專題4.2實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系【練】一．練基礎(chǔ)過(guò)關(guān)1．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，滲透了研究問(wèn)題的多種科學(xué)方法：(1)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的等效法：_____________________________________________；(2)實(shí)驗(yàn)條件設(shè)計(jì)的科學(xué)方法：___________________________________________；(3)實(shí)驗(yàn)原理的簡(jiǎn)化：_________________________________________________，即當(dāng)小車質(zhì)量m車?m槽時(shí)，細(xì)繩對(duì)小車的拉力大小近似等于槽碼重力m槽g；(4)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的科學(xué)方法：__________________________________________；(5)由a－m車圖像轉(zhuǎn)化為a－eq\f(1,m車)圖像，所用的科學(xué)方法：________________。(以上各題均選填“理想實(shí)驗(yàn)法”“圖像法”“阻力補(bǔ)償法”“化曲為直法”“控制變量法”或“近似法”)2.“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。(1)在補(bǔ)償小車與長(zhǎng)木板之間阻力的過(guò)程中，打出了一條紙帶如圖乙所示。計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s，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)，測(cè)量并標(biāo)出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離。該小車的加速度a＝______m/s2。(2)補(bǔ)償阻力后，將5個(gè)相同的砝碼都放在小車上。掛上砝碼盤，然后每次從小車上取一個(gè)砝碼添加到砝碼盤中，測(cè)量小車的加速度。小車的加速度a與砝碼盤中砝碼總重力F的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：砝碼盤中砝碼總重力F/N0.1960.3920.5880.7840.980加速度a/(m·s－2)0.691.181.662.182.70請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖丙所示坐標(biāo)系中作出a－F的關(guān)系圖像。丙(3)根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的a－F圖線不通過(guò)原點(diǎn)，主要原因是____________。3.“探究加速度與力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，實(shí)驗(yàn)中通過(guò)力傳感器將繩中拉力大小的信息以無(wú)線方式傳輸給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶求出小車運(yùn)動(dòng)的加速度。甲乙(1)下列實(shí)驗(yàn)要求中正確的是________。A.細(xì)線不需要與木板平行B.可以不平衡摩擦力C.砝碼和托盤總質(zhì)量不需要遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量D.需要測(cè)量砝碼和托盤的總質(zhì)量(2)實(shí)驗(yàn)中得到一條打點(diǎn)的紙帶如圖乙所示，取A到G共7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T，測(cè)得AD間距離為x1、AG間距離為x2，則打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下D點(diǎn)時(shí)小車的速度大小為________，小車加速度大小為________。(3)實(shí)驗(yàn)中保持小車質(zhì)量不變，改變砝碼的質(zhì)量，測(cè)出繩中拉力大小F與相應(yīng)的加速度大小a，作出a－F圖像。下列圖像中正確的是________。4.如圖為用拉力傳感器(能測(cè)量拉力的儀器)和速度傳感器(能測(cè)量瞬時(shí)速度的儀器)探究“加速度與物體受力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置。用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大小，在長(zhǎng)木板上相距L＝48.0cm的A、B兩點(diǎn)各安裝一個(gè)速度傳感器，分別記錄小車到達(dá)A、B時(shí)的速度。(1)實(shí)驗(yàn)主要步驟如下：①將拉力傳感器固定在小車上；②補(bǔ)償阻力，讓小車在不受拉力時(shí)做________運(yùn)動(dòng)。③把細(xì)線的一端固定在拉力傳感器上，另一端繞過(guò)定滑輪與槽碼相連；為保證小車所受沿長(zhǎng)木板方向的拉力不變，必須調(diào)節(jié)滑輪的高度使____________________。④接通電源后自C點(diǎn)釋放小車，小車在細(xì)線拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng)，記錄細(xì)線拉力F的大小及小車到達(dá)A、B時(shí)的速率vA、vB。