實驗四探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系一、實驗?zāi)康?學(xué)會用控制變量法探究物理規(guī)律。2探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。3學(xué)會利用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)的方法。4學(xué)會近似代替法的思想。二、實驗原理1當(dāng)質(zhì)量一定時，研究加速度與合外力的關(guān)系aF合。2當(dāng)合外力一定時，研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系a。三、實驗器材打點(diǎn)計時器、紙帶、復(fù)寫紙片、小車、一端附有定滑輪的長木板、小盤、砝碼、夾子、細(xì)繩、低壓交流電源、導(dǎo)線、天平(帶有一套砝碼)、刻度尺。四、實驗步驟1稱量質(zhì)量：用天平測量小盤的質(zhì)量m0和小車的質(zhì)量M。2儀器安裝：按照如圖所示裝置把實驗器材安裝好，只是不把懸掛小盤的細(xì)線系在小車上(即不給小車牽引力)。3平衡摩擦力：在長木板的不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木塊，使小車在斜面上做勻速直線運(yùn)動。4數(shù)據(jù)計算和記錄(1)保持小車的質(zhì)量不變：把小車靠近打點(diǎn)計時器，掛上小盤和砝碼，先接通電源，再讓小車拖著紙帶在木板上勻加速下滑，打出一條紙帶。計算小盤和砝碼的重力，即為小車所受的合力，由紙帶計算出小車的加速度，并把力和對應(yīng)的加速度填入表(一)中。改變小盤內(nèi)砝碼的個數(shù)，并多做幾次。(2)保持小盤內(nèi)的砝碼個數(shù)不變：在小車上放上砝碼改變小車的質(zhì)量，讓小車在木板上滑動打出紙帶。計算砝碼和小車的總質(zhì)量M，并由紙帶計算出小車對應(yīng)的加速度，并將所對應(yīng)的質(zhì)量和加速度填入表(二)中。改變小車上砝碼的個數(shù)，并多做幾次。 表(一)實驗次數(shù)加速度a/(m·s2)小車受力F/N123表(二)實驗次數(shù)加速度a/(m·s2)小車和砝碼的總質(zhì)量M/kg小車和砝碼的總質(zhì)量的倒數(shù)/kg1123五、數(shù)據(jù)處理1計算加速度：先在紙帶上標(biāo)明計數(shù)點(diǎn)，測量各計數(shù)點(diǎn)間的距離，根據(jù)逐差法計算各條紙帶對應(yīng)的加速度。2作圖象找關(guān)系：根據(jù)記錄的各組對應(yīng)的加速度a與小車所受牽引力F，建立直角坐標(biāo)系，描點(diǎn)畫a­F圖象。如果圖象是一條過原點(diǎn)的傾斜直線，便證明加速度與作用力成正比。再根據(jù)記錄的各組對應(yīng)的加速度a與小車和小車上砝碼總質(zhì)量M，建立直角坐標(biāo)系，描點(diǎn)畫a­圖象，如果圖象是一條過原點(diǎn)的傾斜直線，就證明了加速度與質(zhì)量成反比。六、誤差分析1系統(tǒng)誤差以小車、小盤和砝碼整體為研究對象得mg(Mm)a以小車為研究對象得FMa，求得F·mg·mg<mg用mg代替F這種近似代替思想存在誤差，所以實驗必須滿足mM這個條件。2偶然誤差(1)摩擦力平衡不準(zhǔn)確，故在平衡摩擦力時，不給小車牽引力，使打點(diǎn)計時器打出的紙帶點(diǎn)跡間隔均勻。(2)質(zhì)量測量以及計數(shù)點(diǎn)間距測量不準(zhǔn)確，故要采取多次測量取平均值。(3)作圖不準(zhǔn)確，故在描點(diǎn)作圖時，要用坐標(biāo)紙，使盡量多的點(diǎn)落在直線上，不在直線上的點(diǎn)均勻分布兩側(cè)，舍去偶然誤差較大的點(diǎn)。七、注意事項1平衡摩擦力：平衡摩擦力時，要調(diào)出一個合適的斜面，使小車的重力沿著斜面方向的分力正好平衡小車受的摩擦阻力。此時，不要把懸掛小盤的細(xì)線系在小車上，即不要給小車加任何牽引力，要讓小車拖著紙帶運(yùn)動。2實驗條件：Mm。只有如此，小盤和砝碼的總重力才可視為小車受到的拉力。3一先一后一按?。