2024-2025學(xué)年人教高中物理同步講義練習(xí)必修一4.2 實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系（原卷版）（人教版2019必修第一冊(cè)）

4.2實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.學(xué)會(huì)用控制變量法探究物理規(guī)律.2.會(huì)測(cè)量加速度、力和質(zhì)量，能作出物體運(yùn)動(dòng)的a－F、a－eq\f(1,m)圖像.3.能通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及圖像得出加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系．1．科學(xué)探究：通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，掌握實(shí)驗(yàn)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)方法，理解圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的有效性和“化曲為直”的思想方法。2.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：明確影響物體加速度的兩個(gè)因素——力和質(zhì)量，學(xué)會(huì)控制變量法探究物理規(guī)律，體會(huì)探究實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性和合理性。002預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課前研讀課本，梳理基礎(chǔ)知識(shí)：一、實(shí)驗(yàn)思路——控制變量法1．探究加速度與力的關(guān)系保持小車(chē)不變，通過(guò)改變槽碼的改變小車(chē)所受的拉力，測(cè)得不同拉力下小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度，分析加速度與的定量關(guān)系．2．探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系保持小車(chē)所受的不變，通過(guò)在小車(chē)上改變小車(chē)的質(zhì)量，測(cè)得不同質(zhì)量的小車(chē)對(duì)應(yīng)的加速度，分析加速度與的定量關(guān)系．二、物理量的測(cè)量1．質(zhì)量的測(cè)量：用天平測(cè)量．在小車(chē)中可改變小車(chē)的質(zhì)量．2．加速度的測(cè)量(1)方法1：讓小車(chē)做初速度為0的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，用測(cè)量小車(chē)移動(dòng)的位移x，用秒表測(cè)量發(fā)生這段位移所用的時(shí)間t，然后由a＝eq\f(2x,t2)計(jì)算出加速度a.(2)方法2：由紙帶根據(jù)公式Δx＝aT2結(jié)合逐差法計(jì)算出小車(chē)的加速度．(3)方法3：不直接測(cè)量加速度，求加速度之比．例如：讓兩個(gè)做初速度為0的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t相等，測(cè)出各自的位移x1、x2，則eq\f(a1,a2)＝eq\f(x1,x2)，把加速度的測(cè)量轉(zhuǎn)換成位移的測(cè)量．3．力的測(cè)量在阻力得到補(bǔ)償?shù)那闆r下，小車(chē)受到的等于小車(chē)所受的合力．(1)在槽碼的質(zhì)量比小車(chē)的質(zhì)量時(shí)，可認(rèn)為小車(chē)所受的拉力近似等于槽碼所受．(2)使用力傳感器可以直接測(cè)量拉力的大小，不需要使槽碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量．三、實(shí)驗(yàn)器材小車(chē)、砝碼、槽碼、細(xì)線(xiàn)、一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板、墊木、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、、紙帶、、．四、實(shí)驗(yàn)過(guò)程1．用測(cè)出小車(chē)的質(zhì)量m，并把數(shù)值記錄下來(lái)．2．按如圖所示的裝置把實(shí)驗(yàn)器材安裝好(小車(chē)上先不系細(xì)線(xiàn))．3．補(bǔ)償阻力：在長(zhǎng)木板不帶定滑輪的一端下面墊上墊木，反復(fù)移動(dòng)墊木位置，啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，直到輕推小車(chē)使小車(chē)在木板上運(yùn)動(dòng)時(shí)可保持運(yùn)動(dòng)為止(紙帶上相鄰點(diǎn)間距相等)，此時(shí)小車(chē)重力沿木板方向的分力等于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)小車(chē)的阻力和長(zhǎng)木板的摩擦阻力及其他阻力之和．4．把細(xì)線(xiàn)繞過(guò)定滑輪系在小車(chē)上，另一端掛上槽碼．保持小車(chē)質(zhì)量不變，改變槽碼的個(gè)數(shù)，以改變小車(chē)所受的拉力．處理紙帶，測(cè)出加速度，將結(jié)果填入表1中．表1小車(chē)質(zhì)量一定拉力F/N加速度a/(m·s－2)5.保持槽碼個(gè)數(shù)不變，即保持小車(chē)所受的拉力不變，在小車(chē)上增減砝碼，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)，求出相應(yīng)的加速度，把數(shù)據(jù)記錄在表2中．表2小車(chē)所受的拉力一定質(zhì)量m/kg加速度a/(m·s－2)五、數(shù)據(jù)處理1.