验证牛顿运动定律（探究加速度与力、质量的关系）知识点题库

根据题意解答

（1）用如图1所示装置探究小车的加速度与力、质量的关系，实验中通过垫高长木板一端来平衡摩擦力，平衡摩擦力时．

A . 不挂钩码，使小车静止 B . 挂上钩码，使小车静止 C . 不挂钩码，使小车做匀速直线运动 D . 挂上钩码，使小车做匀速直线运动
（2）小车及车中砝码的总质量用M表示，钩码的质量用m表示，为了近似认为绳对小车的拉力大小等于钩码的重力，应使M与m的大小关系满足．
（3）甲同学根据测量数据做出的a﹣F图如图2所示，分析图像说明实验存在的问题是

如图1所示，为探究“加速度与合力、质量的关系”的实验装置，请完成以下问题：

（1）本实验先保证小车质量不变，探究加速度与合力的关系；再保证小车所受合力不变，探究加速度与小车质量的关系，该实验采用的研究方法为

A . 等效替代法 B . 控制变量法 C . 理想模型法
（2）实验中小车和木板间存在摩擦，为了设法排除摩擦的影响，可采用将木板一端垫高的方法来实现，则实验中应将图中木板侧（填右或左）垫高，从而达到平衡摩擦力．
（3）平衡摩擦力后，若小车的总质量为M，钩码总质量为m（m＜＜M），重力加速度为g，可认为小车释放后受到的合外力大小为
（4）该实验中，保证小车所受合力不变，探究加速度与小车质量的关系，采用图象法处理数据．为了比较容易地看出加速度a与质量M的关系，应作

A . a﹣M图象 B . a﹣ $\text{[math]}$ 图象 C . a﹣ $\text{[math]}$ 图象 D . a﹣M²图象
（5）
保证小车质量不变，探究加速度与所受力的关系时，某同学根据实验得到数据，画出F﹣a图象如图2所示，那么该同学实验中出现的问题最可能的是
a．平衡摩擦力过度
b．平衡摩擦力不足．

图1所示为某同学研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”的实验装置示意图．

（1）下面列出了一些实验器材：
电磁打点计时器、纸带、带滑轮的长木板、垫块、小车和砝码、砂和砂桶、刻度尺．
除以上器材外，还需要的实验器材有：．

A . 秒表 B . 天平（附砝码） C . 低压交流电源 D . 低压直流电源
（2）实验中，需要补偿打点计时器对小车的阻力及其它阻力：小车放在木板上，后面固定一条纸带，纸带穿过打点计时器．把木板一端垫高，调节木板的倾斜度，使小车在不受绳的拉力时能拖动纸带沿木板做运动．
（3）实验中，为了保证砂和砂桶所受的重力近似等于使小车做匀加速运动的拉力，砂和砂桶的总质量m与小车和车上砝码的总质量M之间应满足的条件是．这样，在改变小车上砝码的质量时，只要砂和砂桶质量不变，就可以认为小车所受拉力几乎不变．
（4）如图2所示，A、B、C为三个相邻的计数点，若相邻计数点之间的时间间隔为T，A、B间的距离为x₁ ， B、C间的距离为x₂ ，则小车的加速度的表达式a=．已知T=0.10s，x₁=5.90cm，x₂=6.46cm，则a=m/s²（结果保留2位有效数字）．

利用力传感器研究 “加速度与合外力的关系”实验装置如图甲所示。

（1）该实验是否需要满足砂和砂桶的总质量远小于小车（含力传感器）的质量？（填“需要”或“不需要”）
（2）从实验中挑选一条点迹清晰的纸带，每5个点取一个计数点，用刻度尺测量计数点间的距离如图乙所示，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz。
从图中所给的刻度尺上读出B、C两点间的距离 $\text{[math]}$ =cm；该小车的加速度a = $\text{[math]}$ （计算结果保留两位有效数字），实验中纸带的（填“左”或“右”）端与小车相连接。

某兴趣小组利用如图所示装置进行“探究加速度与力、质量的关系”实验．重物P的质量为m，挂在光滑的轻滑轮上拉上小车（已调节细绳与木板平行），C为弹簧测力计．

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（1）除图中已给出的实验器材外，以下器材中还需要的是_______

A . 直流电源 B . 交流电源 C . 秒表 D . 刻度尺
（2）在做该实验时，为了将细绳对小车的拉力视为小车所受的合外力，还需要进行的操作是
（3）某次实验时，弹簧秤C的读数如图所示，弹力F的大小为N，2Fmg（填“大于”、“等于”或“小于”）；本实验（填“需要”或“不需要”）满足重物P的质量远小于小车的质量．

如图为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图。砂和砂桶的总质量为m，小车和砝码的总质量为M实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小。