焊淖兝托≤囐|(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，再放開小車，且應(yīng)在小車到達(dá)定滑輪前按住小車。4作圖：作圖時，兩坐標(biāo)軸的比例要適當(dāng)，要使盡可能多的點(diǎn)落在所作直線上，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能對稱地分布在所作直線兩側(cè)?？键c(diǎn)1基礎(chǔ)實驗例1(2017·遼寧葫蘆島六校聯(lián)考)如圖1所示，為“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗裝置，數(shù)字化信息系統(tǒng)可以獲得小車加速度a與鉤碼的質(zhì)量及小車和砝碼的質(zhì)量對應(yīng)關(guān)系圖。鉤碼的質(zhì)量為m1，小車和砝碼的質(zhì)量為m2，重力加速度為g。(1)下列說法中正確的是_。A每次在小車上加減砝碼時，應(yīng)重新平衡摩擦力B實驗時若用打點(diǎn)計時器應(yīng)先釋放小車后接通電源C本實驗m2應(yīng)遠(yuǎn)小于m1D在用圖象探究加速度與質(zhì)量關(guān)系時，應(yīng)作a­圖象(2)實驗時，某同學(xué)由于疏忽，遺漏了平衡摩擦力這一步驟，測得Fm1g，作出a­F圖象，他可能作出圖2中_(填“甲”“乙”或“丙”)圖線。此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是_。A小車與軌道之間存在摩擦B導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)C鉤碼的總質(zhì)量太大D所用小車的質(zhì)量太大(3)實驗時，某同學(xué)遺漏了平衡摩擦力這一步驟，若軌道水平，他測量得到的a­圖象如圖3。設(shè)圖中直線的斜率為k，在縱軸上的截距為b，則小車與木板間的動摩擦因數(shù)_，鉤碼的質(zhì)量m1_。(4)實驗中打出的紙帶如圖4所示。相鄰計數(shù)點(diǎn)間的時間是0.1 s，由此可以算出小車運(yùn)動的加速度是_m/s2。解析(1)根據(jù)平衡摩擦力原理可得mgcosmgsin，即只要滿足tan即可，所以重新加減砝碼時不需要重新平衡摩擦力，A錯誤；為了得到更多的數(shù)據(jù)，應(yīng)該先接通電源，后釋放紙帶，B錯誤；為了保證鉤碼的重力等于細(xì)繩的拉力，鉤碼的質(zhì)量m1應(yīng)遠(yuǎn)小于小車和砝碼的質(zhì)量m2，故C錯誤；在用圖象探究加速度與質(zhì)量關(guān)系時，為了得出線性關(guān)系，應(yīng)作a­圖象，故D正確。(2)遺漏了平衡摩擦力這一步驟，就會出現(xiàn)當(dāng)有拉力時，物體不動的情況，故圖線為丙。當(dāng)不滿足m1m2時，隨m1的增大物體的加速度a逐漸減小，故圖象彎曲的原因是：所掛鉤碼的總質(zhì)量太大，不滿足鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，故C正確。(3)根據(jù)牛頓第二定律可知，m1gm2gm2a；結(jié)合­a圖象，可得：a，設(shè)圖中直線的斜率為k，在縱軸上的截距為b，因此鉤碼的質(zhì)量m1，小車與木板間的動摩擦因數(shù)。(4)根據(jù)逐差法知a m/s20.46 m/s2。答案(1)D(2)丙C(3)(4)0.46(1)在本實驗中，必須平衡摩擦力，在平衡摩擦力時，不要把鉤碼系在小車上，即不要給小車加任何牽引力，讓小車拖著打點(diǎn)的紙帶運(yùn)動。(2)安裝器材時，要調(diào)整滑輪的高度，使拴小車的細(xì)繩與斜面平行，且連接小車和盤應(yīng)在平衡摩擦力之后。(3)改變小車的質(zhì)量或拉力的大小時，改變量應(yīng)盡可能大一些，但應(yīng)滿足鉤碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和車上砝碼的總質(zhì)量。鉤碼的總質(zhì)量不要超過小車和車上砝碼總質(zhì)量的10%。