分析加速度a與拉力F的定量關(guān)系由表1中記錄的數(shù)據(jù)，以加速度a為縱坐標(biāo)，以拉力F為橫坐標(biāo)，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)描點(diǎn)，然后作出a－F圖像，如圖所示，若圖像是一條過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線(xiàn)，就能說(shuō)明a與F成正比．2．分析加速度a與質(zhì)量m的定量關(guān)系由表2中記錄的數(shù)據(jù)，以a為縱坐標(biāo)，以eq\f(1,m)為橫坐標(biāo)，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)描點(diǎn)，然后作出a－eq\f(1,m)圖像，如圖所示．若a－eq\f(1,m)圖像是一條過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線(xiàn)，說(shuō)明a與eq\f(1,m)成，即a與m成．3．實(shí)驗(yàn)結(jié)論(1)保持物體質(zhì)量不變時(shí)，物體的加速度a與所受拉力F成．(2)保持拉力F不變時(shí)，物體的加速度a與質(zhì)量m成．六、注意事項(xiàng)1．打點(diǎn)前小車(chē)應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器且應(yīng)先啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器后放開(kāi)小車(chē)．2．在補(bǔ)償阻力時(shí)，不要(選填“要”或“不要”)懸掛槽碼，但小車(chē)應(yīng)連著紙帶且啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．用手輕輕地給小車(chē)一個(gè)初速度，如果在紙帶上打出的點(diǎn)的間隔均勻，表明小車(chē)受到的阻力跟它受到的重力沿木板向下的分力平衡．3．作圖時(shí)應(yīng)使所作的直線(xiàn)通過(guò)盡可能多的點(diǎn)，不在直線(xiàn)上的點(diǎn)也要盡可能地均勻分布在直線(xiàn)的兩側(cè)，個(gè)別偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)應(yīng)舍去．（二）即時(shí)練習(xí)：【小試牛刀1】在“探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，某小組在實(shí)驗(yàn)室組裝了如圖甲所示的裝置。小車(chē)及其上所放砝碼總質(zhì)量為M，砂和小桶總質(zhì)量為m。要完成該實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（1）關(guān)于該實(shí)驗(yàn)以下說(shuō)法正確的是__________A．安裝實(shí)驗(yàn)器材時(shí)，要調(diào)節(jié)定滑輪的高度，使細(xì)線(xiàn)與長(zhǎng)木板平行B．平衡摩擦力時(shí)，撤去砂桶，輕推小車(chē)，接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，從打出的紙帶判斷小車(chē)是否做勻速運(yùn)動(dòng)C．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，向砂桶內(nèi)加砂時(shí)，必須保證砂和砂桶的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車(chē)與砝碼的總質(zhì)量MD．改變小車(chē)總質(zhì)量時(shí)，必須要重新進(jìn)行平衡摩擦操作（2）圖乙是按照規(guī)范操作的某次實(shí)驗(yàn)得到的一條紙帶，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為，則打下點(diǎn)C時(shí)滑塊的瞬時(shí)速度=___________；滑塊的加速度a=___________m/s2。（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）（3）在探究a與F的關(guān)系時(shí)，作出了圖線(xiàn)如圖丙所示，該圖線(xiàn)不過(guò)原點(diǎn)的主要原因是________；【小試牛刀2】某小組用如圖甲所示的裝置“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率為50Hz。（1）若小車(chē)的總質(zhì)量為M，砝碼和砝碼盤(pán)的總質(zhì)量為m，則當(dāng)滿(mǎn)足___________條件時(shí)，可認(rèn)為小車(chē)受到合外力大小等于陸碼和砝碼盤(pán)的總重力大?。唬?）在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，下列做法中正確的有___________；A．補(bǔ)償阻力時(shí)，將裝砝碼的砝碼盤(pán)用細(xì)繩通過(guò)定滑輪系在小車(chē)上B．補(bǔ)償阻力時(shí)，將紙帶連接在小車(chē)上C．使上部分細(xì)線(xiàn)與木板平行D．小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度可由牛頓第二定律直接求出（3）甲同學(xué)通過(guò)對(duì)小車(chē)所牽引紙帶的測(cè)量，就能得出小車(chē)的加速度a。如圖乙是某次實(shí)驗(yàn)所打出的一條紙帶，在紙帶上標(biāo)出了5個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，在相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)打點(diǎn)未標(biāo)出，則打計(jì)數(shù)點(diǎn)“3”時(shí)小車(chē)的速度大小為_(kāi)__________m/s，小車(chē)的加速度為_(kāi)__________m/s2（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）（4）乙同學(xué)通過(guò)給小車(chē)上增減槽碼來(lái)改變小車(chē)的總質(zhì)量M，得到小車(chē)的加速度a與質(zhì)量M的數(shù)據(jù)，畫(huà)出圖線(xiàn)后，發(fā)現(xiàn)當(dāng)較大時(shí)，圖線(xiàn)發(fā)生彎曲，該同學(xué)后來(lái)又對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行了進(jìn)一步地修正，避免了圖線(xiàn)的末端發(fā)生彎曲的現(xiàn)象，則該同學(xué)的修正方案可能是___________；A．