2 实验：探究加速度与力、质量的关系知识点题库

“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图1所示．

（1）为了平衡小车及纸带所受的摩擦力，实验时应将长木板AB的（选填“A端”或“B端”）适当垫高．
（2）根据一条实验中打出的纸带，通过测量、计算，作出小车如图2的v﹣t图象见题图，可知小车的加速度为 m/s² ．
（3）如果这位同学未做（1）中的操作，然后不断改变对小车的拉力F，他得到M（小车质量）保持不变情况下如图3的a﹣F图线是如图3中的（将选项代号的字母填在横线上）．

某实验小组利用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系．

（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受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上 C . 实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源 D . 通过增减木块上的砝码改变质量时，不需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．（选填“远大于”、“远小于”或“近似等于”）
（3）在“探究加速度a与质量m的关系”时，保持细砂和小桶质量不变，改变小车质量m分别记录小车加速度a与其质量m的数据．图（b）为某次实验得到的纸带，已知实验所用电源的频率为50Hz．根据纸带可求出小车的加速度大小为m/s² ．（结果保留二位有效数字）
（4）甲、乙两同学在同一实验室，各取一套如图（c）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，分别得到右图中甲、乙两条直线．设甲、乙用的木块质量分别为m_甲、m_乙，甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为μ_甲、μ_乙，由图可知，m_甲m_乙， μ_甲μ_乙．（选填“大于”、“小于”或“等于”）．

如图所示的实验装置可以验证牛顿运动定律，小车上固定一个盒子，盒子内盛有砂子．砂桶的总质量（包括桶以及桶内砂子质量）记为m，小车的总质量（包括车、盒子及盒内砂子质量）记为M．

（1）验证在质量不变的情况下，加速度与合外力成正比：从盒子中取出一些砂子，装入砂桶中，称量并记录砂桶的总重力mg，将该力视为合外力F，对应的加速度a则从打下的纸带中计算得出．多次改变合外力F的大小，每次都会得到一个相应的加速度．本次实验中，桶内的砂子取自小车中，故系统的总质量不变．以合外力F为横轴，以加速度a为纵轴，画出a﹣F图象，图象是一条过原点的直线
①a﹣F图象斜率的物理意义是．
②你认为把砂桶的总重力mg当作合外力F是否合理？
答：．（填“合理”或“不合理”）
③本次实验中，是否应该满足M≫m这样的条件？
答：（填“是”或“否”）；理由是．
（2）验证在合外力不变的情况下，加速度与质量成反比：保持桶内砂子质量m不变，在盒子内添加或去掉一些砂子，验证加速度与质量的关系．本次实验中，桶内的砂子总质量不变，故系统所受的合外力不变．用图象法处理数据时，以加速度a为纵轴，应该以为横轴．

如图甲所示，某同学将力传感器固定在小车上，然后把绳的一端固定在传感器的挂钩上，用来测量绳对小车的拉力，探究在小车及传感器总质量不变时加速度跟它们所受拉力的关系．

（1）实验过程中，电火花计时器接在交流电源上，调整，使细线与长木板平行；
（2）该同学将实验器材如图甲所示连接后，沙桶的质量（填“需要”、“不需要”）远小于小车及传感器总质量，实验时如将细线拉力当作小车及传感器的合外力，则（填“需要”、“不需要”）先平衡摩擦力；
（3）先接通电源，小车由静止释放，获得的一条纸带如图乙，每打5个点取一个计数点，x₁=3.62cm，x₄=5.12cm，由图中数据可求得：小车的加速度为m/s² ，第3个计数点与第4个计数点的距离（即x₃）约为cm．（结果保留三位有效数字）

图甲所示为两位同学探究“物体的加速度与其质量、所受合外力的关系”的实验装置图.