(4)改變拉力和小車質(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，再放開小車，且應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前按住小車。(5)在探究F不變，a與M的關(guān)系時應(yīng)畫a­的關(guān)系圖象，在探究M不變，a與F的關(guān)系圖象時，斜率表示小車質(zhì)量的倒數(shù)。(2017·天津和平區(qū)檢測)小王同學(xué)在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時，小車及砝碼的質(zhì)量用M表示，砂桶及砂的質(zhì)量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動的紙帶計算出。(1)往砂桶中加入一定量的砂子，當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足_時，可近似認(rèn)為繩對小車的拉力大小等于砂桶和砂的重力；在釋放小車_(填“之前”或“之后”)接通打點(diǎn)計時器的電源，在紙帶上打出一系列的點(diǎn)。(2)在平衡摩擦力后，他用打點(diǎn)計時器打出的紙帶的一段如圖所示，該紙帶上相鄰兩個計數(shù)點(diǎn)間還有4個點(diǎn)未標(biāo)出，打點(diǎn)計時器使用交流電的頻率是50 Hz，則小車的加速度大小是_m/s2，當(dāng)打點(diǎn)計時器打B點(diǎn)時小車的速度是_m/s。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) (3)小張同學(xué)用同一裝置做實驗，他們倆在同一坐標(biāo)系中畫出的a­F關(guān)系圖線如圖所示，小張和小王同學(xué)做實驗，哪個物理量是不同的_。答案(1)mM之前(2)0.3900.377(3)小車及砝碼的質(zhì)量解析(1)小車實際的加速度為a，繩子拉力為FMa，因此只有當(dāng)mM時，拉力F才近似等于mg；實驗中應(yīng)先接通電源再釋放小車。(2)a0.390 m/s2，vB0.377 m/s。(3)圖線的斜率為小車及砝碼的質(zhì)量的倒數(shù)，因此小車及砝碼的質(zhì)量不同。 考點(diǎn)2創(chuàng)新實驗1完善原實驗由于細(xì)繩對小車的拉力并不完全等于砝碼和小盤的總重力，所以實驗中存在系統(tǒng)誤差。在探究質(zhì)量一定，加速度與力的關(guān)系時，可以研究“砝碼和小盤”與“小車和砝碼”組成的系統(tǒng)，實驗操作時還可將小盤中的一部分砝碼移至小車上，這樣就達(dá)到了系統(tǒng)的總質(zhì)量一定而改變拉力的目的；在探究力一定，加速度與質(zhì)量的關(guān)系時，同樣選系統(tǒng)為研究對象，小車所受拉力的大小等于砝碼和小盤的總重力，系統(tǒng)的質(zhì)量是小車、所有砝碼和小盤的質(zhì)量，畫相應(yīng)的a­圖象，這樣改進(jìn)可使原實驗消除因?qū)嶒炘聿煌晟贫鴰淼南到y(tǒng)誤差。2實驗器材的改進(jìn)(1)氣墊導(dǎo)軌代替長木板優(yōu)點(diǎn)：不用平衡摩擦力。(2)氣墊導(dǎo)軌上安裝光電門，省去打點(diǎn)計時器原理：測定通過的時間，由a求出加速度，小車的加速度由位移傳感器及與之相連的計算機(jī)得到。(3)拉力大小直接用力傳感器測定，也可在實驗中用位移或速度傳感器。3實驗的拓展在基礎(chǔ)實驗的基礎(chǔ)上把木板放平利用所得數(shù)據(jù)可以測量物塊和木板間的動摩擦因數(shù)。例2(2014·全國卷)某同學(xué)利用圖a所示實驗裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)獲得了小車加速度a與鉤碼的質(zhì)量m的對應(yīng)關(guān)系圖，如圖b所示。實驗中小車(含發(fā)射器)的質(zhì)量為200 g，實驗時選擇了不可伸長的輕質(zhì)細(xì)繩和輕定滑輪，小車的加速度由位移傳感器及與之相連的計算機(jī)得到?；卮鹣铝袉栴}：(1)根據(jù)該同學(xué)的結(jié)果，小車的加速度與鉤碼的質(zhì)量成_(填“線性”或“非線性”)關(guān)系。(2)由圖b可知，a­m圖線不經(jīng)過原點(diǎn)，可能的原因是_。