2 实验：探究加速度与力、质量的关系 知识点题库

为了探究加速度与力、质量的关系，甲、乙、丙三位同学分别设计了如图所示的实验装置，小车总质量用M表示（乙图中M包括小车与传感器，丙图中M包括小车和与小车固连的滑轮），钩码总质量用m表示．

在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中：

如图1所示，某同学用“探究a与F、m之间的定量关系”的相关实验思想、原理及操作，进行“研究合外力做功和动能变化的关系”的实验：

①为达到平衡阻力的目的，取下细绳及托盘，通过调整垫片的位置，改变长木板倾斜程度，根据打出的纸带判断小车是否做匀速直线运动的理由是．

②连接细绳及托盘，放入砝码，通过实验得到如图2所示的纸带．纸带上O点为小车运动起始时刻所打的点，选取时间间隔为0.1s的相邻计数点A、B、C、D、E、F、G．实验时小车所受拉力为0.2N，小车的质量为0.2kg．

请计算小车所受合外力做的功W和小车动能的变化△E_k ， 补填表中空格（结果保留至小数点后第四位）．

	O﹣B	O﹣C	O﹣D	O﹣E	O﹣F
W/J	0.0432	0.0572	0.0734	0.0915
△EK/J	0.0430	0.0570	0.0734	0.0907

分析上述数据可知：在实验误差允许的范围内W=△E_k ， 与理论推导结果一致．

某同学利用如图甲所示装置探究“加速度与力、物体质量的关系”，图中装有砝码的小车放在长木板上，左端栓有一不可伸长的细绳，跨过固定在木板边缘的滑轮与一砝码盘相连．在砝码盘的牵引下，小车在长木板上做匀加速直线运动，图乙是该同学做实验时打点计时器在纸带上打出的一些连续的点，该同学测得相邻点之间的距离分别是S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆ ， 打点计时器所接交流电的周期为T．小车及车中砝码的总质量为M，砝码盘和盘中砝码的总质量为m，当地重力加速度为g．

某同学采用如图1所示的装置探究物体的加速度与所受合力的关系．用砂桶和砂的重力充当小车所受合力F；通过分析打点计时器打出的纸带，测量加速度a．分别以合力F 和加速度a作为横轴和纵轴，建立坐标系．根据实验中得到的数据描出如图2所示的点迹，结果跟教材中的结论不完全一致．该同学列举产生这种结果的可能原因如下：（1）在平衡摩擦力时将木板右端垫得过高；（2）没有平衡摩擦力或者在平衡摩擦力时将木板右端垫得过低；（3）砂桶和砂的质量过大，不满足砂桶和砂的质量远小于小车质量的实验条件；（4）测量小车的质量或者加速度时的偶然误差过大．

通过进一步分析，你认为比较合理的原因可能是 （   ）

在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，得到甲、乙两个实验图线．其中，描述a﹣m关系的图线是；描述a﹣F关系的图线是．

在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，下列做法中正确的是（  ）

某学校实验小组用图①所示的实验装置验证牛顿第二定律（交变电流的频率为50Hz）．

某实验小组采用如图甲所示的实验装置来研究加速度和力的关系，其中小车的质量为M，砂桶和砂子的总质量为m，不计所有摩擦。

小何同学用如图1所示的装置来探究加速度与力、质量的关系：

某同学在验证合外力一定，物体的质量与加速度的关系时，采用图甲所示的装置及数字化信息系统获得了小车的加速度a与小车质量M(包括所放砝码及传感器的质量)的对应关系图象，如图乙所示．实验中所挂钩码的质量20g，实验中选用的是不可伸长的轻绳和光滑的轻质定滑轮．

某同学用长木板、小车、光电门等装置做探究加速度与质量关系的实验。装置如图所示。

⑴实验前先用游标卡尺测出安装在小车上遮光条的宽度为d。

⑵按图示安装好装置，将长木板没有定滑轮的一端适当垫高，轻推不连接砝码盘的小车，如果计时器记录小车通过光电门的时间t₁、t₂满足t₁t₂（填“大于”“小于”或“等于”），则摩擦力得到了平衡。

