讓小車做初速度為0的勻加速直線運動，用刻度尺測量小車移動的位移x，用秒表測量發(fā)生這段位移所用的時間t，然后由a＝________計算出加速度a.(2)方法2：將打點計時器的紙帶連在小車上，根據(jù)紙帶上打出的點測量加速度．

位移3．力的測量在平衡小車受到的阻力后，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)量小得多時，可認為小車所受的拉力近似等于槽碼所受的________．(2)使用力傳感器可以直接測量________的大小，不需要使槽碼的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量．重力拉力三、實驗器材小車、鉤碼、槽碼、細線、一端附有定滑輪的長木板、墊木、打點計時器、交流電源、紙帶、天平、________．刻度尺四、進行實驗(以參考案例1為例)1．用________測出小車的質(zhì)量m，并把數(shù)值記錄下來．2．按如圖所示的裝置把實驗器材安裝好(先不把懸掛槽碼的細線系在小車上)．天平3．平衡阻力：如上圖所示．把木板的一側(cè)墊高，以平衡小車受到的阻力．調(diào)節(jié)木板的傾斜度，使小車在不受牽引時能拖動紙帶沿木板________運動．4．把細線繞過定滑輪系在小車上，另一端掛上槽碼．讓小車靠近打點計時器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶．處理紙帶上打出的點來測量加速度．勻速5．保持小車________不變，通過改變槽碼的個數(shù)，成倍地改變小車所受的拉力，重復步驟4，多做幾次，把數(shù)據(jù)記錄在表1中．表1小車質(zhì)量一定拉力F/N

加速度a/(m·s－2)

質(zhì)量6.保持槽碼個數(shù)不變，即保持小車受的________不變，通過增減小車中的鉤碼改變小車的質(zhì)量，重復步驟4，多做幾次，把數(shù)據(jù)記錄在表2中．表2小車所受的拉力一定質(zhì)量m/kg

加速度a/(m·s－2)

拉力五、數(shù)據(jù)分析1．分析加速度a與拉力F的定量關(guān)系由表1中記錄的數(shù)據(jù)，以加速度a為縱坐標、拉力F為橫坐標建立直角坐標系．根據(jù)各組實驗數(shù)據(jù)在坐標紙上描點，作出a-F圖像．若圖像是一條過原點的傾斜直線，就能說明加速度a與拉力F成________．正比

反比3．實驗結(jié)論(1)保持物體質(zhì)量不變時，物體的加速度a與所受拉力F成________．(2)保持拉力F不變時，物體的加速度a與質(zhì)量m成________．正比反比4．誤差分析項目產(chǎn)生原因減小方法偶然誤差質(zhì)量測量不準、計數(shù)點間距測量不準多次測量求平均值小車所受拉力測量不準①盡量減小摩擦力的影響；②使細線和紙帶平行于木板作圖不準使盡可能多的點落在直線上或均勻分布在直線兩側(cè)，誤差較大的點舍去系統(tǒng)誤差槽碼的總重力代替小車所受的拉力使槽碼的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量六、注意事項1．平衡阻力：在平衡阻力時，不要把懸掛重物的細線系在小車上，即不要給小車加任何牽引力，且要讓小車拖著紙帶勻速運動．2．不重復平衡阻力：整個實驗平衡阻力后，不管以后是改變槽碼總質(zhì)量還是改變小車和鉤碼的總質(zhì)量，都不需要重新平衡阻力．3．實驗條件：每條紙帶都必須在滿足小車的質(zhì)量遠大于槽碼的總質(zhì)量的條件下打出．只有如此，槽碼的總重力才可視為小車受到的拉力．4．一先一后一按?。焊淖兝托≤囐|(zhì)量后，每次開始時小車應(yīng)盡量靠近打點計時器，并應(yīng)先接通電源，再放開小車，且應(yīng)在小車到達定滑輪前按住小車．5．作圖：作圖時，兩坐標軸的比例要適當，要使盡可能多的點落在所作直線上，不在直線上的點應(yīng)盡可能對稱地分布在所作直線兩側(cè)．離直線較遠的點是錯誤數(shù)據(jù)，應(yīng)舍去不予考慮．特別提示實驗操作過程中，可以用氣墊導軌替代長木板，不用平衡阻力；可以利用傳感器測量作用在小車上的力，避免對槽碼質(zhì)量的限制．[易錯辨析](1)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的實驗，研究的是物體所受的某一個力與物體加速度的關(guān)系．(