改畫(huà)a與的關(guān)系圖線(xiàn)B．改畫(huà)a與（M+m）的關(guān)系圖線(xiàn)C．改畫(huà)a與的關(guān)系圖線(xiàn)D．改畫(huà)a與的關(guān)系圖線(xiàn)（5）小明利用如圖丙所示的實(shí)驗(yàn)方案，探究小車(chē)質(zhì)量一定時(shí)加速度與合外力之間的關(guān)系，圖中上下兩層水平軌道，細(xì)線(xiàn)跨過(guò)滑輪并掛上砝碼盤(pán)，在一定的條件下將砝碼和砝碼盤(pán)的總重作為小車(chē)所受合外力大小，兩小車(chē)尾部細(xì)線(xiàn)連到控制裝置上，實(shí)驗(yàn)時(shí)通過(guò)控制裝置使兩小車(chē)同時(shí)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，并同時(shí)停止，他測(cè)量了兩小車(chē)的位移分別為x1、x2，加速度分別為a1、a2，則=___________。【小試牛刀3】(多選)在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，關(guān)于平衡摩擦力的說(shuō)法中正確的是()A.“平衡摩擦力”的本質(zhì)就是使小車(chē)受到的摩擦力為零B.“平衡摩擦力”的本質(zhì)就是使小車(chē)所受的重力沿斜面方向的分力與所受到的摩擦阻力相平衡C.“平衡摩擦力”的目的就是要使小車(chē)所受的合力等于所掛鉤碼通過(guò)細(xì)繩對(duì)小車(chē)施加的拉力D.“平衡摩擦力”是否成功，可由小車(chē)拖動(dòng)由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上的點(diǎn)跡間距是否均勻而確定003探究提升【問(wèn)題探究1】實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)操作1.實(shí)驗(yàn)原理(控制變量法)(1)保持研究對(duì)象(小車(chē))質(zhì)量不變,探究加速度與合外力的關(guān)系；(2)保持合外力(重物的質(zhì)量)不變,探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系。2.實(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、小車(chē)、一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板、重物、夾子、細(xì)繩、低壓交流電源、導(dǎo)線(xiàn)、天平(帶有一套砝碼)、刻度尺等.3.物理量的測(cè)量(1)小車(chē)的質(zhì)量:用天平測(cè)量；(2)小車(chē)獲得的加速度:往往根據(jù)紙帶上打出的點(diǎn)并借助△x=aT2求解；(3)小車(chē)所受的合外力：平衡摩擦力并滿(mǎn)足重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量時(shí)，可以用細(xì)繩所掛重物的重力代替小車(chē)所受的合外力。1.實(shí)驗(yàn)裝置2.實(shí)驗(yàn)步驟（1）用天平測(cè)出小車(chē)和重物的質(zhì)量分別為M0、m0，并把數(shù)據(jù)記錄下來(lái).（2）按上圖將實(shí)驗(yàn)器材安裝好(小車(chē)上不系細(xì)繩，但安裝紙帶)。（3）平衡摩擦力。在長(zhǎng)木板無(wú)滑輪的一端下面墊一薄木板，反復(fù)移動(dòng)其位置到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作時(shí)不掛重物的小車(chē)在長(zhǎng)木板上做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)為止(紙帶上相鄰點(diǎn)間距相等)，固定好長(zhǎng)木板與薄木板.（4）將重物通過(guò)細(xì)繩系在小車(chē)上，接通電源,放開(kāi)小車(chē)，用紙帶記錄小車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況,取下紙帶并在紙帶上標(biāo)上號(hào)碼及此時(shí)所掛重物的重力m0g。（5）保持小車(chē)的質(zhì)量不變，改變所掛重物的重力，重復(fù)步驟(4),多做幾次實(shí)驗(yàn)，使小車(chē)每次從同一位置釋放，并記錄好重物的重力m1g、m2g…（6）保持所掛重物的質(zhì)量不變,在小車(chē)上加放砝碼，并測(cè)出小車(chē)與所放砝碼的總質(zhì)量M1，接通電源，放開(kāi)小車(chē)，用紙帶記錄小車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況，取下紙帶并在紙帶上標(biāo)上號(hào)碼.（7）繼續(xù)在小車(chē)上加放砝碼，重復(fù)步驟(6),多做幾次實(shí)驗(yàn)，記錄好小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量M2、M3…（8）計(jì)算出每次實(shí)驗(yàn)所得紙帶的加速度值?！镜湫屠}1】(多選)在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法正確的是()A．在補(bǔ)償阻力時(shí)，應(yīng)將槽碼通過(guò)定滑輪用細(xì)繩拴在小車(chē)上B．連接槽碼和小車(chē)的細(xì)繩應(yīng)與長(zhǎng)木板平行C．補(bǔ)償阻力后，長(zhǎng)木板的位置不能移動(dòng)，每次改變小車(chē)質(zhì)量時(shí)，應(yīng)重新補(bǔ)償阻力D．