⑶保证砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量，调节好装置后，将小车由静止释放，读出遮光条通过光电门A、B的时间分别为t₁、t₂ ， 测出两光电门间的距离为L，则小车的加速度a＝（用测出的物理量字母表示）。

⑷保持两个光电门间的距离、砝码和砝码盘的总质量均不变，改变小车的质量M重复实验多次，测出多组加速度a的值，及对应的小车质量M，作出a﹣ 图象。若图象为一条过原点的倾斜直线，则得出的结论。

实验小组的同学在“验证牛顿第二定律“实验中，使用了如图所示的实验装置，

某同学利用如图甲所示的实验装置验证牛顿第二定律，打点计时器所接交流电的频率为50Hz。实验过程中，该同学均采用正确的实验步骤进行操作。

某实验小组利用如图所示的装置探究物体的加速度a与其所受合力F的关系。两名同学根据实验数据，分别在坐标系内画出了a-F图，甲同学画出的图像如图所示，乙同学画出的图像如图所示。

    

用如图所示的装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验

某同学用如图甲所示装置做验证“保持合外力不变，加速度与质量成反比”的实验。部分实验步骤如下：

⑴将放在水平桌面上的气垫导轨左端垫高，力传感器固定在气垫导轨的上端，光电门固定在气垫导轨的下端；

⑵将挡光片安装在滑块上，用天平测出滑块质量，用游标卡尺测量挡光片宽度d如图乙所示，则d=mm；

⑶将滑块放在气垫导轨上，力传感器的挂钩与滑块连接，读出传感器示数F，用米尺测量挡光片中心到光电门中心的距离L。

⑷解开挂钩，让滑块由静止开始运动，当滑块上的挡光片经过光电门时，光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间为△t，则滑块的加速度大小a=（用L、d、△t表示）；

⑸改变滑块负重，测出滑块质量M，再将力传感器的挂钩与滑块连接，调整气垫导轨的倾斜角度，使力传感器的示数仍为F，解开挂钩，让滑块由静止开始运动，测得挡光片挡光时间，得到加速度a。多次重复实验，得到多组加速度a和质量M的数据，作 图像，验证加速度与质量的关系。

⑹有同学提出本实验不必计算出加速度大小，可通过作下列，该图像是通过坐标原点的一条直线，即可验证“合外力一定，加速度与质量成反比”。

A．△t-M²图像                B．△t-M图像

C．△t- 图像            D．△t- 图像

用如图甲所示的实验装置，探究加速度与力、质量的关系实验中，将一端带定滑轮的长木板放在水平实验桌面上，实验小车通过轻细绳跨过定滑轮与砂桶相连，小车与纸带相连，打点计时器所用交流电的频率为 。平衡摩擦力后，在保持实验小车质量不变的情况下，放开砂桶，小车加速运动，处理纸带得到小车运动的加速度为a；改变砂桶中沙子的质量，重复实验三次。

图甲为“探究小车的加速度与物体受力的关系”的实验装置图，图中A为小车，质量为m₁ ， 连接在小车后面的纸带穿过电磁打点计时器，它们均置于水平放置的一端带有定滑轮的足够长的木板上。B为沙桶和沙，质量为m₂。不计绳与滑轮间的摩擦，改变沙的质量，测量多组数据，并在坐标系中作出了如图丙所示的a-F图像，其中F=m₂g。

某实验小组利用如图甲所示的装置探究加速度与物体受力的关系，已知小车的质量为M，砝码盘及砝码的总质量为m，打点计时器所接的交流电的频率为f，定滑轮和动滑轮受到的阻力可忽略不计。实验步骤如下：

①按图甲所示安装好实验装置，其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直；

②取下砝码盘，调节长木板的倾角，轻推小车，使小车能沿长木板向下匀速运动，记下此时弹簧测力计的示数；

③挂上砝码盘，接通电源后，再放开小车，打出一条纸带，记下弹簧测力计的示数 ， 由纸带求出小车的加速度；

④改变砝码盘中砝码的质量，重复步骤③，记下弹簧测力计的示数 ， 求得小车在不同合力作用下的加速度。