)(2)實驗假設(shè)應(yīng)該從最簡單的情況進行猜想．(

)(3)實驗中作直線擬合的方法是讓每個點都要在一條直線上．(

)×√×02.探究分析探究點一教材原型實驗例1在研究拉力F一定時，小車的加速度a與小車(含鉤碼)質(zhì)量m的關(guān)系的實驗中，某同學安裝的實驗裝置和設(shè)計的實驗步驟如下：A．用天平稱出小車和槽碼的質(zhì)量B．按圖安裝好實驗器材C．把輕繩系在小車上并繞過定滑輪懸掛槽碼D．將電磁打點計時器接在電壓為6V的蓄電池上，接通電源，釋放小車，電磁打點計時器在紙帶上打下一系列點，并在紙帶上標明小車質(zhì)量E．保持槽碼的質(zhì)量不變，增加小車上的鉤碼個數(shù)，并記錄每次增加后的m值，重復上述實驗F．分析每條紙帶，測量并計算出加速度的值G．作a-m關(guān)系圖像，并由圖像確定a與m的關(guān)系(1)請改正實驗裝置圖中的錯誤．①電磁打點計時器位置_____________；②小車位置___________________；③滑輪位置_____________________．(2)該同學漏掉的重要實驗步驟是____________，該步驟應(yīng)排在步驟_____之后．應(yīng)靠右端應(yīng)靠近打點計時器應(yīng)使細繩平行于木板平衡阻力B(3)在上述步驟中，有錯誤的是步驟______，應(yīng)把________________改為_____________________．(4)在上述步驟中，處理不恰當?shù)氖遣襟E________，應(yīng)把_______________改為_________________．D電壓為6V的蓄電池電壓約為8V的交流電源G作a-m關(guān)系圖像

【思維提升】實驗原理及用到的物理方法實驗方法控制變量法實驗條件①平衡摩擦力；②槽碼的總質(zhì)量遠小于小車和鉤碼的總質(zhì)量三個物理量的測量①小車質(zhì)量的測量：利用天平測出，在小車上增減鉤碼可改變小車的質(zhì)量．②拉力的測量：槽碼的總質(zhì)量遠小于小車和鉤碼的總質(zhì)量時，F(xiàn)＝mg.③加速度的測量：Δx＝aT2，結(jié)合逐差法例2“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗裝置如圖甲所示．(1)在平衡小車受到的阻力的過程中，打出了一條紙帶如圖乙所示．打點計時器打點的時間間隔為0.02s，從比較清晰的點起，每5個點取一個計數(shù)點，測量并標出相鄰計數(shù)點之間的距離，該小車的加速度a＝________m/s2.0.16(2)平衡阻力后，將5個相同的槽碼都放在小車上．掛上槽碼盤，然后每次從小車上取一個槽碼添加到槽碼盤中，測量小車的加速度．小車的加速度a與槽碼盤中槽碼總重力F的實驗數(shù)據(jù)如下表：槽碼盤中槽碼總重力F/N0.1960.3920.5880.7840.980加速度a/(m·s－2)0.691.181.662.182.70請根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在如圖所示坐標系中作出a-F關(guān)系圖像．(3)本實驗已正確平衡了阻力，根據(jù)提供的實驗數(shù)據(jù)作出的a-F圖線不通過原點，主要原因是______________________________.計算F時忘記加入槽碼盤的重力練1

[2024·浙江杭州高一模擬]某同學用如圖甲所示裝置探究小車加速度與小車所受合外力以及小車質(zhì)量的關(guān)系．(1)為平衡小車受到的阻力，將長木板一端墊高，用槽碼拉動小車，使它恰好能拖動紙帶做勻速直線運動．該操作存在的問題是__________________________________________________________(寫出一種即可)．槽碼拉動小車，而應(yīng)取下槽碼輕推小車使其恰好做勻速直線運動不應(yīng)該用(2)該同學使用的是電火花計時器，應(yīng)選用的電源是________(選填“A”“B”或“C”)．C

解析：電火花計時器應(yīng)選用220V的交流電源，即為C.(3)圖乙為某次實驗得到的紙帶，兩計數(shù)點間還有4個點未畫出，實驗所用電源頻率為50Hz，部分實驗數(shù)據(jù)如圖所示，C點速度大小為________m/s，加速度大小為________m/s2(計算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)．0.700.52練2