⑤改變所掛槽碼的數(shù)量，重復(fù)④的操作。(2)表中記錄了實(shí)驗(yàn)測(cè)得的幾組數(shù)據(jù)，veq\o\al(2,B)－veq\o\al(2,A)是兩個(gè)速度傳感器記錄的速率的平方差，則加速度的表達(dá)式a＝________。請(qǐng)將表中第4次的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填寫完整(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。次數(shù)F/Nveq\o\al(2,B)－veq\o\al(2,A)/(m2·s－2)a/(m·s－2)10.600.770.8021.041.611.6831.422.342.4442.624.6553.005.495.72(3)據(jù)表中數(shù)據(jù)，在圖上作出a－F關(guān)系圖線。(4)對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算得到的關(guān)系圖線(圖中已畫出理論圖線)，造成上述偏差的原因除了拉力傳感器讀數(shù)可能偏大外，還可能是________________________。5.為了探究加速度與力的關(guān)系，使用如圖所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其中G1、G2為兩個(gè)光電門，它們與數(shù)字計(jì)時(shí)器相連，當(dāng)滑塊通過(guò)G1、G2光電門時(shí)，光束被遮擋的時(shí)間Δt1、Δt2都可以被測(cè)量并記錄，滑塊連同上面固定的一條形擋光片的總質(zhì)量為M，擋光片寬度為D，兩光電門間的距離為x，牽引槽碼的質(zhì)量為m，回答下列問(wèn)題：(1)實(shí)驗(yàn)開始前應(yīng)先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺釘，使氣墊導(dǎo)軌水平，在不增加其他儀器的情況下，如何判定調(diào)節(jié)是否到位？_________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)若取M＝0.4kg，改變m的值，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，以下m的取值不合適的一個(gè)是________。A.m1＝5g B.m2＝15gC.m3＝40g D.m4＝400g(3)在此實(shí)驗(yàn)中，需要測(cè)得每一個(gè)牽引力對(duì)應(yīng)的加速度，求得的加速度a的表達(dá)式為________________。(用Δt1、Δt2、D、x表示)二．練能力提升1．如圖甲是利用氣墊導(dǎo)軌探究“在外力一定的條件下，物體加速度與質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置．實(shí)驗(yàn)步驟如下：甲乙①氣墊導(dǎo)軌放在水平桌面上，并調(diào)至水平；②用游標(biāo)卡尺測(cè)出擋光條的寬度l；③由導(dǎo)軌上標(biāo)尺讀出兩光電門中心之間的距離s；④將滑塊移至光電門1左側(cè)某處，待砝碼靜止不動(dòng)后釋放滑塊，要求砝碼落地前擋光條已通過(guò)光電門2；⑤從數(shù)字計(jì)時(shí)器(圖中未畫出)上分別讀出擋光條通過(guò)光電門1和光電門2所用的時(shí)間Δt1和Δt2；⑥用天平稱出滑塊和擋光條的總質(zhì)量M；⑦改變滑塊的質(zhì)量重復(fù)步驟④⑤⑥進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)．根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)完成下列問(wèn)題：(1)關(guān)于實(shí)驗(yàn)操作，下列說(shuō)法正確的是________．A．應(yīng)先接通光電門后釋放滑塊B．調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平時(shí)，應(yīng)掛上砝碼盤C．應(yīng)調(diào)節(jié)定滑輪使細(xì)線和氣墊導(dǎo)軌平行D．每次都應(yīng)將滑塊從同一位置由靜止釋放(2)用測(cè)得的物理量的字母表示滑塊加速度a＝______________.(3)由圖乙畫出的圖線(實(shí)線)，可得到砝碼和砝碼盤的總重力G＝________N.(4)在探究滑塊加速度a和質(zhì)量M間的關(guān)系時(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出如圖乙所示的圖線，發(fā)現(xiàn)圖線與理論值(虛線)有一定的差距，可能原因是_____________________________________________________________________________________________________________.2．某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置來(lái)探究加速度與力的關(guān)系．輕質(zhì)彈簧測(cè)力計(jì)固定在一合適的木塊上，桌面的右邊緣固定一個(gè)光滑的定滑輪，細(xì)繩的兩端分別與彈簧測(cè)力計(jì)的掛鉤和礦泉水瓶連接．在桌面上畫出兩條平行線P、Q，并測(cè)出間距d.開始時(shí)將木塊置于P處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到木塊剛剛開始運(yùn)動(dòng)為止，記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F0，以此表示滑動(dòng)摩擦力的大?。