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（1）实验中，两位同学安装好实验装置后，首先平衡摩擦力，他们将长木板的一端适当垫高些后，在不挂砝码盘的情况下，使小车靠近打点计时器，先接通电源，然后用手轻推小车，小车便拖动纸带在木板上自由运动.若打点计时器第一次在纸带上打出的计时点越来越稀疏(从打出的点的先后顺序看)，则第二次打点前应将长木板的一端垫的比原先更加(填“高”或“低”)些;重复以上操作步骤，直到打点计时器在纸带上打出一系列的计时点，便说明平衡摩擦力适当.(不计细绳与滑轮的摩擦)
（2）平衡摩擦力后，在的条件下，两位同学可以认为砝码盘连同砝码的总重力近似等于小车所受的合外力.(已知小车的质量为M，砝码盘连同砝码的总质量为m)
（3）接下来，这两位同学先在保持小车的质量不变的条件下，研究小车的加速度与受到的合外力的关系;图乙为某次操作中打出的一条纸带，他们在纸带上标出了5个计数点，在相邻的两个计数点之间还有4个点未标出，图中数据的单位是cm.实验中使用的是频率f=50Hz的交流电源.根据以上数据，可以算出小车的加速度a=m/s².(结果保留三位有效数字)
（4）然后，两位同学在保持小车受到的拉力不变的条件下，研究小车的加速度a与其质量M的关系.他们通过给小车中增加砝码来改变小车的质量M，得到小车的加速度a与质量M的数据，画出 $\text{[math]}$ 图线后，发现当 $\text{[math]}$ 较大时，图线发生弯曲.于是，两位同学又对实验方案进行了进一步的修正，避免了图线的末端发生弯曲的现象，那么，两位同学的修正方案可能是（_____）

A . 改画a与M+m的关系图线 B . 改画a与 $\text{[math]}$ 的关系图线 C . 改画a与 $\text{[math]}$ 的关系图线 D . 改画a与 $\text{[math]}$ 的关系图线
（5）探究“物体的加速度与其质量、所受合外力的关系”实验完成后，两位同学又打算测出小车与长木板间的动摩擦因数.于是两位同学先取掉了长木板右端垫的小木块，使得长木板平放在了实验桌上，并把长木板固定在实验桌上，具体的实验装置如图丙所示;在砝码盘中放入适当的砝码后，将小车靠近打点计时器，接通电源后释放小车，打点计时器便在纸带上打出了一系列的点，并在保证小车的质量M、砝码小车打点计时器加速度a，并求出平均加速度 $\text{[math]}$ ，则小车与长木板间的动摩擦因数μ=(用 $\text{[math]}$ 表示).

图（a）为“利用DIS研究小车加速度与力的关系”的实验装置，阻力忽略不计，得到a-F的关系如图（b）所示。则实验过程中需满足的条件为（）

A . 小车质量较大且不变 B . 小车质量较小且不变 C . 钩码质量较大且不变 D . 钩码质量较小且不变

某学习小组利用如图所示的实验装置探究合外力与速度的关系．一端带有定滑轮的长木板固定在水平桌面上，用轻绳绕过定滑轮及动滑轮将滑块与弹簧测力计相连．实验中改变动滑轮下悬挂的钩码个数，进行多次测量，记录弹簧测力计的示数F，并利用速度传感器测出从同一位置P由静止开始释放的滑块经过速度传感器时的速度大小v，用天平测出滑块的质量m，用刻度尺测出P与速度传感器间的距离S，当地的重力加速度大小为g，滑轮的质量都很小．

（1）实验中钩码质量 (填“需要”或“不需要”)远小于滑块的质量．
（2）根据实验数据作出v²-F图象，下列图象中最符合实际情况的是．
（3）据实验已测得数据及v²-F图象，(填“能”或“不能”)测出滑块与长木板间的动摩擦因数．

图是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置，实验中平衡摩擦力的方法是反复调节木板的倾斜度，使小车在（填“受”或“不受”）牵引时能拖动纸带沿木板做匀速运动，若平衡摩擦力时分析发现小车在做加速运动，应调节垫块稍向（填“左”或“右”）移动，重新平衡摩擦力。平衡摩擦力后某次实验时测得小车运动的加速度大小为 $\text{[math]}$ ，小盘和重物的总重力大小（填“会”或“不会”）近似等于小车运动时受到的拉力大小。

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在探究“加速度与力和质量的关系”实验时，某老师对传统实验进行了改进，其实验操作如下：

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①如图所示，先将沙和沙桶通过滑轮悬挂于小车一端，调节平板的倾角θ，使小车沿斜面向下做匀速直线运动，测出沙和沙桶的总质量m；

②保持平板倾角θ不变，去掉沙和沙桶，小车即在平板上沿斜面向下做匀加速直线运动，通过纸带测量其加速度a；

③ 保持小车质量M不变，多次改变沙和沙桶的总质量m，每次重复①②两步操作，得到小车加速度与合力的关系；

④ 多次改变小车的质量，进行适当的操作，得到小车加速度和质量的关系．

（1）在上述实验操作过程中，以下说法正确的是_________

A . 可以用6V以下的直流电源给打点计时器供电 B . 应在小车开始运动后再接通打点计时器的电源 C . 要保持细绳与平板平行 D . 应让小车从远离定滑轮处开始运动
（2）在操作④中，每次改变小车质量后，（选填“需要”或“不需要”）重新调节平板的倾角．
（3）实验中，某同学在坐标纸上画出四张 $\text{[math]}$ 关系图线．其中_________图是正确.