(3)若利用本實驗裝置來驗證“在小車質(zhì)量不變的情況下，小車的加速度與作用力成正比”的結(jié)論，并直接以鉤碼所受重力mg作為小車受到的合外力，則實驗中應(yīng)采取的改進(jìn)措施是_。鉤碼的質(zhì)量應(yīng)滿足的條件是_。解析(1)根據(jù)題圖b坐標(biāo)系中給出的數(shù)據(jù)，連線，小車的加速度與鉤碼的質(zhì)量成非線性關(guān)系。(2)根據(jù)題圖b中數(shù)據(jù)，小車受到鉤碼的拉力的作用，但沒有加速度，故未平衡摩擦力或傾角過小，沒有完全平衡摩擦力。(3)在實驗中要求“直接以鉤碼所受重力mg作為小車受到的合外力”需要滿足兩個條件：平衡摩擦力；鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(含發(fā)射器)的質(zhì)量。答案(1)非線性(2)存在摩擦力(3)調(diào)節(jié)軌道的傾斜度以平衡摩擦力遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量(1)在實驗改進(jìn)過程中應(yīng)注意增添了哪些器材，這些器材在實驗過程中的作用。(2)無論是原理的改進(jìn)還是器材的改進(jìn)，實驗拓展都是以完成實驗為目的，通過改進(jìn)對實驗有哪些影響，哪些優(yōu)劣。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)行實驗。其中G1、G2為兩個光電門，當(dāng)滑塊通過G1、G2光電門時，光束被遮擋的時間t1、t2都可以被測量并記錄，滑塊連同上面固定的條形擋光片的總質(zhì)量為M，擋光片寬度為D，光電門間距離為x，牽引砝碼的質(zhì)量為m。實驗開始應(yīng)先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺釘，使氣墊導(dǎo)軌水平?；卮鹣铝袉栴}：(1)若取細(xì)繩牽引滑塊的拉力Tmg，測得滑塊質(zhì)量M0.2 kg，改變m的值，進(jìn)行多次實驗，以下m的取值不合適的一個是_。Am15 g Bm215 gCm320 g Dm4200 g(2)在此實驗中，需要測得每一個牽引力對應(yīng)的加速度，其中求得的加速度的表達(dá)式為a_(用t1、t2、D、x表示)。(3)以小車和牽引砝碼為研究對象，小車質(zhì)量M一定，改變牽引砝碼的質(zhì)量m，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)描繪的小車加速度a與牽引砝碼的質(zhì)量m之間的實驗關(guān)系圖象。能正確反映­關(guān)系的圖是_。答案(1)D(2) (3)C解析(1)在實驗中，認(rèn)為m的重力等于滑塊所受的合力，所以m的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于M的質(zhì)量，故D不合適。(2)滑塊經(jīng)過光電門的速度為：v2，v1，則根據(jù)vv2ax，得。(3)根據(jù)牛頓第二定律，則有a，·，則­圖象是一條傾斜的直線，且在縱軸上有截距，故C正確。1(2018·江西景德鎮(zhèn)質(zhì)檢)用電磁打點(diǎn)計時器、水平木板(包括定滑輪)、小車等器材做“研究小車加速度與質(zhì)量的關(guān)系”的實驗，如圖是某學(xué)生做該實驗時小車即將釋放之前的實驗裝置圖；該圖中有4處錯誤，它們分別是：(1)_；(2)_；(3)_；(4)_。答案見解析解析(1)水平木板左端未適當(dāng)墊高來平衡摩擦力。(2)電源要用低壓交流電源。(3)小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計時器。(4)連接沙桶的細(xì)線通過定滑輪后應(yīng)與木板平行。2(2017·遼寧重點(diǎn)高三期末)某物理興趣小組利用圖示實驗裝置做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗。(1)在平衡摩擦力后，要使細(xì)線的拉力可近似認(rèn)為等于砝碼盤及盤中砝碼受到的總重力，小車的質(zhì)量M和砝碼盤及盤中砝碼的總質(zhì)量m應(yīng)滿足的條件是_。