2 探究加速度与力、质量的关系 知识点题库
某同学设计了一个探究加速度与物体所受合外力F及质量M的关系实验．图1为实验装置简图，A为小车，B为打点计时器，C为装有砂的砂桶（总质量为m），D为一端带有定滑轮的长木板．
①若保持砂和砂桶质量m不变，改变小车质量M，分别得到小车加速度a与质量M及对应的 
数据如表所示．根据表数据，为直观反映F不变时a与M的关系，请在图2所示的方格坐标纸中选择恰当的物理量建立坐标系，并作出图线．从图线中得到F不变时，小车加速度a与质量M之间存在的关系是．
次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
小车加速度a/（m•s﹣2） | 1.98 | 1.48 | 1.00 | 0.67 | 0.50 |
小车质量M/kg | 0.25 | 0.33 | 0.50 | 0.75 | 1.00 |
质量倒数 | 4.00 | 3.00 | 2.00 | 1.33 | 1.00 |
②某同学在探究a与F的关系时，把砂和砂桶的总重力当作小车的合外力F，作出a﹣F图线如图3所示，试分析图线不过原点的原因是．
③在这个实验中，为了探究两个物理量之间的关系，要保持第三个物理量不变，这种探究方法叫做法．
如图所示的实验装置可以验证牛顿运动定律，小车上固定一个盒子，盒子内盛有砂子．砂桶的总质量（包括桶以及桶内砂子质量）记为m，小车的总质量（包括车、盒子及盒内砂子质量）记为M．
-
（1） 验证在质量不变的情况下，加速度与合外力成正比：从盒子中取出一些砂子，装入砂桶中，称量并记录砂桶的总重力mg，将该力视为合外力F，对应的加速度a则从打下的纸带中计算得出．多次改变合外力F的大小，每次都会得到一个相应的加速度．本次实验中，桶内的砂子取自小车中，故系统的总质量不变．以合外力F为横轴，以加速度a为纵轴，画出a﹣F图象，图象是一条过原点的直线
①a﹣F图象斜率的物理意义是．
②你认为把砂桶的总重力mg当作合外力F是否合理？
答：．（填“合理”或“不合理”）
③本次实验中，是否应该满足M≫m这样的条件？
答： （填“是”或“否”）；理由是．
-
（2） 验证在合外力不变的情况下，加速度与质量成反比：保持桶内砂子质量m不变，在盒子内添加或去掉一些砂子，验证加速度与质量的关系．本次实验中，桶内的砂子总质量不变，故系统所受的合外力不变．用图象法处理数据时，以加速度a为纵轴，应该以为横轴．
为了探究“加速度与力、质量的关系”，现提供如图1所示实验装置．请思考探究思路并回答下列问题：
-
（1） 为了消除小车与水平木板之间摩擦力的影响应采取做法是A . 将带滑轮的木板一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动 B . 将带滑轮的木板一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动 C . 将固定打点计时器的木板一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动 D . 将固定打点计时器的木板一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀加速运动
-
（2） 某学生在平衡摩擦力时，使得长木板倾角偏大．他所得到的a﹣F关系是图2中的哪根图线？（图中a是小车的加速度，F是细线作用于小车的拉力）．答：.
-
（3） 消除小车与水平木板之间摩擦力的影响后，要用钩码总重力代替小车所受的拉力，此时钩码质量m与小车总质量M之间应满足的关系为．
-
（1） 我们已经知道，物体的加速度a同时跟合外力F和质量M两个因素有关.要研究这三个物理量之间的定量关系，需采用的思想方法是.
-
（2） 某同学的实验方案如图甲所示，她想用砂桶的重力表示小车受到的合外力F，为了减少这种做法带来的实验误差，她先做了两方面的调整措施：
a.用小木块将长木板无滑轮的一端垫高，目的是.
b.使砂桶的质量远小于小车的质量，目的是使拉小车的力近似等于.
