1．實(shí)驗(yàn)原理
(1)保持質(zhì)量不變，探究加速度跟合外力的關(guān)系．
(2)保持合外力不變，探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系．
(3)利用a＝eq \f(Δx,T2)求加速度
(4)作出a－F圖像和a－eq \f(1,m)圖像，確定a與F、m的關(guān)系．
2．實(shí)驗(yàn)器材
小車、槽碼、細(xì)繩、一端附有定滑輪的長木板、墊木、打點(diǎn)計時器、低壓交流電源、導(dǎo)線、紙帶、天平、刻度尺、坐標(biāo)紙．
3．實(shí)驗(yàn)步驟
(1)用天平測量槽碼的質(zhì)量m′和小車的質(zhì)量m.
(2)按照如圖所示裝置把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，只是不把懸掛槽碼的細(xì)繩系在小車上．
(3)在長木板不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木塊，使小車能勻速下滑．
(4)操作：①槽碼通過細(xì)繩繞過定滑輪系于小車上，先接通電源后放開小車，斷開電源，取下紙帶，編號碼．
②保持小車的質(zhì)量m不變，改變槽碼的質(zhì)量m′，重復(fù)步驟①.
③在每條紙帶上選取一段比較理想的部分，計算加速度a.
④描點(diǎn)作圖，作a－F的圖像．
⑤保持槽碼的質(zhì)量m′不變，改變小車質(zhì)量m，重復(fù)步驟①和③，作a－eq \f(1,m)圖像．
4．?dāng)?shù)據(jù)處理
(1)利用逐差法或v－t圖像法求a.
(2)以a為縱坐標(biāo)，F(xiàn)為橫坐標(biāo)，描點(diǎn)、畫線，如果該線為過原點(diǎn)的直線，說明a與F成正比．
(3)以a為縱坐標(biāo)，eq \f(1,m)為橫坐標(biāo)，描點(diǎn)、畫線，如果該線為過原點(diǎn)的直線，就能判定a與m成反比．
5.注意事項(xiàng)
(1)實(shí)驗(yàn)前首先補(bǔ)償阻力：適當(dāng)墊高木板不帶定滑輪的一端，使小車的重力沿斜面方向的分力正好平衡小車和紙帶受到的阻力。在補(bǔ)償阻力時，不要把懸掛槽碼的細(xì)繩系在小車上，讓小車?yán)┻^打點(diǎn)計時器的紙帶勻速運(yùn)動（紙帶上打出的點(diǎn)跡均勻分布）．
(2)實(shí)驗(yàn)過程中不用重復(fù)補(bǔ)償阻力．
(3)實(shí)驗(yàn)必須保證的條件：m?m′.
(4)改變拉力或小車質(zhì)量后，每次開始時小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計時器，并應(yīng)先接通電源，后釋放小車，且應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前按住小車．
6.誤差分析
(1)實(shí)驗(yàn)原理不完善：本實(shí)驗(yàn)用小盤和砝碼的總重力m′g代替小車的拉力，而實(shí)際上小車所受的拉力要小于小盤和砝碼的總重力。
(2)補(bǔ)償阻力不準(zhǔn)確、質(zhì)量測量不準(zhǔn)確、計數(shù)點(diǎn)間距測量不準(zhǔn)確、紙帶和細(xì)繩不嚴(yán)格與木板平行都會引起誤差。
1．（2022·河南河南·高一期末）如圖甲所示為“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)小車裝置（打點(diǎn)計時器等未畫出）
（1）本實(shí)驗(yàn)需要測量的物理量有三個，分別是________、_________和小車運(yùn)動的加速度。
（2）“用阻力補(bǔ)償法探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”方案中，下列說法正確的有_________。
A．把木板的一側(cè)墊高，補(bǔ)償小車受到的阻力時，應(yīng)裝上紙帶，不掛鉤碼，使小車能夠沿木板勻速運(yùn)動
B．實(shí)驗(yàn)時應(yīng)先接通電源后釋放小車
C．實(shí)驗(yàn)中所掛鉤碼的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)大于小車的質(zhì)量
D．每次改變小車的質(zhì)量時，都應(yīng)重新調(diào)節(jié)木板的傾斜度
（3）某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中，打出的一條紙帶如圖乙所示，他選擇了幾個計時點(diǎn)作為計數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計數(shù)點(diǎn)間還有4個計時點(diǎn)沒有畫出，其中s1=1.48cm、s2=2.09cm、s3=2.71cm、s4=3.30cm，已知交流電的頻率為50Hz，則打下D點(diǎn)時小車的速度大小為___________m/s，小車在該運(yùn)動過程中加速度的大小是___________m/s2。（均保留兩位有效數(shù)字）