小車(chē)釋放前應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，且應(yīng)先接通電源，再釋放小車(chē)【典型例題2】如圖所示為某同學(xué)探究“在外力一定的條件下，物體的加速度與其質(zhì)量間的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖．(1)下面列出了一些實(shí)驗(yàn)器材：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、帶滑輪的長(zhǎng)木板、墊板、小車(chē)和砝碼、砂和砂桶、天平(附砝碼)．除以上器材外，還需要的有________；A．秒表 B．刻度尺C．交流電源 D．直流電源(2)本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是________；A．理想實(shí)驗(yàn)法B．控制變量法C．建立物理模型法(3)實(shí)驗(yàn)中，需要補(bǔ)償打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)小車(chē)的阻力及其他阻力；小車(chē)放在長(zhǎng)木板上，后面固定一條紙帶，紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．把長(zhǎng)木板一端墊高，調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板的傾斜度，使小車(chē)在不受繩的拉力時(shí)能拖動(dòng)紙帶沿長(zhǎng)木板做________運(yùn)動(dòng)；(4)某小組在探究“外力一定時(shí)，加速度與質(zhì)量的關(guān)系”時(shí)，保持砂和砂桶質(zhì)量不變，改變小車(chē)質(zhì)量m，分別記錄小車(chē)加速度a與其質(zhì)量m的數(shù)據(jù)，在分析處理數(shù)據(jù)時(shí)，該組同學(xué)產(chǎn)生分歧：甲同學(xué)認(rèn)為根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以作出小車(chē)加速度a與其質(zhì)量m的圖像，如圖(甲)，然后由圖像直接得出a與m成反比．乙同學(xué)認(rèn)為應(yīng)該繼續(xù)驗(yàn)證a與其質(zhì)量的倒數(shù)eq\f(1,m)是否成正比，并作出小車(chē)加速度a與其質(zhì)量的倒數(shù)eq\f(1,m)的圖像，如圖(乙)所示．你認(rèn)為同學(xué)________(選填“甲”或“乙”)的方案更合理；【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1】利用圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”。平衡摩擦力時(shí)某同學(xué)將長(zhǎng)木板右端墊得不夠高，木板傾角過(guò)小，若用a表示小車(chē)的加速度，F(xiàn)表示細(xì)線(xiàn)作用于小車(chē)的拉力，他繪出的a-F關(guān)系圖像可能是下圖中的（）A． B．C． D．【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2】在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)步驟中，下列做法中正確的是()A．同時(shí)改變拉力F和小車(chē)質(zhì)量m的大小B．先保持小車(chē)質(zhì)量m不變，研究加速度a與拉力F的關(guān)系，再保持F不變，研究a與m的關(guān)系，最后導(dǎo)出a與m及F的關(guān)系C．只改變拉力F的大小，小車(chē)質(zhì)量m的大小始終保持不變D．只改變小車(chē)質(zhì)量m的大小，拉力F的大小始終保持不變【問(wèn)題探究2】數(shù)據(jù)處理1.計(jì)算法測(cè)得加速度或加速度之比(等于位移之比)后，通過(guò)計(jì)算看結(jié)果是否滿(mǎn)足、。2.圖像法——“化曲為直”法（1）探究加速度a和力F的關(guān)系以加速度a為縱坐標(biāo)，力F為橫坐標(biāo)建立直角坐標(biāo)系,根據(jù)測(cè)數(shù)據(jù)描點(diǎn)，然后作出a-F圖像，如圖甲所示，若圖像是一條過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線(xiàn)，就能說(shuō)明a與F成正比。(2)探究加速度a與質(zhì)量M的關(guān)系以加速度a為縱坐標(biāo)，質(zhì)量M為橫坐標(biāo)建立直角坐標(biāo)系，作出圖像如圖乙所示，因?yàn)閍-M圖像是曲線(xiàn)，難以判斷a與M是否成反比關(guān)系，若a和M成反比，則a與必成正比.我們采用“化曲為直”的方法，以a為縱坐標(biāo)，以為橫坐標(biāo)建立直角坐標(biāo)系，作出a-圖像，若a-圖像是一條過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線(xiàn)，如圖丙所示，說(shuō)明a與成正比，即a與M成反比?！镜湫屠}3】某同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究小車(chē)的加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系．所用交變電源的頻率為50Hz.(1)下圖是他某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖所示．則小車(chē)的加速度為_(kāi)_______．保持小車(chē)所受的拉力不變，改變小車(chē)質(zhì)量m，分別測(cè)得不同質(zhì)量時(shí)小車(chē)加速度a的數(shù)據(jù)如表所示．請(qǐng)?jiān)谙聢D的坐標(biāo)系中作出a－eq\f(1,m)圖像．根據(jù)a－eq\f(1,m)圖像可以得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是____________________________________________________________．