-
（3） 图乙为实验中打出纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间都有4个点迹未标出，测出各计数点到A点间的距离.已知所用电源的频率为50Hz，打B点时小车的速度v＝ m/s，小车的加速度a＝ m/s2.（结果保留两位有效数字）
某物理课外小组利用图甲中的装置探究物体加速度与其所受外力之间的关系。图中，利用铁架台固定一轻质滑轮，通过跨过滑轮的轻质细绳悬吊相同的两个物块A、B，质量均为M，物块A侧面粘贴小遮光片，其宽度为d、质量忽略不计。在物块A、B下各挂5个相同的小钩码，质量均为m＝0.010kg。光电门C、D通过连杆固定于铁架台上，并处于同一竖直线上，且光电门C、D之间的距离为h。两光电门与数字计时器相连（图中未画出）可记录遮光片通过光电门的时间。整个装置现处于静止状态，取当地的重力加速度g＝9.8m/s2 ． 实验步骤如下：
-
（1） 将n（依次取n＝1，2，3，4，5）个钩码从物块B的下端摘下并挂在物块A下端的钩码下面。释放物块，用计时器记录遮光片通过光电门C、D的时间t1、t2 ． 由匀变速运动规律可得到物块A下落过程的加速度a＝（用“h、d、t1、t2”表示）
-
（2） 该小组同学测量的数据见下表。他们将表格中的数据转变为坐标点画在图乙的坐标系中，并作出a﹣n图象。从图象可以得出：当物体质量一定时，物体的加速度与其所受的外力成（“正比”或“反比“）。
N
a/•s﹣2
1
0.20
2
0.41
3
0.59
4
0.79
5
1.00
-
（3） 该小组同学利用a﹣n图象，进一步求得物块A（或B）的质量M为kg（保留2位有效数字）。
-
（4） 若实验过程中摩擦阻力的影响明显（可看成定值），用上述方法得到的物块质量M的测量值物块质量的直实值（填“大于”，“小于”或“等于”）
如图所示，利用DIS实验系统探究加速度与力的关系.一端带有定滑轮的长木板调至水平后固定在桌面上，另一端安装位移传感器(接收器)，绕过定滑轮和动滑轮的细线将装有位移传感器(发射器)的小车和力传感器连接起来，动滑轮下挂有质量可以改变的小重物.将位移传感器、力传感器与数据采集器相连，打开计算机中操作软件，放开小车使之运动.不计滑轮、托盘和细线的质量，忽略滑轮与转轴间的摩擦.
-
（1） 实验中力传感器的示数F与小重物的重力mg的关系为____A . F＝
B . F>
C . F<
D . 无法确定
-
（2） 保持小车(含发射器)的质量M不变，改变小重物的质量m，重复进行多次实验.记下每次力传感器的示数F，利用DIS测出每次实验中小车的加速度a，将得到的a、F数据绘制成a－F图象.以下图象可能的是.
-
（3） 在本实验中不计滑轮的质量，忽略滑轮与转轴间的摩擦，除此之外请写出一种减少实验误差的主要方法：.
“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图所示．
-
（1） 为使小车所受合外力等于细线的拉力，应采取的措施是；要使细线的拉力约等于砝码及砝码盘的总重力，应满足的条件是.