A . B . C . D .
（4）在操作②中，小车所受的合力大小mg（填“大于”或“等于”或“小于”）,实验中 (填 “需要”或“不需要”)满足沙和沙桶的总质量远小于小车质量.

某同学设计了如图甲所示的装置来研究小车的加速度与所受合力的关系。将装有力传感器的小车放置于水平长木板上，缓慢向小桶中加入细砂，直到小车刚开始运动为止，记下传感器的示数 $\text{[math]}$ 再将小车放回原处并按住，继续向小桶中加入细砂，记下传感器的示数 $\text{[math]}$ 释放小车，记录小车运动时传感器的示数 $\text{[math]}$ 。

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（1）下列实验要求不必要的是______。

A . 应使小车靠近打点计时器 B . 用天平测出细砂和小桶的总质量 C . 先接通电源，再释放小车 D . 应使小车和力传感器的总质量远大于细砂和小桶总质量
（2）接通频率为50Hz的交流电源，释放小车，打出如图乙所示的纸带。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，则小车的加速度a=（保留两位有效数字）
（3）同一次实验中，F₁F₂选填“<“、“=”或“>” $\text{[math]}$
（4）改变小桶中砂的重力，多次重复实验获得多组数据，描绘小车加速度a与F的关系如图丙。不计纸带与计时器间的摩擦。图象中F是实验中测得的______。

A . F₁ B . F₂ C . F₁-F₀ D . F₂-F₀

某研究学习小组用图甲所示的装置探究加速度与合力的关系．装置中的铝箱下端连接纸带，砂桶中可放置砂子以改变铝箱所受的外力大小，铝箱向上运动的加速度a可由打点计时器和纸带测出．现保持铝箱总质量m不变，逐渐增大砂桶和砂的总质量进行多次实验，得到多组a、F值(F为力传感器的示数，等于悬挂滑轮绳子的拉力)，不计滑轮的重力．

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（1）某同学根据实验数据画出了图乙所示a－F关系图像，则由该图像可得铝箱总质量m＝kg，重力加速度g＝ m/s² ． (结果保留两位有效数字)
（2）当砂桶和砂的总质量较大导致a较大时，图线________．

A . 偏向纵轴 B . 偏向横轴 C . 斜率逐渐减小 D . 斜率不变

某组同学设计了“探究加速度a与物体所受合力F及质量m的关系”实验．如图甲为实验装置简图，A为小车，B为电火花计时器，C为装有细砂的小桶，D为一端带有定滑轮的长方形木板，实验中认为细绳对小车拉力F等于细砂和小桶的总重量，小车运动的加速度a可用纸带上打出的点求得．

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（1）如图乙为某次实验得到的纸带，已知实验所用电源的频率为50 Hz．根据纸带可求出电火花计时器打B点时的速度为m/s，小车的加速度大小为m/s² ． (结果均保留两位有效数字)
（2）在“探究加速度a与质量m的关系”时，某同学按照自己的方案将实验数据都在坐标系中进行了标注，但尚未完成图象(如图所示)．请继续帮助该同学作出坐标系中的图象．
（3）在“探究加速度a与合力F的关系”时，该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F的图线如图所示，该图线不通过坐标原点，试分析图线不通过坐标原点的原因:

利用如图甲所示装置，可以完成实验一“探究小车速度随时间变化规律”实验二“探究加速度与力、质量的关系”，实验三“探究功与速度变化的关系”。

（1）三个实验中___________

A . 都必须平衡摩擦力 B . 都必须使细线平行轨道 C . 都必须使用学生电源 D . 小车质量都必须远远大于重物质量
（2）图乙中（a）（b）（c）分别为三个实验中所作的图像，下列说法正确的是___________