(2)下列實驗操作中，正確的是_。(填正確選項前的字母)A調(diào)節(jié)定滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨募?xì)線與長木板表面保持平行B每次小車都要從同一位置開始運(yùn)動C實驗中應(yīng)先放小車，然后再接通打點(diǎn)計時器的電源D平衡摩擦力后，通過增減小車上的砝碼改變小車的質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力答案(1)Mm(或mM)(2)AD解析(1)平衡摩擦力后，小車開始運(yùn)動時的加速度a，當(dāng)Mm時，加速度近似等于a，即細(xì)線拉力近似等于砝碼盤及盤中砝碼受到的總重力。(2)為了減少誤差，應(yīng)使?fàn)恳≤嚨募?xì)線與長木板表面保持平行，A正確；根據(jù)打點(diǎn)計時器可知位移s和時間t，所以不必讓小車每一次都從同一位置開始運(yùn)動，B錯誤；實驗中應(yīng)先接通打點(diǎn)計時器的電源，再釋放小車，C錯誤；平衡摩擦力后，設(shè)長木板傾角為，根據(jù)mgsinmgcos，tan，可知與質(zhì)量無關(guān)，故增減砝碼后不需要重新平衡摩擦力，D正確。3(2017·威海模擬)某實驗小組利用如圖所示的裝置進(jìn)行驗證：當(dāng)質(zhì)量m一定時，加速度a與力F成正比的關(guān)系，其中Fm2g，mm1m2(m1為小車及車內(nèi)砝碼的總質(zhì)量，m2為桶及桶中砝碼的總質(zhì)量)。具體做法是：將小車從A處由靜止釋放，用速度傳感器測出它運(yùn)動到B處時的速度v，然后將小車內(nèi)的一個砝碼拿到小桶中，小車仍從A處由靜止釋放，測出它運(yùn)動到B處時對應(yīng)的速度，重復(fù)上述操作。圖中AB相距x。(1)設(shè)加速度大小為a，則a與v及x間的關(guān)系式是_。(2)如果實驗操作無誤，四位同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)做出了下列圖象，其中哪一個是正確的()(3)下列哪些措施能夠減小本實驗的誤差_。A實驗中必須保證m2m1B實驗前要平衡摩擦力C細(xì)線在桌面上的部分應(yīng)與長木板平行D圖中AB之間的距離x盡量小些答案(1)v22ax(2)A(3)BC解析(1)小車做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，由勻變速直線運(yùn)動的速度位移公式得：v22ax。(2)由(1)可知：v22ax，由牛頓第二定律得：a，則：v2F，v2與F成正比，故選A。(3)以系統(tǒng)為研究對象，加速度：a，系統(tǒng)所受拉力等于m2g，不需要滿足m2m1，故A錯誤；為使系統(tǒng)所受合力等于桶與桶中砝碼的重力，實驗需要平衡摩擦力，還需要細(xì)線在桌面上的部分與長木板平行，故B、C正確；為減小實驗誤差，圖中A、B之間的距離x應(yīng)盡量大些，故D錯誤；故選B、C。4(2017·遼寧育才學(xué)校二模)如圖所示為用光電門測定鋼球下落時受到的阻力的實驗裝置。直徑為d、質(zhì)量為m的鋼球自由下落的過程中，先后通過光電門A、B，計時裝置測出鋼球通過A、B的時間分別為tA、tB。用鋼球通過光電門的平均速度表示鋼球球心通過光電門的瞬時速度。測出兩光電門間的距離為h，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。(1)鋼球下落的加速度大小a_，鋼球受到的空氣平均阻力f_。(2)本題“用鋼球通過光電門的平均速度表示鋼球球心通過光電門的瞬時速度”，但從嚴(yán)格意義上講是不準(zhǔn)確的，實際上鋼球通過光電門的平均速度_(填“>”或“<”)鋼球球心通過光電門的瞬時速度。答案(1)mg(2)<解析(1)鋼球通過光電門A、B時的瞬時速度分別為vA、vB，由vv2ah得，加速度a，由牛頓第二定律得mgfma，解得fmg。(2)由勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律可知，鋼球通過光電門的平均速度等于中間時刻的瞬時速度，而球心通過光電門的中間位移的速度大于中間時刻的瞬時速度，因此鋼球通過光電門的平均速度小于鋼球球心通過光電門的瞬時速度。