-
（2） 某同学在实验中打出的一条纸带如图所示，他选择了几个计时点作为计数点，相邻两计数点间还有4个计时点没有标出，其中x1＝7.06 cm、x2＝7.68 cm、x3＝8.30 cm、x4＝8.92 cm，那么打B点的瞬时速度大小是m/s；纸带加速度的大小是m/s2(计算结果保留两位有效数字)．
某同学利用如图甲所示的实验装置探究小车的加速度a与质量m的关系。所用交变电流的频率为50Hz。乙图是他某次得到的纸带，两个计数点间有四个点未画出，部分实验数据如图所示。
-
（1） 打点计时器在打A点时小车的速度大小为m/s，小车的加速度大小为m/s2。（结果均要求保留三位有效数字）
-
（2） 保持小车所受的拉力不变，改变小车质量m，分别测得不同质量时小车加速度a的数据如下表所示，并在图丙所示的坐标纸中准备作出
图像，该同学已描出了其中6个点的位置，请把未描完的两个点描出来，并作出 图像。 次数
1
2
3
4
5
6
7
8
m/kg
0.25
0.29
0.33
0.40
0.50
0.71
1.00
1.67
a/（m·s-2）
0.618
0.557
0.482
0.403
0.317
0.235
0.152
0.086
4.00
3.45
3.03
2.50
2.00
1.41
1.00
0.60
某实验小组在“探究加速度与力、质量的关系”时，按照教材中的实验方案组装好实验器材，打点计时器所用交流电源频率为50Hz，重力加速度大小为g，由于操作失误，将小木块垫到了长木板带有滑轮的一端，有同学指出不需要调整实验装置也能完成实验，于是实验继续进行，该小组的操作如下：
A．挂上砂桶，桶中加入足量的砂子，调整木板的倾角，使质量为M的小车能够拖着纸带沿木板匀速下滑；
B．取下砂桶，小车将沿木板加速下滑，测得小车运动的加速度为a；
C．测得砂桶（含砂子）的质量为m；
D．多次重复上述操作，记录数据，作出a-m的关系图线。
-
（1） 本实验（填“需要”或“不需要”）满足
，小车加速运动的合外力F=（用题中所给物理量符号表示）；
-
（2） 如图为实验中打出的一条纸带，相邻两计数点间均有四个点未画出，则小车的加速度a=m/s2（保留2位有效数字）。
在“探究加速度与力、质量的关系”时，某班A小组同学按教材中的实验方案组装了一套实验装置如图甲所示，B小组同学自己设计了另一套实验装置如图乙所示。其中B小组同学将拉力传感器测出的拉力F直接认为等于小车所受的合力。
-
（1） 为了让细线的拉力等于小车所受的合力，A小组同学将木板右侧垫高以补偿小车运动过程中所受的阻力．你认为B小组同学是否应将木板右侧垫高以补偿小车运动过程中所受的阻力：（填“是”、“否”或“无影响”）。
-
（2） 为了让小盘和重物所受的重力等于细线的拉力，A小组同学让小盘和重物的总质量m远小于小车的总质量M．你认为B小组同学是否必须让小盘和重物的总质量m远小于小车的总质量
（填“是”或“否”）。 
-
（3） B小组同学通过对另一条清晰纸带的分析，在
图像中描出了一些点，如图丙所示．则小车运动的加速度大小 
（结果保留两位有效数字）。
-
（1） 下列是我们高中阶段常用的实验器材，在实验①“探究加速度与力、质量的关系”、实验②“探究做功与速度变化的关系”、实验③“验证机械能守恒定律”中都要用到的器材是___________；A .
B . 
C . 
D . 
-
（2） 如图是上述三个实验得到的纸带中其中较为清晰的一条（单位：cm），已知打点计时器的频率为50Hz，每两个计数点间有4个点没有画出，则打点计时器打点“3”时纸带的速度是m/s（结果保留2位有效数字）。
-
（3） 请结合数据分析，这是上述实验（填“①”、“②”、“③”）打出的纸带，理由是：。
物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。例如：
-
（1） 实验仪器。用游标卡尺测某金属管的内径，示数如图1所示。则该金属管的内径为mm。
-
（2） 数据分析。打点计时器在随物体做匀变速直线运动的纸带上打点，其中一部分如图2所示，B、C、D为纸带上标出的连续3个计数点，相邻计数点之间还有4个计时点没有标出。打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上。则打C点时，纸带运动的速度vC = m/s（结果保留小数点后两位）。
-