（4）本實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為小車受到的拉力等于鉤碼的重力，實(shí)際上是做了近似處理，在操作均正確的情況下，小車受到的拉力F的準(zhǔn)確值的表達(dá)式是___________。（已知鉤碼質(zhì)量m1、小車質(zhì)量m2，重力加速度為g）
（5）某同學(xué)根據(jù)測量數(shù)據(jù)作出如圖丙所示的a?F圖像，該同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時存在的問題是___________。
2．（2022·北京·北師大二附中高二期末）某物理興趣小組的同學(xué)用圖甲所示裝置來“驗(yàn)證牛頓第二定律”。同學(xué)們在實(shí)驗(yàn)中，都將砂和小桶總重力的大小作為細(xì)線對小車?yán)Φ拇笮?，通過改變小桶中砂的質(zhì)量改變拉力。為使細(xì)線對小車的拉力等于小車所受的合外力，實(shí)驗(yàn)中需要平衡摩擦力。
（1）下列器材中不必要的是________（填字母代號）；
A．低壓交流電源 B．秒表 C．天平（含砝碼） D．刻度尺
（2）下列實(shí)驗(yàn)操作中，哪些是正確的________（填字母代號）；
A．調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨募?xì)繩與長木板保持平行
B．每次實(shí)驗(yàn)，都要先放開小車，再接通打點(diǎn)計時器的電源
C．平衡摩擦力時，將懸掛小桶的細(xì)線系在小車上
D．平衡摩擦力時，讓小車后面連著已經(jīng)穿過打點(diǎn)計時器的紙帶
（3）圖乙是某同學(xué)實(shí)驗(yàn)中獲得的一條紙帶。A、B、C為三個相鄰的計數(shù)點(diǎn)，若相鄰計數(shù)點(diǎn)之間的時間間隔為T，A、B間的距離為x1，A、C間的距離為x2，則小車的加速度a=_________（用字母表達(dá)）；
（4）圖丙是小剛和小芳兩位同學(xué)在保證小車質(zhì)量一定時，分別以砂和小桶的總重力mg為橫坐標(biāo)，以小車運(yùn)動的加速度a為縱坐標(biāo)，利用各自實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的a-mg圖像；
①小剛的圖像，可以得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論：_____________；
②小芳與小剛的圖像有較大差異，既不過原點(diǎn)，又發(fā)生了彎曲，下列原因分析正確的是____________（填字母代號）。
A．圖像不過原點(diǎn)，可能是平衡摩擦力時木板傾角過大
B．圖像不過原點(diǎn)，可能是平衡摩擦力時木板傾角過小
C．圖像發(fā)生彎曲，可能是砂和小桶的質(zhì)量過大
D．圖像發(fā)生彎曲，可能是小車的質(zhì)量過大
（5）平衡摩擦力后，小組中一位同學(xué)保持砂和小桶總重力mg不變，通過在小車上增加砝碼改變小車質(zhì)量，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。處理數(shù)據(jù)時，他以小車和砝碼的總質(zhì)量M為橫坐標(biāo)，1a為縱坐標(biāo)，作出1a—M關(guān)系圖像，示意圖如圖丁所示，發(fā)現(xiàn)圖線在縱軸上有截距（設(shè)為b）。該同學(xué)進(jìn)行思考后預(yù)測：若將砂和小桶總重力換成另一定值（(m+Δm)g，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)過程，再作出1a—M圖像。兩次圖像的斜率不同，但截距相同均為b。若牛頓定律成立，請通過推導(dǎo)說明該同學(xué)的預(yù)測是正確的_________。
3．（2022·江蘇南通·高二期末）小華用如圖甲所示的裝置“探究加速度與力的關(guān)系”。
（1）用墊塊將木板左端墊高，以補(bǔ)償打點(diǎn)計時器對小車的阻力及其他阻力。在不掛托盤的情況下，打出如圖乙所示的紙帶（從左向右打點(diǎn)），則應(yīng)該將墊塊向______（選填“左”或“右”）移動。
（2）調(diào)節(jié)好器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，保持小車質(zhì)量不變，改變砝碼的質(zhì)量，打出的一條紙帶如圖丙所示，已知每兩個計數(shù)點(diǎn)間還有4個點(diǎn)未畫出，打點(diǎn)計時器的打點(diǎn)周期為0.02 s，則小車的加速度a=______m/s2。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