次數(shù)12345678質(zhì)量m/kg0.250.290.330.400.500.711.001.67加速度a/(m·s－2)0.6180.5570.4820.4030.3170.2350.1520.086質(zhì)量倒數(shù)eq\f(1,m)/kg－14.003.453.032.502.001.411.000.60【典型例題4】“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(chē)受到的阻力的過(guò)程中，打出了一條紙帶如圖乙所示．打點(diǎn)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(chē)的加速度a＝________m/s2.(2)補(bǔ)償阻力后，將5個(gè)相同的槽碼都放在小車(chē)上．掛上槽碼盤(pán)，然后每次從小車(chē)上取一個(gè)槽碼添加到槽碼盤(pán)中，測(cè)量小車(chē)的加速度．小車(chē)的加速度a與槽碼盤(pán)中槽碼總重力F的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：槽碼盤(pán)中槽碼總重力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)在如圖所示坐標(biāo)系中作出a－F關(guān)系圖像．(3)本實(shí)驗(yàn)已正確補(bǔ)償了阻力，根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的a－F圖線(xiàn)不通過(guò)原點(diǎn)，主要原因是__________________________________________．【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練3】如圖所示，在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，若1、2兩個(gè)相同的小車(chē)所受拉力分別為F1、F2，車(chē)中所放砝碼的質(zhì)量分別為m1、m2，打開(kāi)夾子后經(jīng)過(guò)相同的時(shí)間兩車(chē)的位移分別為x1、x2，則在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，有()A．當(dāng)m1＝m2、F1＝2F2時(shí)，x1＝2x2B．當(dāng)m1＝m2、F1＝2F2時(shí)，x2＝2x1C．當(dāng)F1＝F2、m1＝2m2時(shí)，x1＝2x2D．當(dāng)F1＝F2、m1＝2m2時(shí)，x2＝2x1【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練4】某同學(xué)利用如圖甲所示的裝置探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系．實(shí)驗(yàn)時(shí)，把數(shù)據(jù)記錄在表格中，數(shù)據(jù)是按加速度大小排列的，第8組數(shù)據(jù)中小車(chē)質(zhì)量和加速度數(shù)據(jù)漏記．組號(hào)F/Nm/kga/(m·s－2)10.290.860.3420.140.360.3930.290.610.4840.190.360.5350.240.360.6760.290.410.7170.290.360.8180.2990.340.360.94(1)該同學(xué)又找到了第8組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的紙帶以及小車(chē)質(zhì)量，紙帶如圖乙所示．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率為50Hz，紙帶上標(biāo)出的每?jī)蓚€(gè)相鄰點(diǎn)之間還有4個(gè)打出來(lái)的點(diǎn)未畫(huà)出．請(qǐng)你幫助該同學(xué)求出第8組中的加速度a＝________m/s2；(2)如果要研究加速度與物體受力的關(guān)系，需取表格中____________組數(shù)據(jù)(填組號(hào))，作a－F圖象；如果要研究加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系，需取表格中____________組數(shù)據(jù)(填組號(hào))，作a－m圖象．這種研究方法叫作________法；(3)作出的a－m圖象如圖丙所示，由圖象________(填“可以”或“不可以”)判斷a與m成反比．【問(wèn)題探究3】創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮淼膭?chuàng)新(1)將實(shí)驗(yàn)裝置的平面改為斜面(2)將探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系改為測(cè)定動(dòng)摩擦因數(shù)實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新利用位移傳感器與計(jì)算機(jī)相連，直接得出小車(chē)的加速度(1)用光電門(mén)代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，結(jié)合遮光條的寬度可測(cè)滑塊的速度(2)利用氣墊導(dǎo)軌代替長(zhǎng)木板，無(wú)需平衡摩擦阻力(3)用力傳感器測(cè)滑塊的拉力，無(wú)需滿(mǎn)足m?M實(shí)驗(yàn)過(guò)程的創(chuàng)新(1)結(jié)合光電門(mén)得出物塊在A(yíng)、B兩點(diǎn)的速度，由vB2－vA2＝2ax得出位移，算出物塊的加速度(2)結(jié)合牛頓第二定律mg－μMg＝(M＋m)a得出物塊與水平桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)【典型例題5】某同學(xué)設(shè)計(jì)了用配重補(bǔ)償阻力來(lái)探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)方案，所用裝置如圖甲所示．