28 實驗：探究加速度與力、質量的關系方法點撥(1)實驗方法：控制變量法；(2)數(shù)據(jù)處理：圖象法1(2017廣東廣州測試一)為驗證物體所受合外力一定時，加速度與質量成反比，同學們設計了如圖1中a所示的裝置來進行實驗在自制的雙層架子上固定帶有刻度標記的水平木板，架子放在水平桌面上實驗操作步驟如下：適當調整裝置，使裝置不帶滑輪的一端稍稍墊高一些在兩個托盤中放入砝碼，并使兩托盤質量(含砝碼)相同，且遠小于小車的質量連接小車的細線跨過定滑輪與托盤相連讓兩小車緊靠右邊的擋板，小車前端在刻度尺上的讀數(shù)如圖a所示，在甲車上放上砝碼，同時釋放兩小車，當小車運動一段時間后，用手機對整個裝置進行拍照結合照片和小車的初始刻度標記，得到甲、乙兩車運動的距離分別為s1、s2.在甲小車上逐漸增加砝碼個數(shù)，重復步驟.圖1(1)本實驗的原理是通過驗證小車發(fā)生的位移與小車(含砝碼)的質量成_關系，來驗證合外力一定時加速度與質量成反比(2)實驗前將裝置右端稍稍墊高一些的目的是_.(3)某次拍到的照片如圖b所示，則小車通過的位移是_ cm.(4)如果以為橫坐標，以甲車(含砝碼)的質量為縱坐標，作出的圖線如圖c所示，則該直線斜率代表的物理量是_，其大小為_2為了“探究加速度與力、質量的關系”，現(xiàn)提供如圖2甲所示的實驗裝置：圖2(1)以下實驗操作正確的是_A將木板不帶滑輪的一端適當墊高，使小車在砝碼及砝碼盤的牽引下恰好做勻速運動B調節(jié)滑輪的高度，使細線與木板平行C先接通電源后釋放小車D實驗中小車的加速度越大越好(2)在實驗中，得到一條如圖乙所示的紙帶，已知相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T0.1 s，且間距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出分別為3.09 cm、3.43 cm、3.77 cm、4.10 cm、4.44 cm、4.77 cm，則小車的加速度a_ m/s2(結果保留兩位有效數(shù)字)(3)有一組同學保持小車及車中的砝碼質量一定，探究加速度a與所受外力F的關系，他們在軌道水平及傾斜兩種情況下分別做了實驗，得到了兩條aF圖線，如圖丙所示，圖線_是在軌道傾斜情況下得到的(填“”或“”)；小車及車中砝碼的總質量m_ kg.3(2018遼寧沈陽九中月考)用圖3甲所示裝置“探究小車加速度與力、質量的關系”請思考并完成相關內容：圖3(1)實驗時，為平衡摩擦力，以下操作正確的是_A連著砂桶，適當調整木板右端的高度，直到小車被輕推后沿木板勻速運動B取下砂桶，適當調整木板右端的高度，直到小車被輕推后沿木板勻速運動C取下砂桶，適當調整木板右端的高度，直到小車緩慢沿木板做直線運動(2)圖乙是實驗中得到的一條紙帶，已知相鄰計數(shù)點間還有四個點未畫出，打點計時器所用電源頻率為50 Hz，由此可求出小車的加速度a_ m/s2(計算結果保留三位有效數(shù)字)(3)一組同學在保持木板水平時，研究小車質量一定的情況下加速度a與合外力F的關系，得到如圖丙中所示的aF圖線則小車運動時受到的摩擦力Ff_ N，小車質量M_ kg.若該小組正確完成了步驟(1)，得到的aF圖線應該是圖丙中的_(填“”“”或“”)4某探究性學習小組利用如圖4所示裝置探究光滑斜面上物體的加速度與物體質量及斜面傾角的關系圖4(1)下列實驗方法，可以采用_A等效法B控制變量法C放大法D累積法(2)實驗中，通過向小車放入鉤碼來改變小車質量，只要測出小車從長為L的斜面頂端從靜止開始滑至底端的時間t，就可以由公式a_求出加速度(3)實驗中通過改變方木塊墊放位置來調整長木板的傾角，由于沒有量角器，因此通過測量出長木板頂端到水平面的高度h，求出傾角的正弦值sin .某同學記錄了高度和加速度的對應值，并在坐標紙上建立適當?shù)淖鴺讼岛竺椟c作圖如圖5，請根據(jù)他所作的圖線求出當?shù)氐闹亓铀俣萭_ m/s2.圖55為了探究加速度與力的關系，某同學設計了如圖6所示的實驗裝置，一端帶有定滑輪的長木板水平放置，長木板上安裝兩個相距為d的光電門；放在長木板上的滑塊通過繞過定滑輪的細線與力傳感器相連，力傳感器下掛一重物拉滑塊的細線的拉力大小F等于力傳感器的示數(shù)讓滑塊從光電門1處由靜止釋放，運動一段時間t后，經(jīng)過光電門2.改變重物質量，重復以上操作，得到下表中的5組數(shù)據(jù)(取g10 m/s2，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)圖6次數(shù)a/(ms2)F/N11.00.7622.00.9933.01.2344.01.5055.01.76(1)若測得兩光電門之間距離d0.5 m，運動時間t0.5 s，則滑塊的加速度a_m/s2.(2)依據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖7中畫出aF圖象圖7(3)根據(jù)圖象可得滑塊的質量m_kg，滑塊和長木板間的動摩擦因數(shù)_.6(2018四川成都模擬)如圖8甲所示，一端帶有定滑輪的長木板放置在水平桌面上，靠近長木板的左端固定有一光電門，右端放置一帶有擋光片的小車，小車和擋光片的總質量為M，細線繞過定滑輪，一端與小車相連，另一端掛有6個鉤碼，已知每個鉤碼的質量為m，且M4m.