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（1）实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行。接下来还需要进行的一项操作是（____）

A . 将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节m的大小，使小车在砂和砂桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动 B . 将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动 C . 将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动
（2）实验中要进行质量m和M的选取，以下最合理的一组是（____）

A . M=200g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g B . M=200g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g C . M=400g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g D . M=500g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
（3）如图是实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出，量出相邻的计数点之间的距离分别为：S_AB=4.22cm、S_BC=4.65cm、S_CD=5.08cm、S_DE=5.49cm、S_EF=5.91cm、S_FG=6.34cm已知打点计时器的工作频率为50HZ，则小车的加速度大小a=m/s²（结果保留两位有效数字）。

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：

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（1）下列操作正确的是__________

A . 将小车静止释放，若能沿长木板下滑，说明已平衡摩擦力 B . 将100g的质量较大砝码放入小桶后，先接通电源再释放小车 C . 正确平衡摩擦后，每次改变小桶和砝码总质量，不需要重新平衡摩擦力
（2）图2为实验中获得的一条纸带，A、B、C、D、E为5个计数点，相邻两计数点间还有四个点未画出，以A点为起点，量出到各点的距离已标在图上．由此求得小车的加速度大小为m/s²（结果保留2位有效数字）．
（3）小何同学还用此装置探究了做功与物体速度变化的关系：
①保持小桶中的砝码质量不变，通过改变位移来改变外力做功，此条件下，小车及车上钩码的总质量（选填“需要”或“不需要”）远远大于小桶和砝码的总质量m．

②为探究摩擦对实验结果的影响，进行对照实验，根据平衡摩擦前后两次实验数据描绘出v²—W的图象，如图所示，实线代表未平衡摩擦时的图线，虚线代表平衡摩擦后的图线，则正确的图线是.

A． B．

C． D．

某实验小组用如图甲所示的装置探究“物体的加速度与力的关系”，该装暨由固定在同一高度的两个定滑轮、跨过定滑轮不可伸长的轻绳和两小桶A、B组成。左侧小桶A上端有一挡板，挡板上端固定一光电门，光电门与毫秒计时器相连，轻绳上固定有遮光宽度为d的遮光板，恰好在光电门上端。实验前将左侧小桶A内装入多个质量为 $\text{[math]}$ 的小砝码，小桶A及砝码的总质量与右侧小桶B的质量均为M，重力加速度为g。

（1）实验时，将小桶A中的一个砝码移到小桶B中，竖直向下拉动小桶A离开挡板，记录遮光板到光电门距离h，并且满足d<<h；打开光电门和毫秒计时器电源，由静止释放小桶，光电门测得遮光板通过它的时间为t，则遮光板通过光电门时小桶A速度为，此运动过程中小桶B的加速度为（用字母d、h、t表示）。
（2）研究过程中保持遮光板到光电门的距离h不变，多次重复上面操作，记录多组移动的砝码个数n和与之对应的时间t，做出n— $\text{[math]}$ 的函数图象，如图乙所示。图象为过原点的直线，说明系统质量保持不变时“物体的加速度与合力”成正比。则该图线的斜率为（用M、 $\text{[math]}$ 、h、g表示）。

在“探究加速度与物体所受合力的关系”的实验中，实验装置如图甲所示，设带有定滑轮的小车质量为M，沙和沙桶的总质量为m，打点计时器所接的交流电的频率为50Hz。

（1）对于上述实验，下列说法正确的是______。

A . 需要用天平测出沙和沙桶的总质量 B . 调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车（未连细线）能沿长木板向下匀速运动 C . 与小车定滑轮相连的轻绳与桌面要平行 D . 小车靠近打点计时器，先接通电源后释放小车
（2）若在实验中得到一条纸带如图乙所示，O、A、B、C、D为五个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出。根据纸带数据，可求出小车的加速度a=m/s²（结果保留2位有效数字）。
（3）该实验，沙和沙桶的总质量m（选填“需要”或“不需要”）远小于小车的质量M；在实验过程中小车的加速度（选填“大于”“等于”或“小于”）沙和沙桶的加速度。
（4）以弹簧测力计的读数F为横坐标，通过纸带计算出的加速度为纵坐标，画出的a-F图象如图丙所示，则可求出小车的质量M=kg。

某实验小组利用图所示的装置探究加速度与力、质量的关系：

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（1）下列做法正确的是________(填字母代号)．

A . 调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行 B . 在调节木板倾斜度，平衡木块所受到的摩擦阻力时，不应该将纸带拴在木块上 C . 实验时，要先接通打点计时器的电源再放开木块 D . 通过增减木块上的砝码改变研究对象的质量时，要重新调节木板倾斜度
（2）为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量木块和木块上砝码的总质量．(填“远大于”“远小于”或“近似等于”)
（3）甲、乙两同学在同一实验室，各取一套图所示的装置放在水平桌面上，木块上均不放砝码，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，分别得到图中甲、乙两条直线．设甲、乙用的木块质量分别为m_甲、m_乙，由图可知，m_甲m_乙． (填“>”“<”或“=”)