實(shí)驗(yàn)室另外配備的實(shí)驗(yàn)器材還有刻度尺、測(cè)力計(jì)和若干槽碼，已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮間，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中始終保持槽碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量．實(shí)驗(yàn)步驟如下：①按圖乙安裝器材，向右緩慢拉動(dòng)長(zhǎng)木板，讀出測(cè)力計(jì)的示數(shù)F；②取下測(cè)力計(jì)，將測(cè)力計(jì)豎直懸掛，在測(cè)力計(jì)掛鉤上掛上槽碼、掛鉤和沙袋，在沙袋中添加沙子，直至測(cè)力計(jì)的示數(shù)等于F；③將步驟②中稱(chēng)重為F的槽碼、掛鉤、沙袋和沙子作為配重，按圖甲安裝好實(shí)驗(yàn)器材；用刻度尺測(cè)出遮光條寬度d；④保持小車(chē)及所掛配重的質(zhì)量不變，在槽碼掛鉤上加掛1個(gè)槽碼，由靜止釋放小車(chē)，通過(guò)數(shù)字計(jì)時(shí)器記錄遮光條通過(guò)光電門(mén)1的時(shí)間Δt1，通過(guò)光電門(mén)2的時(shí)間Δt2，以及遮光條開(kāi)始遮住光電門(mén)1到開(kāi)始遮住光電門(mén)2的時(shí)間t，計(jì)算出小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度a；⑤在槽碼掛鉤上依次增加槽碼，每次增加1個(gè)，測(cè)出對(duì)應(yīng)的加速度a.某次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表．槽碼數(shù)量n12345槽碼重力G/N0.0490.0980.1470.1960.245小車(chē)的加速度a/(m·s－2)0.080.160.240.320.40回答下列問(wèn)題：(1)用刻度尺測(cè)量小車(chē)上遮光條的寬度如圖丙所示，遮光條的寬度d＝________×10－3m.(2)用步驟③、④中測(cè)得的物理量字母表示小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度的表達(dá)式是a＝________.(3)在圖丁所示坐標(biāo)系中作出a－G圖像，由圖像計(jì)算出圖線(xiàn)的斜率k＝________kg－1.(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)(4)用該實(shí)驗(yàn)裝置能不能完成探究“保持小車(chē)(含配重)受力不變的情況下，加速度與小車(chē)質(zhì)量的關(guān)系”？________(填“能”或“不能”)．若能，請(qǐng)說(shuō)明還應(yīng)測(cè)量的物理量并簡(jiǎn)要說(shuō)明實(shí)驗(yàn)思路；若不能，請(qǐng)說(shuō)明理由．_____________________________________________________________________________________________________________________.【典型例題6】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(chē)和小車(chē)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)出輕繩中的拉力大小．(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(huà)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(chē)的加速度為_(kāi)___________m/s2(結(jié)果保留3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(huà)出的a－F圖像是一條直線(xiàn)(圖像沒(méi)有畫(huà)出)，求得圖線(xiàn)的斜率為k，則小車(chē)和小車(chē)上的滑輪的總質(zhì)量為_(kāi)_______．A.eq\f(1,k)B．kC.eq\f(2,k)D．2k【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練5】圖甲為“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”裝置示意圖，連接在小車(chē)后面的紙帶穿過(guò)電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，小車(chē)和掛在豎直面內(nèi)的拉力傳感器用一條柔軟的輕繩通過(guò)光滑的定滑輪和動(dòng)滑輪連接起來(lái)，拉力傳感器是一種將物理信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y(cè)量的電信號(hào)輸出的裝置，用于測(cè)小車(chē)受到拉力的大小。

（1）在安裝器材時(shí)，要調(diào)整定滑輪的高度，使連接小車(chē)的細(xì)繩與木板平行。這樣做的目的是______（填字母代號(hào)）。A．在補(bǔ)償阻力時(shí)，應(yīng)將拉力傳感器、鉤碼通過(guò)滑輪用細(xì)繩拴在小車(chē)上B．連接拉力傳感器和小車(chē)的細(xì)繩應(yīng)與長(zhǎng)木板平行C．補(bǔ)償阻力后，長(zhǎng)木板的位置不能移動(dòng)，每次改變小車(chē)質(zhì)量時(shí)，應(yīng)重新補(bǔ)償阻力D．小車(chē)釋放前應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，但應(yīng)先釋放小車(chē)，再接通電源（2）實(shí)驗(yàn)中______（填“需要”或“不需要”）滿(mǎn)足所掛鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量。