（3）多次實(shí)驗(yàn)，記錄的數(shù)據(jù)如下表所示，表中的前6組數(shù)據(jù)已在方格紙上描點(diǎn)，請描出后2組數(shù)據(jù)的對應(yīng)點(diǎn)，并作出a-F關(guān)系圖像________。
（4）由a-F圖像可得出的結(jié)論是______。
（5）小華還利用此裝置測算小車與長木板之間的動摩擦因數(shù)μ。她讓小車在細(xì)繩的牽引下水平運(yùn)動，并通過紙帶計算出小車的加速度a，已知托盤及砝碼的質(zhì)量為m，小車的質(zhì)量為M，重力加速度為g，小車與木板之間的摩擦力可認(rèn)為是滑動摩擦力，則μ=______（用a、M、m、g表示）。
4．（2022·全國·高三課時練習(xí)）某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，研究小車質(zhì)量不變時，其加速度a與所受合力F的關(guān)系。
（1）在補(bǔ)償阻力這步操作中，______（選填“需要”或“不需要”）通過細(xì)繩把砂桶掛在小車上；
（2）實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶如圖乙所示，相鄰的兩計數(shù)點(diǎn)之間還有4個點(diǎn)未畫出，用毫米刻度尺測量出來的數(shù)據(jù)已在圖中標(biāo)出。已知打點(diǎn)計時器的打點(diǎn)周期為0.02s，則該小車運(yùn)動的加速度大小為________m/s2（計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）；
（3）該實(shí)驗(yàn)小組把砂和砂桶的總重力當(dāng)成小車的合力F，根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)，采用圖像法處理數(shù)據(jù)，畫出a-F圖像如圖丙所示，發(fā)現(xiàn)圖線上端彎曲，其原因可能是_______________；
（4）關(guān)于本實(shí)驗(yàn)存在的誤差，以下說法正確的是________。
A．在圖乙中，每個測量數(shù)據(jù)均存在偶然誤差
B．把砂和砂桶的總重力當(dāng)成小車的合力導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)中存在系統(tǒng)誤差
C．實(shí)驗(yàn)中用圖像法處理數(shù)據(jù)可以減小系統(tǒng)誤差
5．“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。圖中小車的質(zhì)量為M，鉤碼的質(zhì)量為m，小車后面固定一條紙帶，紙帶穿過電磁打點(diǎn)計時器，計時器接50Hz的交流電。
（1）實(shí)驗(yàn)過程中某學(xué)生由于疏忽沒有平衡摩擦力，他測量得到的a-F圖像，可能是圖乙中的圖線___________；（選填“A”、“B”或“C”）
（2）如圖丙所示，某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，紙帶中相鄰計數(shù)點(diǎn)間的距離已標(biāo)出，相鄰計數(shù)點(diǎn)間還有四個點(diǎn)沒有畫出。由此可求得小車加速度大小為___________m/s2，在計數(shù)點(diǎn)2時速度大小為___________m/s。（保留兩位有效數(shù)字）
6．（2022·河南鄭州·高一期末）小瑩同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究小車的加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系。打點(diǎn)計時器所用交變電流的頻率為50Hz。
（1）長木板右側(cè)墊高是為了補(bǔ)償小車受到的阻力，應(yīng)調(diào)節(jié)木板的傾斜度，使小車___________，即可認(rèn)為完成補(bǔ)償。
（2）如圖是小瑩某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，她在紙帶上選取了A、B、C、D、E、F、G、H八個計數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計數(shù)點(diǎn)間有四個點(diǎn)未畫出，打計數(shù)點(diǎn)A的時刻定為計時起點(diǎn)（tA=0），部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖所示。
由以上數(shù)據(jù)可知，t=0.25s時的瞬時速度為___________ms，這次實(shí)驗(yàn)小車的加速度a=___________ms2。（小數(shù)點(diǎn)后保留2位數(shù)字）
（3）小瑩同學(xué)保持小車所受的拉力不變，改變小車的質(zhì)量m，分別測得不同質(zhì)量時小車加速度a、然后小瑩畫了如下甲、乙兩個圖像：
下列說法正確的有___________。
A．由圖像甲能確定小車的加速度與質(zhì)量成反比