圖8(1)用游標卡尺測出小車上的擋光片的寬度，讀數(shù)如圖乙所示，則擋光片寬度d_ cm.(2)實驗時為了消除摩擦力的影響，可以把木板右端適當墊高，調節(jié)木板的傾斜度，直到使小車在_(填“受”或“不受”)細線的拉力時能沿木板做_直線運動(3)將小車從木板右端由靜止釋放，小車上的擋光片通過光電門的時間為t1，則小車通過光電門的速度為_(用題給字母表示)(4)開始實驗時，細線另一端掛有6個鉤碼，由靜止釋放小車后細線上的拉力為F1，接著每次實驗時將1個鉤碼移放到小車上，當細線掛有3個鉤碼時細線上的拉力為F2，則F1_2F2(填“大于”“等于”或“小于”)圖9(5)若每次移動鉤碼后都從同一位置釋放小車，設擋光片(寬度為d，且dL)與光電門的距離為L，細線所掛鉤碼的個數(shù)為n，測出每次擋光片通過光電門的時間為t，測出多組數(shù)據(jù)，并繪出n圖象如圖9所示，已知圖線斜率為k，則當?shù)刂亓铀俣葹開(用題給字母表示)答案精析1(1)反比(2)消除小車與木板之間摩擦力造成的影響(3)42.0(4)小車乙的質量m乙0.2 kg2(1)BC(2)0.34(3)0.5解析(1)平衡摩擦力就是讓小車在無拉力的作用下做勻速直線運動，讓小車重力沿斜面的分力等于小車受到的摩擦力所以平衡時應為：將不帶滑輪的木板一端適當墊高，在不連砝碼及砝碼盤的情況下使小車恰好做勻速運動，故A錯誤；為了使繩子拉力代替小車受到的合力，需要調節(jié)滑輪的高度，使細線與木板平行，故B正確；使用打點計時器時，先接通電源后釋放小車，故C正確；實驗中小車的加速度不是越大越好，加速度太大，紙帶打的點太少，不利于計算，故D錯誤(2)由勻變速直線運動的規(guī)律得：x4x13aT2x5x23aT2x6x33aT2聯(lián)立得：(x4x5x6)(x1x2x3)9aT2解得：a102 m/s20.34 m/s2.(3)由題圖丙可知，當F0時，a0.也就是說當繩子上沒有拉力時小車就有加速度，該同學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右端墊得過高所以圖線是在軌道右側抬高成為斜面情況下得到的根據(jù)Fma得aF圖象的斜率k，由題圖aF圖象得圖象斜率k2，所以m0.5 kg.3(1)B(2)1.60(3)0.100.20解析(1)在平衡摩擦力時，應使小車所受重力沿木板斜面方向的分力等于小車所受摩擦力，所以應該取下砂桶，輕推小車后，小車能勻速下滑，B項正確(2)將所得紙帶分為等時的兩大段，由逐差公式xaT2可知，小車的加速度為：a cm/s21.60 m/s2.(3)木板水平時，由牛頓第二定律FFfMa得aF，結合題圖圖象可知，a0時，F(xiàn)fF0.10 N；當F0時，0.50 m/s2，所以M0.20 kg.無論是否平衡摩擦力，aF圖線的斜率都等于小車質量的倒數(shù)，故正確完成實驗步驟(1)所得到的實驗圖線應過原點且與圖線平行，所以應是圖線.4(1)B(2)(3)9.6解析(1)要探究光滑斜面上物體的加速度與物體質量及斜面傾角的關系，由于有兩個變量，可采用控制變量法，B正確(2)小車在光滑斜面上做初速度為零的勻加速運動，由Lat2可得a.(3)小車在光滑斜面上運動時，其加速度agsin，asin 圖象的斜率表示重力加速度，得g9.6 m/s2.5(1)4.0(2)見解析圖(3)0.250.2解析(1)根據(jù)運動學公式dat2得，a m/s24.0 m/s2.(2)如圖所示(3)根據(jù)Fmgma得ag，所以滑塊運動的加速度a和所受拉力F的關系圖象的斜率等于滑塊質量的倒數(shù)由圖象得加速度a和所受拉力F的關系圖象的斜率k4，所以滑塊的質量m0.25 kg.由圖象得，當F0.5 N時，滑塊剛要開始滑動，所以滑塊與長木板間的最大靜摩擦力等于0.5 N.而最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，即mg0.5 N，解得0.2.6(1)0.520(2)不受勻速(3)(4)小于(5)解析(1)游標卡尺的主尺讀數(shù)為5 mm，游標尺讀數(shù)為0.054 mm0.20 mm，則最終讀數(shù)為5.20 mm0.520 cm.(2)當小車不受細線的拉力時，重力沿木板向下的分力若與摩擦力平衡，小車做勻速直線運動(3)極短時間內的平均速度等于瞬時速度的大小，則小車通過光電門的速度為.(4)當細線掛有6個鉤碼時，對小車和鉤碼整體分析，a10.6g，對小車分析，根據(jù)牛頓第二定律得F1Ma14m0.6g2.4mg，當細線掛有3個鉤碼時，對整體分析，a20.3g，對小車分析，根據(jù)牛頓第二定律得F27ma22.1mg，可知F12F2.(5)小車通過光電門的速度v，根據(jù)v22aL，得2aL，因為a，代入解得n，圖線的斜率k，解得g.