（3）某實(shí)驗(yàn)小組在小車(chē)加速下滑過(guò)程中得到如圖乙所示一條紙帶的一部分，用毫米刻度尺測(cè)量并在紙帶上標(biāo)出了各段的長(zhǎng)度，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖乙所示，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的低壓交流電源的頻率為50Hz，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)未標(biāo)出，在A(yíng)、B、C、D、E五個(gè)點(diǎn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器最先打出的是______點(diǎn)。在打出C點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度大小為_(kāi)______m/s；小車(chē)的加速度大小為_(kāi)_____m/s2【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練6】圖甲為“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)的實(shí)驗(yàn)方案，圖乙是實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到的紙帶，其實(shí)驗(yàn)操作步驟如下：①掛上托盤(pán)和砝碼，調(diào)節(jié)木板的傾角，使質(zhì)量為M的小車(chē)拖著紙帶沿木板勻速下滑；②取下托盤(pán)和砝碼，測(cè)出其總質(zhì)量為m，讓小車(chē)沿木板下滑，測(cè)出加速度a；③改變砝碼質(zhì)量和木板傾角，多次測(cè)量，通過(guò)作圖可得到小車(chē)加速度a與合外力F的關(guān)系。（1）紙帶1是步驟①中打出的紙帶，由此可以判斷___________。A．調(diào)節(jié)后木板的傾角過(guò)小B．調(diào)節(jié)后木板的傾角過(guò)大C．調(diào)節(jié)后木板的傾角合適（2）某次實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，打出的紙帶如圖乙中紙帶2所示，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電頻率為50Hz，每相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，則在打下D點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度大小為_(kāi)__________m/s；小車(chē)下滑的加速度大小為_(kāi)__________m/s2（3）下列有關(guān)該實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法正確的是___________。A．實(shí)驗(yàn)中需要滿(mǎn)足小車(chē)質(zhì)量M遠(yuǎn)大于托盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量mB．實(shí)驗(yàn)中在作a-F圖像時(shí)，把mg作為F值C．改變砝碼質(zhì)量再次實(shí)驗(yàn)時(shí)，斜面傾角需要重新進(jìn)行調(diào)整004體系構(gòu)建005記憶清單1.打點(diǎn)前小車(chē)應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器且應(yīng)先接通電源后釋放小車(chē).2.平衡摩擦力的目的：為了讓細(xì)繩拉小車(chē)的力等于小車(chē)所受的合外力，即T=F合3.平衡摩擦力的方法：不掛重物時(shí)，將長(zhǎng)木板傾斜一定角度θ,讓小車(chē)所受的滑動(dòng)摩擦力與重力沿長(zhǎng)木板方向的分力平衡，即Mgsinθ=μMgcosθ。4.改變砝碼的質(zhì)量的過(guò)程中，要始終保證砝碼和砝碼盤(pán)的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量.5.改變M、m不需重新平衡摩擦力：平衡摩擦力時(shí)不掛重物，將長(zhǎng)木板無(wú)滑輪一端下面墊高，調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板傾角即可。平衡摩擦力后，因?yàn)镸gsinθ=μMgcosθ等式始終成立,與M、m大小無(wú)關(guān)，所以不管之后是改変小車(chē)質(zhì)量還是改變所掛重物質(zhì)量,都不需要重新平衡摩擦力。6.實(shí)驗(yàn)結(jié)論(1)保持物體質(zhì)量不變時(shí)，物體的加速度a與所受力F成正比.(2)在力F不變時(shí)，物體的加速度a與質(zhì)量M成反比.00601強(qiáng)化訓(xùn)練1.在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)作用力一定時(shí)(小盤(pán)和砝碼的重力不變)，探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，以下說(shuō)法中正確的是()A．平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將小盤(pán)和砝碼用細(xì)繩通過(guò)定滑輪系在小車(chē)上B．每次改變小車(chē)的質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力C．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開(kāi)小車(chē)，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源D．小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度可用天平測(cè)出小車(chē)的質(zhì)量m和小盤(pán)與砝碼的總質(zhì)量m0，直接用公式a＝eq\f(m0,m)g求出2.在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，采用如圖所示的裝置．(1)下列說(shuō)法中正確的是()A．