賹⒛緣K放回原處并按住，繼續(xù)向瓶中加水后，記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F，然后釋放木塊，并用停表記下木塊從P運(yùn)動(dòng)到Q處的時(shí)間t.(1)木塊的加速度可以用d和t表示為a＝________.(2)改變瓶中水的質(zhì)量重復(fù)實(shí)驗(yàn)，確定加速度a與彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F的關(guān)系．選項(xiàng)圖中能表示該同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是________．ABCD(3)用加水改變拉力大小的方法與掛鉤碼的方法相比較，它的優(yōu)點(diǎn)是________．A．可以改變滑動(dòng)摩擦力的大小B．可以更方便地獲取更多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)C．可以更精確地測(cè)出摩擦力的大小D．可以獲得更大的加速度以提高實(shí)驗(yàn)精度3．研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲探究小車質(zhì)量不變時(shí)其加速度與力的關(guān)系，該小組在實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)了一套如圖甲所示的裝置，圖中A為小車，B為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，C為力傳感器，P為沙桶(內(nèi)有沙子)，M是一端帶有定滑輪的水平放置的足夠長(zhǎng)的木板．甲乙(1)要順利完成該實(shí)驗(yàn)，除圖中實(shí)驗(yàn)儀器和低壓交流電源(含導(dǎo)線)外，還需要的實(shí)驗(yàn)儀器是____________(選填“刻度尺”“天平”或“停表”)．(2)按上述方案做實(shí)驗(yàn)，是否要求沙桶和沙子的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于車的質(zhì)量？________(選填“是”或“否”)．(3)已知交流電源的頻率為50Hz，某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶如圖乙所示，圖中相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出．則計(jì)時(shí)器打點(diǎn)D時(shí)，紙帶的速度大小vD________m/s，由該紙帶可求得小車的加速度a＝________m/s2.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)4.如圖(a)(b)所示分別為甲、乙兩位同學(xué)探究加速度與力的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖，他們?cè)跉鈮|導(dǎo)軌上安裝了一個(gè)光電門B，滑塊上固定一寬度為d的遮光條，由數(shù)字計(jì)時(shí)器(圖中未畫出)可讀出遮光條通過(guò)光電門的時(shí)間。甲同學(xué)直接用細(xì)線跨過(guò)定滑輪把滑塊和鉤碼連接起來(lái)[如圖(a)]，乙同學(xué)用細(xì)線繞過(guò)定滑輪把滑塊與力傳感器相連，傳感器下方懸掛鉤碼[如圖(b)]，每次滑塊都從A處由靜止釋放。(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺釘，使氣墊導(dǎo)軌水平，在不增加其他實(shí)驗(yàn)器材情況下，如何判定調(diào)節(jié)到位？_____________________________________________________________________。(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)，兩同學(xué)首先將滑塊從A位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過(guò)光電門B的時(shí)間Δt，若要得到滑塊的加速度，還需要測(cè)量的物理量是____________________________________________________________________。(3)甲、乙兩位同學(xué)通過(guò)改變鉤碼的個(gè)數(shù)來(lái)改變滑塊所受的合外力，甲同學(xué)在實(shí)驗(yàn)時(shí)還需要測(cè)量記錄的物理量有________________________，實(shí)驗(yàn)時(shí)必須滿足的條件是________；乙同學(xué)在實(shí)驗(yàn)時(shí)需要測(cè)量記錄的物理量有________________________。(4)乙同學(xué)在完成實(shí)驗(yàn)時(shí)，下列不必要的實(shí)驗(yàn)要求是________。(填選項(xiàng)前字母)A.應(yīng)使滑塊質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量B.應(yīng)使A位置與光電門間的距離適當(dāng)大些C.應(yīng)將氣墊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)水平D.應(yīng)使細(xì)線與氣墊導(dǎo)軌平行三．練名校真題1.(2020·福建廈門一中月考)小米同學(xué)用如圖所示裝置探究物體的加速度與力的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)時(shí)保持小車(含車中重物)的質(zhì)量不變，細(xì)線下端懸掛鉤碼的重力視為小車受到的合力F，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)出小車運(yùn)動(dòng)的加速度a。