某研究性学习小组用如图甲所示装置探究“物体加速度与合外力的关系”。该实验装置中，小车的质量为M，沙桶和沙的总质量为m，弹簧测力计的示数为F；通过改变m可改变小车所受的合外力大小，小车的加速度a可根据打点计时器频率和打出的纸带测量、计算后得出。现保持小车的质量M不变，多次改变沙桶和沙的总质量m后，得到多组a、F值。

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（1）为尽量减小实验误差，下列合理的是_______；

A . 需要平衡小车所受的摩擦力 B . 控制沙桶和沙的总质量远小于小车的质量 C . 测出动滑轮、沙桶、沙的总质量m D . 滑轮的摩擦足够小，绳的质量要足够轻 E . 先释放小车，后接通打点计时器的电源
（2）已知所用交流电源频率为50Hz。某次实验时打出的纸带如图乙所示（图中相邻两点间有4个点未画出）。则小车的加速度大小为m/s^2.（保留两位有效数字）。
（3）某同学根据实验数据画出了的图像如图丙所示，直线的横截距为F₀、纵截距为a₀ ，直线不过坐标原点的原因是，小车的质量M＝。

一研究性学习小组采用图示实验装置来探究“加速度与力、质量的关系”。图（甲）中A为小车，B为打点计时器，C为弹簧测力计，P为小桶（内有细沙），一端带有定滑轮的足够长的木板水平放置．实验前，把长木板不带滑轮的一端垫起适当的高度，以平衡摩擦力。实验时，先接通电源再松开小车，并记下小车运动过程中弹簧测力计的示数作为小车所受的合力。

（1）本实验中小车所受的合力大小弹簧测力计大小（填“大于”，“等于”或“小于”），是否要满足小桶（含内部细沙）的质量远小于小车的质量?答：（填“是”或“否”）。
（2）实验中得到的一条纸带如图（乙）所示，打点计时器使用的电源频率为50Hz，纸带上相邻两个计数点之间还有四个计时点未画出，测量可得2、4点间距离为16.0mm，4、6点间距离为32.1mm，6、8点间距离为48.0mm，8、10点间距离为64.1mm，则小车的加速度为m/s² ，打点“8”时纸带的运动速度为m/s（保留两位有效数字）
（3）保持小车质量不变，改变砂和砂桶质量，一位同学根据实验数据作出了加速度a随拉力F的变化图线如图所示。该图线不通过原点，其主要原因是。

某同学用如图所示的实验装置来探究“质量一定时，加速度与合外力的关系”。所用器材包括：气垫导轨、滑块（上方安装有宽度为d的遮光片）、两个与计算机相连接的光电门、砝码盘和砝码等。

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请根据下列实验步骤完成填空。

实验步骤如下：

⑴开动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间（选填“近似相等”或“不相等”）时，可认为气垫导轨水平；

⑵用天平测砝码与砝码盘的总质量m₁、滑块（含遮光片）的质量m₂ ，保证m₁（选填“远小于”“近似相等”或“远大于”）m₂；

⑶用细线跨过光滑轻质定滑轮将滑块与砝码盘连接，并让细线水平拉动滑块；

⑷令滑块在砝码和砝码盘的拉动下从左边开始运动，和计算机连接的光电门能测量出遮光片经过A、B两处的光电门的遮光时间 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 及遮光片从A运动到B所用的时间t₁₂。滑块经过光电门A的速度大小为，滑块经过光电门B的速度大小为；

⑸在遮光片随滑块从A运动到B的过程中，利用滑块经过光电门A和B的速度大小、遮光片从A运动到B所用的时间t₁₂求出滑块的加速度大小，加速度大小为；

⑹不断改变砝码盘中的砝码个数，重复上述步骤，记录多组实验数据。

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 $\text{[math]}$ ，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）。

利用如图甲所示的装置可以完成力学中的许多实验。

（1）下列说法正确的是______；

A . 用此装置“探究小车速度随时间变化的规律”时，必须设法消除小车和滑板间摩擦阻力的影响 B . 用此装置“探究加速度与力、质量的关系”时，每次改变小车质量后，需要重新平衡摩擦力 C . 用此装置“探究加速度与力、质量的关系”时，为保证小车所受的拉力近似等于沙及沙桶的重力，必须使沙及沙桶的质量远大于小车的质量 D . 用此装置“探究功与速度变化的关系”时，必须调整滑轮高度使连接小车的细线与滑板平行
（2）某同学用图甲装置进行“探究加速度与力、质量的关系”实验时，进行了如下操作：
①在滑板的左侧加一垫块，用以平衡摩擦阻力，如图乙所示。开启电源，释放小车，打出了一条纸带，如图丙所示。据此纸带可判断，垫块应；