在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，應(yīng)該改變拉力的大小B．在探究加速度與外力的關(guān)系時(shí)，應(yīng)該改變小車(chē)的質(zhì)量C．在探究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系時(shí)，為了直觀(guān)判斷二者間的關(guān)系，應(yīng)作出a－eq\f(1,m)圖像D．選擇器材測(cè)質(zhì)量時(shí)，同時(shí)有天平和彈簧測(cè)力計(jì)，應(yīng)優(yōu)先選擇彈簧測(cè)力計(jì)(2)某同學(xué)測(cè)得小車(chē)的加速度a和拉力F的數(shù)據(jù)如下表所示：(小車(chē)質(zhì)量保持不變)F/N0.200.300.400.500.60a/(m·s－2)0.100.200.280.400.52①根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)圖上作出a－F圖像．②圖像不過(guò)原點(diǎn)的原因可能是_________________________________________.3.探究“加速度與力、質(zhì)量關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，小車(chē)后面固定一條紙帶，穿過(guò)電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，細(xì)線(xiàn)一端連著小車(chē)，另一端通過(guò)光滑的定滑輪和動(dòng)滑輪與掛在豎直面內(nèi)的拉力傳感器相連，拉力傳感器用于測(cè)小車(chē)受到拉力的大?。?1)關(guān)于平衡摩擦力，下列說(shuō)法正確的是________．A．平衡摩擦力時(shí)，需要在動(dòng)滑輪上掛上鉤碼B．改變小車(chē)質(zhì)量時(shí)，需要重新平衡摩擦力C．改變小車(chē)?yán)r(shí)，不需要重新平衡摩擦力(2)實(shí)驗(yàn)中________(選填“需要”或“不需要”)滿(mǎn)足所掛鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量．(3)某同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了加速度a與力F的關(guān)系圖象如圖乙所示，圖線(xiàn)不過(guò)原點(diǎn)的原因是____．A．鉤碼質(zhì)量沒(méi)有遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量B．平衡摩擦力時(shí)木板傾角過(guò)大C．平衡摩擦力時(shí)木板傾角過(guò)小或未平衡摩擦力4．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(mén)，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(mén)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(mén)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(kāi)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）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_(kāi)____。（用Δt1、Δt2、D、x表示）5.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(chē)和小車(chē)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(huà)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(chē)的加速度為_(kāi)___________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(huà)出的a－F圖象是一條直線(xiàn)(圖象沒(méi)有畫(huà)出)，求得圖線(xiàn)的斜率為k，則小車(chē)和小車(chē)上的滑輪的總質(zhì)量為_(kāi)_______．A.eq\f(1,k)B．kC.eq\f(2,k)D．2k6．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)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置。其中M為帶滑輪的小車(chē)的質(zhì)量。m為沙和沙桶的質(zhì)量。（滑輪質(zhì)量不計(jì)）（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，一定要進(jìn)行的操作和保證的條件是___________；A．用天平測(cè)出沙和沙桶的質(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(chē)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先釋放小車(chē)，再接通電源，打出一條紙帶，同時(shí)記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)D．改變沙和沙桶的質(zhì)量，打出幾條紙帶E．為減小誤差，實(shí)驗(yàn)中一定要保證沙和沙桶的質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量M（2）該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中得到如圖乙所示的一條紙帶（相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有兩個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)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(chē)的加速度為_(kāi)__