(1)下列操作中，是為了保證“細(xì)線下端懸掛鉤碼的重力視為小車受到的合力F”這一條件的有________。A.實(shí)驗(yàn)前應(yīng)將木板遠(yuǎn)離定滑輪一端適當(dāng)墊高，以平衡摩擦力B.實(shí)驗(yàn)前應(yīng)調(diào)節(jié)定滑輪高度，使定滑輪和小車間的細(xì)線與木板平行C.小車的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于鉤碼的質(zhì)量D.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(2)如圖為實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶，從比較清晰的點(diǎn)跡起，在紙帶上標(biāo)出連續(xù)的5個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間都有4個(gè)點(diǎn)跡未標(biāo)出，測(cè)出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到A點(diǎn)間的距離。已知所用電源的頻率為50Hz，則小車的加速度a＝________m/s2(結(jié)果保留2位小數(shù))。(3)改變細(xì)線下端鉤碼的個(gè)數(shù)，得到a－F圖像如圖所示，造成圖線不過(guò)原點(diǎn)的原因可能是_______________________________________________________。2.(2020·石嘴山市三中期中)為了探究質(zhì)量一定時(shí)加速度與力的關(guān)系。一同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置。其中M為帶滑輪的小車的質(zhì)量，m為砂和砂桶的總質(zhì)量(滑輪質(zhì)量不計(jì))。(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，一定要進(jìn)行的操作或保證的條件是________。A.用天平測(cè)出砂和砂桶的質(zhì)量B.將帶滑輪的長(zhǎng)木板右端墊高，以平衡摩擦力C.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)記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)D.改變砂和砂桶的質(zhì)量，打出幾條紙帶E.為減小誤差，實(shí)驗(yàn)中一定要保證砂和砂桶的質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M(2)該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中得到如圖所示的一條紙帶(相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有兩個(gè)點(diǎn)沒(méi)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)紙帶可求出小車的加速度為________m/s2(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。(3)以彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F為橫坐標(biāo)，加速度a為縱坐標(biāo)，畫出的a－F圖像是一條直線，圖線與橫軸的夾角為θ，求得圖線的斜率為k，則小車的質(zhì)量為________。A.2tanθ B.eq\f(1,tanθ)C.k D.eq\f(2,k)3.(2021·恩施州期中)為了探究物體質(zhì)量一定時(shí)加速度與力的關(guān)系，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置，其中M為小車和小車上的滑輪的總質(zhì)量，m為沙和沙桶的總質(zhì)量，力傳感器可測(cè)出輕繩中的拉力大?。?1)下列實(shí)驗(yàn)操作中，一定要進(jìn)行的是________．A．用天平測(cè)出沙和沙桶的總質(zhì)量B．將帶滑輪的長(zhǎng)木板右端適當(dāng)墊高，以平衡摩擦力C．調(diào)整力傳感器和定滑輪的高度，使連接它們的輕繩與長(zhǎng)木板平行D．為減小誤差，一定要保證m遠(yuǎn)小于M(2)該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中得到如圖2所示的一條紙帶(相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)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)紙帶可求出小車的加速度為____________m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)．(3)該同學(xué)以力傳感器的示數(shù)F為橫坐標(biāo)，加速度a為縱坐標(biāo)，畫出的a－F圖象是一條直線(圖象沒(méi)有畫出)，求得圖線的斜率為k，則小車和小車上的滑輪的總質(zhì)量為________．A.eq\f(1,k)B．kC.eq\f(2,k)D．2k4．(2021·東勝校級(jí)月考)為了探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”，現(xiàn)提供如圖1所示實(shí)驗(yàn)裝置．請(qǐng)思考探究思路并回答下列問(wèn)題：(1)為了消除小車與水平木板之間摩擦力的影響應(yīng)采取的做法