[2024·四川廣安檢測]某同學設(shè)計了一個探究加速度a與物體所受合力F、物體質(zhì)量m的關(guān)系的實驗，圖甲所示為實驗裝置簡圖(交流電源的頻率為50Hz)．(1)圖乙所示為某次實驗得到的紙帶，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為________m/s2(保留兩位有效數(shù)字)．3.2

序號12345678小車加速度a/(m·s－2)1.901.721.491.251.000.750.500.30小車質(zhì)量m/kg0.250.290.330.400.500.711.001.674.003.453.032.502.001.411.000.60

(3)保持小車的質(zhì)量不變，改變砂子和砂桶的質(zhì)量，該同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了加速度a隨合力F變化的圖線，如圖丁所示．該圖線不通過原點，其主要原因是_____________________________________.實驗前沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不充分探究點二創(chuàng)新型實驗例3圖甲為“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗裝置示意圖，連接在小車后面的紙帶穿過電火花計時器，小車和掛在豎直面內(nèi)的拉力傳感器用一條柔軟的輕繩通過光滑的定滑輪和動滑輪連接起來，拉力傳感器是一種將物理信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y量的電信號輸出的裝置，用于測小車受到拉力的大?。?1)下列實驗操作正確的是________(填標號)．A．在補償阻力時，應(yīng)將拉力傳感器、鉤碼通過滑輪用細繩拴在小車上B．連接拉力傳感器和小車的細繩應(yīng)與長木板平行C．平衡阻力后，長木板的位置不能移動，每次改變小車質(zhì)量時，應(yīng)重新平衡阻力D．小車釋放前應(yīng)靠近打點計時器，但應(yīng)先釋放小車，再接通電源B(2)實驗中________(選填“需要”或“不需要”)滿足所掛鉤碼質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量．(3)某實驗小組在小車加速下滑過程中得到如圖乙所示的一條紙帶的一部分，用毫米刻度尺測量并在紙帶上標出了各段的長度，相鄰兩計數(shù)點間的距離如圖乙所示，已知打點計時器使用的交流電源的頻率為50Hz，相鄰兩計數(shù)點間還有4個計時點未標出，在A、B、C、D、E五個點中，打點計時器最先打出的是________點．在打出C點時小車的速度大小為________m/s；小車的加速度大小為________m/s2.(計算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)不需要A1.181.49練3如圖所示是某同學探究加速度與力的關(guān)系的實驗裝置．他在氣墊導軌上安裝了一個光電門B，滑塊上固定一遮光條，滑塊用細線繞過氣墊導軌左端的定滑輪與力傳感器相連，力傳感器下方懸掛槽碼，每次滑塊都從A處由靜止釋放．(1)該同學用游標卡尺測量遮光條的寬度d.(2)實驗時，將滑塊從A處由靜止釋放，由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門B的時間t，若要得到滑塊的加速度，還需要測量的物理量是____________________________________(用文字表述)．滑塊通過光電門的速度為________(用已知量表示)．遮光條在A處時與光電門B的水平距離(3)下列實驗操作和要求必要的是________(填標號)．A．應(yīng)將氣墊導軌調(diào)節(jié)水平B．應(yīng)測出槽碼和力傳感器的總質(zhì)量C．應(yīng)使A位置與光電門B間的距離適當大些D．應(yīng)使滑塊質(zhì)量遠大于槽碼和力傳感器的總質(zhì)量AC解析：實驗前應(yīng)將氣墊導軌調(diào)節(jié)水平，A正確；滑塊受到的拉力可以由力傳感器測出，實驗不需要測出槽碼和力傳感器的總質(zhì)量，B錯誤；為減小實驗誤差，應(yīng)使A位置與光電門B間的距離適當大些，C正確；滑塊受到的拉力可以由力傳感器測出，不需要使滑塊質(zhì)量遠大于槽碼和力傳感器的總質(zhì)量，D錯誤．03.分層訓練素養(yǎng)提升(二十五)1．(4分)在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中，為了消除打點計時器和木板對小車阻力的影響，關(guān)于該操作環(huán)節(jié)，下列四種裝置圖中正確的是(