5(2017·廣東執(zhí)信中學(xué)模擬)(1)如圖甲所示為某同學(xué)所安裝的“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗裝置。在“驗證牛頓第二定律”的實驗中，為了使小車受到合外力等于砝碼和砝碼盤的總重量，通常采用如下兩個措施：A平衡摩擦力：將長木板無滑輪的一端下面墊一小木塊，反復(fù)移動木塊的位置，直到小車在砝碼盤的拉動下帶動紙帶與小車一起做勻速直線運(yùn)動；B在調(diào)整砝碼多少的過程中，要保證砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量M。以上哪一個措施中有何重大錯誤？(說明錯誤點(diǎn))_ _。如圖是上述實驗打出的一條紙帶，已知打點(diǎn)計時器的打點(diǎn)周期是0.02 s，結(jié)合圖乙給出的數(shù)據(jù)(單位：cm)，求出小車運(yùn)動加速度的大小為_m/s2，并求出紙帶中P點(diǎn)瞬時速度的大小為_m/s。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)(2)某實驗小組設(shè)計了如圖a所示的實驗裝置，通過改變重物的質(zhì)量，利用計算機(jī)可得滑塊運(yùn)動的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象。他們在軌道水平和傾斜的兩種情況下分別做了實驗，得到了兩條a­F圖線，如圖b所示。圖線_(填“甲”或“乙”)是在軌道左側(cè)抬高成為斜面情況下得到的?；瑝K和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量m_kg，滑塊和軌道間的動摩擦因數(shù)_。答案(1)A有錯誤，平衡摩擦力時不能懸掛砝碼盤4.02.6 (2)甲 0.5 0.2解析(1)A有錯誤，平衡摩擦力時不能懸掛砝碼盤。小車運(yùn)動的加速度計算表達(dá)式為：a m/s24.0 m/s2，紙帶中P點(diǎn)瞬時速度大小為vP m/s2.6 m/s。(2)由圖象可知，當(dāng)F0時，a0。也就是說當(dāng)繩子上沒有拉力時小車就有加速度，該同學(xué)實驗操作中平衡摩擦力過大，即傾角過大，平衡摩擦力時木板的左端墊得過高。所以圖線甲是在軌道左側(cè)抬高成為斜面情況下得到的。根據(jù)Fma得a。所以滑塊運(yùn)動的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象斜率等于滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量的倒數(shù)。由圖得加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象斜率k2，所以滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量m0.5 kg；在水平軌道上F1 N時，加速度a0，根據(jù)牛頓第二定律得Fmg0，解得0.2。6(2017·江門模擬)如圖甲所示是某同學(xué)探究加速度與力的關(guān)系的實驗裝置。他在氣墊導(dǎo)軌上安裝了一個光電門B?；瑝K上固定一遮光條，滑塊用細(xì)線繞過氣墊導(dǎo)軌左端的定滑輪與力傳感器相連，傳感器下方懸掛鉤碼，每次滑塊都從A處由靜止釋放。(1)該同學(xué)用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度d，如圖乙所示，則d_mm。(2)實驗時，將滑塊從A位置由靜止釋放，由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門B的時間t，若要得到滑塊的加速度，還需要測量的物理量是_。(3)下列不必要的一項實驗要求是_。