A．向左移动一些 B．向右移动一些 C．保持不动

②垫块调整后，再打出一条纸带，从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离（单位cm），如图丁所示。由纸带数据计算可得，打下计数点3时小车的速度为m/s，小车的加速度为m/s²。（以上两空均保留两位小数）

为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，甲、乙两同学设计了如图所示的实验装置，其中M为带小滑轮的小车的质量，m为砂和砂桶的质量，m₀为小滑轮的质量。力传感器可测出轻绳中的拉力大小。

（1）实验时，不需要进行的操作是_________。

A . 用天平测出砂和砂桶的质量 B . 将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力 C . 小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车 D . 为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M
（2）甲同学在实验中得到如图所示的一条纸带（两计数点间还有四个点没有画出），已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为m/s²（结果保留三位有效数字）。
（3）甲同学以力传感器的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出的 $\text{[math]}$ 图像是一条直线，用量角器测得图线与横坐标的夹角为θ，求得图线的斜率为k，则小车的质量为_____。

A . $\text{[math]}$ B . $\text{[math]}$ C . $\text{[math]}$ D . $\text{[math]}$
（4）乙同学根据测量数据做出如图所示的 $\text{[math]}$ 图线，该同学做实验时存在的问题是。

某实验小组依据手头的器材设计了如图甲所示的“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置。在补偿完了对小车产生的阻力后，将5个相同的砝码都放在小车上。挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，从而测出小车的加速度a。

（1）某次实验所得纸带如图乙所示，纸带上两两相邻计数点的时间间隔为T＝0.1s，其中S₁＝7.05cm、S₂＝7.68cm、S₃＝8.33cm、S₄＝8.95cm、S₅＝9.61cm、S₆＝10.26cm，则A点处瞬时速度大小是m/s；小车运动的加速度大小是m/s²；（计算结果保留三位有效数字）

（2）将砝码盘中砝码和砝码盘的总重力F及测得的加速度a填入下表，请根据实验数据在图丙中作出a—F图像；若每一个砝码质量均为m₁＝0.02kg，砝码盘的质量m₀＝0.02kg，取g＝10m/s² ，由图像可求出小车的质量M＝kg。

F（N）	0.2		0.4	0.6	0.8	1.0	1.2
a（m·s^-2）		0.25	0.50	0.75	1.00	1.25	1.50

小张同学准备做“探究加速度与力和质量的关系”实验。

（1）以下为实验室提供的部分器材，需要使用的器材是____。（填字母代号）

A . B . C . D .
（2）关于这个实验下列说法正确的是____。（填字母代号）

A . 不需要补偿阻力的操作 B . 只需一条纸带就能得到多组数据 C . 需要先接通打点计时器的电源再释放小车
（3）在本实验中要求调节定滑轮使细线与长木板平行的理由是。

小华同学设计如图甲的实验装置做“探究加速度与力、质量的关系”创新实验。实验操作步骤如下：

（ⅰ）挂上托盘和适量砝码，改变长木板的倾角，让带遮光片的小车沿长木板匀速下滑。

（ⅱ）取下砝码盘和砝码，读出砝码的质量为m，小车和遮光片的总质量为M。让小车从靠近滑轮处沿长木板下滑，测出加速度a。

（ⅲ）改变砝码质量和木板倾角，多次测量，作出a—mg图，得出a—mg的关系。（g为重力加速度）

（1）用游标卡尺测量遮光片的宽度d，游标卡尺的示数如图乙所示，其读数为cm；
（2）在步骤（ⅰ）调节长木板倾角，让小车匀速下滑时，发现通过光电门A的时间大于通过光电门B的时间，应（选填“增大”、“减小”）长木板倾角。
（3）该实验方案（选填“需要”、“不需要”）满足 $\text{[math]}$ 。
（4）在图丙A、B、C、D四幅图中，与该实验操作对应的a—mg图应为____。

A . B . C . D .

在“验证牛顿第二定律”的实验中，采用如图所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车拖动后面的纸带，小车的加速度可由纸带上打出的点计算出。

（1）当M与m的大小关系满足时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力。
（2）某一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度，采用图像法处理数据。为了比较容易地检查出加速度a与质量M的关系，应该做a与的图像。
（3）如图（a）是甲同学根据测量数据做出的a－F图线，说明实验存在的问题是。

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