)答案：B解析：在不掛砝碼盤和砝碼時需要用重力沿斜面向下的分力將打點計時器和木板對小車的阻力平衡掉，所以要將長木板無滑輪一側(cè)適當墊高，故B正確，A、C、D錯誤．2．(4分)某學生在做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗的過程中，在平衡摩擦力時，把長木板的一端墊得過高，使得傾角偏大．他所得到的a-F關(guān)系可用下列哪個圖像表示？(圖中a是小車的加速度，F(xiàn)是細線作用于小車的拉力)(

)答案：C解析：圖像過原點，恰好平衡摩擦力，木板高度合適，在拉力較大時，圖像發(fā)生彎曲，這是由于小車質(zhì)量沒有遠大于砂桶質(zhì)量，故A、B錯誤；a-F圖像在a軸上有截距，是由于平衡摩擦力時木板墊得過高，故C正確；圖像在F軸上有截距，是由于沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，故D錯誤．

答案：B

4．(4分)在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中，某同學組裝了如圖所示的裝置．下列說法中，正確的是(

)A．小車釋放時應(yīng)靠近定滑輪B.平衡摩擦力時應(yīng)將砝碼盤與小車相連C.電磁打點計時器應(yīng)使用低于6V的直流電源供電D.砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量應(yīng)遠小于小車的質(zhì)量答案：D解析：為了充分利用紙帶，小車釋放時應(yīng)靠近打點計時器，故A錯誤；平衡摩擦力時不將砝碼盤與小車相連，故B錯誤；電磁打點計時器應(yīng)使用約為8V的交流電源供電，故C錯誤；砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量應(yīng)遠小于小車的質(zhì)量，這樣砝碼和砝碼盤的重力近似等于小車受到的合外力，故D正確．故選D.5．(4分)在“探究加速度與力的關(guān)系”實驗中，某小組設(shè)計了如圖所示的實驗裝置．圖中上、下兩層前端固定有光滑定滑輪，兩相同小車前端各系一條細線，細線跨過定滑輪并掛上一個砝碼盤，盤中可放砝碼，小車Ⅱ所掛砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量是小車Ⅰ所掛砝碼和砝碼盤總質(zhì)量的兩倍．將砝碼和砝碼盤的總重力作為小車所受合外力，兩小車尾部各系一條細線連到控制裝置上，實驗時通過控制裝置使兩小車同時開始運動，按下裝置兩小車立即同時停止．某次實驗時小車Ⅰ的位移為x1，小車Ⅱ的位移為x2.(1)為了減小實驗誤差，下列說法正確的是________.A．實驗之前將軌道傾斜來平衡摩擦力，平衡摩擦力時需要掛上砝碼盤B．實驗之前將軌道傾斜來平衡摩擦力，平衡摩擦力時不需要掛上砝碼盤C．砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量應(yīng)遠大于小車的質(zhì)量D．砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量應(yīng)遠小于小車的質(zhì)量

答案：BD(2)若實驗測得小車Ⅱ位移近似是小車Ⅰ位移的兩倍，則可得出實驗結(jié)論：在質(zhì)量一定的情況下，物體的加速度與所受到的合外力成________(選填“正比”或“反比”)．正比

6.(8分)[2024·山東青島期中]某課外興趣小組設(shè)計的“探究物體平均加速度與物體受力、物體質(zhì)量關(guān)系”的實驗方案圖如圖所示．該小組同學先將擋板豎直固定在水平桌面上，再將彈簧一端固定在擋板上，另一端處于自然狀態(tài)，并在桌面上標記自由端的位置O；在O點左側(cè)安裝一光電門，并調(diào)整其高度；將刻度尺緊貼桌邊固定，使其0刻度線與O點對齊．將裝有遮光片的小車置于桌面上并向右壓縮彈簧到某位置，記錄固定在小車右側(cè)面的薄長鐵條此時所指刻度尺的刻度值x，然后釋放小車記錄光電門顯示的遮光時間Δt.用游標卡尺測得遮光片的寬度d.請回答下列問題：(1)光電門的位置應(yīng)離O點適當________(選填“近些”或“遠些”)．(2)小車加速過程的平均加速度為a＝________(用測得的物理量的符號表示)．(3)為減小實驗誤差，本實驗應(yīng)選用勁度系數(shù)________(選填“較大”或“較小”)的彈簧進行實驗．(4)保持小