（3） 实验原理。图3为“探究加速度与力的关系”的实验装置示意图。认为桶和砂所受的重力等于使小车做匀加速直线运动的合力。实验中平衡了摩擦力后，要求桶和砂的总质量m比小车质量M小得多。请分析说明这个要求的理由。
在某次“探究加速度与力、质量的关系”实验中，
①当悬挂一个20g钩码时打出了纸带1，根据纸带1判断小车所做的运动是；
A．匀加速直线运动 B．匀减速直线运动 C．匀速直线运动
②当悬挂3个20g钩码时打出了纸带2，纸带上的点都是打点计时器直接打出的点（电源频率为50Hz），请通过毫米刻度尺的测量求出纸带2上A点的速度vA=m/s（保留二位有效数字）；
③如果求出纸带2对应的加速度为a=0.50m/s2 ， 则通过①②两步骤可求出小车连同车上砝码的总质量M=g（重力加速度g=9.8m/s2）；
某学习小组的同学们要探究加速度与力、质量的关系，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，水平轨道上安装两个光电门，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮挂上砝码盘，小车与定滑轮之间的细线与轨道平行。实验时，调整轨道的倾角以平衡小车所受的摩擦力。
-
（1） 该实验中小车所受的合力（填“等于”或“不等于”）力传感器的示数，该实验（填“需要”或“不需要”）满足砝码及砝码盘的总质量远小于小车的质量；
-
（2） 实验获得以下测量数据：小车、力传感器和挡光板的总质量M，挡光板的宽度d，光电门1和光电门2的中心距离x。某次实验过程：小车通过光电门1和光电门2的挡光时间分别为
和 
（小车通过光电门2后，砝码盘才落地），已知重力加速度大小为g，则小车的加速度 ，力传感器的示数为F，该实验要探究的关系式是 
。
在“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验中，采用如图甲所示的装置。
-
（1） 已知打点计时器所用交变电流的频率为
，图乙是某一次实验时得到的纸带，图中A、B、C、D、E是纸带上的五个记数点，相邻两个计数点间还有1个点未画出，则打B计数点时小车的速度大小为 
；小车运动过程中的平均加速度大小为 ；（结果均保留2位有效数字） 
-
（2） 若此装置已平衡摩擦力，且求得小车的加速度为a，用天平测得小车的质量为M，钩码质量为m，则当地的重力加速度大小可表示为
（用字母表示）；
-
（3） 若某同学用质量不同的两个小车进行实验，将如图甲所示的装置放在水平桌面上，在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度a与拉力F的关系，分别得到图丙中P、Q两条直线。由图可知，P、Q图线所对应的小车质量的大小关系为
（填“大于”“小于”或“等于”） 
。 
为了“验证牛顿第二定律”，某同学设计了如下实验方案：
A．实验装置如图甲所示，一端系在滑块上的轻质细绳通过转轴光滑的轻质滑轮，另一端挂一质量为m的钩码，用垫块将光滑的长木板有定滑轮的一端垫起。调整长木板的倾角，直至轻推滑块后，滑块沿光滑长木板向下做匀速直线运动；
B．保持长木板的倾角不变，取下细绳和钩码，接好纸带，接通打点计时器的电源，然后让滑块沿长木板滑下，打点计时器打下的纸带如图乙所示。
请回答下列问题：
-
（1） 此实验设计是否需要满足钩码的质量远小于滑块质量的条件？（填“需要”或“不需要”）；
-
（2） 若滑块的质量为M，请写出滑块的加速度的表达式：a=（用m，M和g表示）；
-
（3） 图乙中纸带的端与滑块相连。（选填“左”或“右”）；
-
（4） 图乙中相邻两个计数点之间还有4个打印点未画出，打点计时器接频率为50Hz的交流电源，根据图乙求出滑块的加速度a=m/s2（结果保留3位有效数字）；
-
（5） 不计纸带与打点计时器间的阻力，钩码的质量m=0.5kg，打下图乙纸带，则滑块的质量M=kg。（g取9.8m/s2 ， 结果保留3位有效数字）。
某同学用图甲所示的装置做“探究物体的加速度跟力的关系”的实验。实验时保持小车的质量M不变，用钩码m所受的重力大小作为小车受到的合力大小，用电火花打点计时器和小车后端拖动的纸带测出小车运动的加速度。
-
（1） 实验先不挂钩码，反复调整垫块的左右位置，直到小车做匀速直线运动，这样做是为了；
-