B．由圖像乙能確定小車的加速度與質(zhì)量成反比
C．由圖像乙的斜率可以知道小車受到的拉力大小
D．由圖像甲中曲線與坐標(biāo)軸所圍的面積可以知道小車受到的拉力大小
7．（2022·湖南·長郡中學(xué)二模）在某次探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，甲、乙、丙、丁四位同學(xué)分別設(shè)計了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，小車總質(zhì)量用M，重物質(zhì)量用m表示。
（1）為便于測量合力的大小，并得到小車總質(zhì)量一定時，小車的加速度與所受合力成正比的結(jié)論，下列說法正確的是________。（填選項(xiàng)字母）
A．四組實(shí)驗(yàn)中只有甲需要平衡摩擦力
B．四組實(shí)驗(yàn)都需要平衡摩擦力
C．四組實(shí)驗(yàn)中只有甲需要滿足所掛重物質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量M的條件
D．四組實(shí)驗(yàn)都需要滿足所掛重物質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量M的條件
（2）按甲同學(xué)設(shè)計裝置完成實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，畫出小車的a?1M圖像如圖所示，從圖像中可以得出，當(dāng)小車的質(zhì)量為0.5kg時，它的加速度為_______m/s2。
（3）若乙、丙、丁三位同學(xué)發(fā)現(xiàn)某次測量中力傳感器和彈簧測力計讀數(shù)相同，通過計算得到小車加速度均為a，則乙、丙、丁實(shí)驗(yàn)時所用小車總質(zhì)量之比為_______。
8．（2022·廣東·模擬預(yù)測）小華同學(xué)設(shè)計如圖甲的實(shí)驗(yàn)裝置做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)操作步驟如下：
（?。焐贤斜P和適量砝碼，改變長木板的傾角，讓帶遮光片的小車沿長木板勻速下滑。
（ⅱ）取下砝碼盤和砝碼，讀出砝碼的質(zhì)量為m，小車和遮光片的總質(zhì)量為M。讓小車從靠近滑輪處沿長木板下滑，測出加速度a。
（ⅲ）改變砝碼質(zhì)量和木板傾角，多次測量，作出a—mg圖，得出a—mg的關(guān)系。（g為重力加速度）
（1）用游標(biāo)卡尺測量遮光片的寬度d，游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖乙所示，其讀數(shù)為______cm；
（2）在步驟（ⅰ）調(diào)節(jié)長木板傾角，讓小車勻速下滑時，發(fā)現(xiàn)通過光電門A的時間大于通過光電門B的時間，應(yīng)______（選填“增大”、“減小”）長木板傾角。
（3）該實(shí)驗(yàn)方案______（選填“需要”、“不需要”）滿足M?m。
（4）在圖丙A、B、C、D四幅圖中，與該實(shí)驗(yàn)操作對應(yīng)的a—mg圖應(yīng)為______。
A． B． C． D．
9．（2022·黑龍江·哈爾濱市第六中學(xué)校高二期末）在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，平衡摩擦力后，放開砂桶，小車加速運(yùn)動，處理紙帶得到小車運(yùn)動的加速度a；保持砂和砂桶總質(zhì)量不變，增加小車質(zhì)量m，重復(fù)實(shí)驗(yàn)多次，得到多組數(shù)據(jù)。
（1）除了電磁打點(diǎn)計時器、小車、砂桶（及細(xì)砂）、細(xì)線、附定滑輪的長木板、墊塊、導(dǎo)線外，下列器材中必須使用的有______。
A．220V（50Hz）交流電源
B．刻度尺
C．8V低壓交流電源
D．天平（附砝碼）
E．秒表
（2）用墊塊將木板一端墊高，調(diào)整墊塊位置，平衡小車所受摩擦力及其它阻力。若某次調(diào)整過程中打出的紙帶如圖乙所示（紙帶上的點(diǎn)由左至右依次打出），則墊塊應(yīng)該________（選填“往左移”“往右移”或“固定不動”）。
（3）以下實(shí)驗(yàn)操作正確的是________。
A．調(diào)整長木板上滑輪的高度使細(xì)線與長木板平行
B．在調(diào)整長木板的傾斜程度平衡摩擦力時，應(yīng)將砂桶（及細(xì)砂）通過細(xì)線掛在小車上
C．增大小車質(zhì)量，需要重新平衡摩擦力
D．小車釋放前應(yīng)靠近打點(diǎn)計時器，且先接通電源，再釋放小車
（4）將砂和砂桶的總重力m′g作為小車所受的拉力F時實(shí)驗(yàn)存在系統(tǒng)誤差。設(shè)小車所受拉力的真實(shí)值為F真，為使系統(tǒng)誤差m′g?F真F真

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