(填選項前的字母)A應(yīng)使滑塊質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量B應(yīng)使A位置與光電門間的距離適當(dāng)大些C應(yīng)將氣墊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)水平D應(yīng)使細(xì)線與氣墊導(dǎo)軌平行(4)改變鉤碼質(zhì)量，測出對應(yīng)的力傳感器的示數(shù)F和遮光條通過光電門的時間t，通過描點(diǎn)作出線性圖象，研究滑塊的加速度與力的關(guān)系，處理數(shù)據(jù)時應(yīng)作出_填“t2­F”“­F”或“­F”圖象。答案(1)2.30(2)遮光條到光電門的距離L(3)A(4)­F解析(1)由圖知第6條刻度線與主尺對齊，d2 mm6×0.05 mm2.30 mm。(2)實驗時，將滑塊從A位置由靜止釋放，由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門B的時間t，滑塊經(jīng)過光電門時的瞬時速度可近似認(rèn)為是滑塊經(jīng)過光電門的平均速度。根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式v22ax知若要得到滑塊的加速度，還需要測量的物理量是遮光條到光電門的距離L。(3)拉力是直接通過力傳感器測量的，故與小車質(zhì)量和鉤碼質(zhì)量大小關(guān)系無關(guān)，故A項不必要；應(yīng)使A位置與光電門間的距離適當(dāng)大些，有利于減小誤差，故B項必要；應(yīng)將氣墊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)水平，拉力才等于合力，故C項必要；要保持拉線方向與木板平面平行，拉力才等于合力，故D項必要；故選A。(4)由題意可知，該實驗中保持小車質(zhì)量M不變，因此有：v22aL，v，a，2··L，所以研究滑塊的加速度與力的關(guān)系，處理數(shù)據(jù)時應(yīng)作出­F圖象。7(2016·全國卷)某物理課外小組利用圖a中的裝置探究物體加速度與其所受合外力之間的關(guān)系。圖中，置于實驗臺上的長木板水平放置，其右端固定一輕滑輪，輕繩跨過滑輪，一端與放在木板上的小滑車相連，另一端可懸掛鉤碼。本實驗中可用的鉤碼共有N5個，每個質(zhì)量均為0.010 kg。實驗步驟如下：(1)將5個鉤碼全部放入小車中，在長木板左下方墊上適當(dāng)厚度的小物塊，使小車(和鉤碼)可以在木板上勻速下滑。(2)將n(依次取n1,2,3,4,5)個鉤碼掛在輕繩右端，其余N­n個鉤碼仍留在小車內(nèi)；用手按住小車并使輕繩與木板平行。釋放小車，同時用傳感器記錄小車在時刻t相對于其起始位置的位移s，繪制s­t圖象，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后可得到相應(yīng)的加速度a。(3)對應(yīng)于不同的n的a值見下表。n2時的s­t圖象如圖b所示；由圖b求出此時小車的加速度(保留兩位有效數(shù)字)，將結(jié)果填入下表。n12345a/(m·s2)0.20_0.580.781.00(4)利用表中的數(shù)據(jù)在圖c中補(bǔ)齊數(shù)據(jù)點(diǎn)，并作出a­n圖象。從圖象可以看出：當(dāng)物體質(zhì)量一定時，物體的加速度與其所受的合外力成正比。(5)利用a­n圖象求得小車(空載)的質(zhì)量為_kg(保留兩位有效數(shù)字，重力加速度取g9.8 m/s2)。(6)若以“保持木板水平”來代替步驟(1)，下列說法正確的是_(填入正確選項前的標(biāo)號)。Aa­n圖線不再是直線Ba­n圖線仍是直線，但該直線不過原點(diǎn)Ca­n圖線仍是直線，但該直線的斜率變大答案(3)0.40(4)如圖所示(5)0.45(6)BC解析(3)因為小車做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，故在圖b中任選一組數(shù)據(jù)代入公式sat2，可得a0.40 m/s2。(4)將n2,3,5時的點(diǎn)描到圖c中，再連線。(5)當(dāng)掛n個鉤碼時，由牛頓第二定律方程可得nmg(5mM)a，故有a·n，則a­n圖象斜率k，可得M0.45 kg。(6)如果不平衡摩擦力，則有nmg(5n)mMg(5mM)a，得a·ng，說明圖線仍為直線，但不再過原點(diǎn)，并且斜率增大，B、C正確。18