（2） 图乙为实验中打出的一条纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出了连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间有四个点迹没有标出，测出各计数点到A点的距离，如图乙所示.已知电火花打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上，则此次试验中小车运动过程中C点的瞬时速度vC=m/s，加速度的测量值a=m/s2；（结果均保留两位有效数字）
-
（3） 实验时改变钩码的质量，分别测量小车在不同外力作用下的加速度.根据测得的多组数据画出a-F关系图线，如图所示。此图像的AB段明显偏离直线，造成此现象的主要原因可能是______。（选填下列选项的序号）
A . 小车与平面轨道之间存在摩擦力 B . 平面轨道倾斜角度过大 C . 所挂钩码的总质量过大 D . 小车的质量过大
甲、乙、丙三个实验小组分别采用图甲、乙、丙所示的实验装置探究“加速度与力，质量的关系”。
-
（1） 下列说法正确的是____A . 三个实验中，甲必须平衡小车所受的摩擦力，乙和丙不需要 B . 三个实验中，甲必须使重物的质量远小于小车的质量，乙和丙不需要 C . 三个实验中，都必须用天平测量重物的质量
-
（2） 某次实验中记录的纸带如图所示，从A点起每5个点取一个计数点，即两相邻计数点间的时间间隔为
， 则小车运动的加速度为
。（结果保留三位有效数字）
-
（3） 乙小组采用图乙实验装置，多次改变重物的质量，通过弹簧测力计读出拉力F，并求出小车的加速度a，然后以拉力F为横轴，加速度a为纵轴，画出的
图像是一条倾斜直线，图线的斜率为k，则小车的质量M为。
某实验小组用如图甲所示的装置验证牛顿第二定律，同时测量木块与木板间的动摩擦因数μ，提供的器材有：带定滑轮的长木板，打点计时器，交流电源，木块，纸带，米尺，8个质量均为20g的钩码，细线等。实验操作过程如下：
A．长木板置于水平桌面上，带定滑轮的一端伸出桌面，把打点计时器同定在长木板上并与电源连接，纸带穿过打点计时器并与木块相连，细线一端与木块相连，另一端跨过定滑轮挂上钩码，其余钩码都叠放在木块上；
B．使木块靠近打点计时器，接通电源后释放木块，打点计时器在纸带上打下一系列点，记下悬挂钩码的个数；
C．将木块上的钩码逐个移到悬挂钩码端，更换纸带，重复实验操作步骤B；
D．测出每条纸带对应的木块运动的加速度a，实验数据如图乙所示。
-
（1） 实验开始时，必须调节滑轮高度，使；
-
（2） 该实验中木块质量（选填“需要”或“不需要”）远大于所挂钩码质量。
-
（3） 根据下表数据，在图丙中作出a-n图象。
n
4
5
6
7
8
a/（m·s-2）
0.50
1.30
2.20
3.00
3.90
-
（4） 由图线得到木块与木板间的动摩擦因数μ=（g=10m/s2 ， 保留2位有效数字），还可求出的物理量是 （只需填写物理量名称）。
在探究物体的加速度
与物体所受外力
、物体质量间的关系时，采用如图
所示的实验装置。小车及车中的砝码质量用表示，盘及盘中的砝码质量用表示。
与物体所受外力、物体质量间的关系时，采用如图所示的实验装置。小车及车中的砝码质量用表示，盘及盘中的砝码质量用表示。
-
（1） 为使图示中盘及盘中砝码的总重力大小视为细绳的拉力大小，必须满足的条件是盘及盘中砝码的总质量（填“大于”“小于”“远大于”或“远小于”）小车及车中砝码的总质量；
-
（2） 某一组同学先保持盘及盘中的砝码质量m一定来做实验，其具体操作步骤如下，以下做法正确的是( ) ；A . 平衡摩擦力时，应将盘及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上 B . 每次改变小车及车中砝码的质量时，不需要重新平衡摩擦力 C . 实验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源 D . 用天平测出m以及小车及车中砝码质量 ， 小车运动的加速度可直接用公式
求出
-
（3） 一组同学保持小车及车中的砝码质量一定，探究加速度与所受外力的关系，由于他们操作不当，这组同学得到的关系图像如图
所示，其原因是；
-
（4） 如图3所示为一次记录小车运动情况的纸带，图中、
、
、
、
、、
为相邻的计数点，相邻计数点的时间间隔
。小车获得的加速度大小是。（结果保留两位有效数字）
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