A . 图（a）中图像没有过原点，所以实验数据错误 B . 图（b）中图像没有过原点可能是因为没有平衡摩擦力 C . 图（c）说明做功与速度的平方成正比
（3）如图丙所示是实验二中打出的一条纸带的一部分，C、D、E是纸带上连续的三个计数点（相邻记数点间还有四个计时点），已知电源频率是50Hz，则计数点D对应的小车速度大小为m/s。（结果保留两位有效数字）
（4）在实验三中，要得到功的具体数值来探究功与速度变化的关系，需要直接测量的物理量有___________

A . 小车的质量 B . 小桶和重物的总质量 C . 纸带上记数点的位移 D . 小车运动的时间

某同学组装了如图所示的装置来探究物体的加速度与合外力及质量的关系，研究对象为小车（含车上的砝码），质量用 $\text{[math]}$ 表示，砝码和砝码盘的质量用 $\text{[math]}$ 表示。

（1）实验中，为使小车运动时所受的拉力近似等于砝码和砝码盘的总重力，则m与M应满足的关系是_________；

A . m远大于M B . m远小于M C . m略大于M D . m略小于M
（2）实验时，改变M和m的大小进行多次试验，当保持不变时（选填“M”或“m”），可探究加速度与合外力的关系；
（3）小叶与小陈同学在研究加速度a与拉力F的关系时，都忘记了平衡摩擦力的步骤，两人分别得到图2中A、B两条直线。设A、B两个图像所对应的小车（含车上的砝码）质量分别为 $\text{[math]}$ ，木块与木板间的动摩擦因数分别为 $\text{[math]}$ ，由图可知M_AM_B ， $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ；（选填“大于”、“小于”或“等于”）

在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，采用的实验装置如图1所示，实验获得的数据如表1所示。

表1数据记录

组号	F/N	m/kg	a/（m·s²）	组号	F/N	m/kg	a/（m·s²）
①	0.29	0.86	0.34	⑥	0.29	0.41	0.71
②	0.14	0.36	●	⑦	0.29	0.36	0.81
③	0.29	0.61	0.48	⑧	0.29	0.31	0.93
④	0.19	0.36	0.53	⑨	0.34	0.36	0.94
⑤	0.24	0.36	0.67

（1）下列四幅图中对应槽码的是______；

A . B . C . D .
（2）平衡阻力时调节木板的倾斜度，使小车在不受牵引时能拖动纸带沿木板（填“匀速”或“匀加速”）运动；
（3）表1中“探究加速度与质量的关系”的五组数据是（填组号）；
（4）根据图2求得第②组数据中的加速度为m/s²（保留两位有效数字）。

（1）长木板放在水平桌面上，左端A处放置一小车，小车的右端固定有宽度为d的遮光片，车内放有5个相同钩码，其右侧B处放置一光电门。长木板右端固定一轻滑轮，轻绳跨过滑轮，一端与小车相连，另一端可悬挂钩码。已知A、B间的距离为x，单个钩码的质量为m，小车的质量为M（不含钩码），重力加速度为g。用如图装置探究质量不变时加速度与力的关系，进行如下操作。
①在长木板左端垫适当厚度的小物块，使小车不挂钩码可以在木板上匀速下滑。
②从小车内取出1个钩码挂在轻绳的右端，将小车从A处由静止释放，遮光片通过光电门的时间为t₁ ，则小车的加速度a₁=（用d、x和t₁表示）
③再从小车内取出1个钩码挂在轻绳右端，此时右端有2个钩码，仍将小车从A处静止释放，测出遮光片通过光电门的时间为t₂ ，并求出加速度a₂。
④依次取3、4、5个钩码挂在轻绳右端，重复以上操作，并依次求出加速度。
⑤作出图像，处理数据。
（2）实验操作中，下列说法正确的是____

A . 轻绳右端所挂钩码的总质量必须远小于小车与车内钩码的总质量 B . 每次移动钩码后均要重新补偿阻力 C . 长木板右端应略伸出桌面，细线应与木板平行 D . 由于遮光板存在宽度，该实验测出的加速度值偏大
（3）小管同学用该实验装置来探究“功与动能变化的定量关系”，是否可行？（填“可行”或“不可行”），如果可行请写出需要探究的表达式（当右端钩码数为n时，遮光片通过光电门时间为t），如果不可行请说明理由。

如图（甲）所示为某同学研究物体加速度与力和质量关系的实验装置示意图，图（乙）是该装置的俯视图。两个相同的小车，放在水平桌面上，前端各系一条轻细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘里可放砝码。两个小车通过细绳用黑板擦固定，抬起黑板擦，小盘和砝码牵引小车同时开始做匀加速直线运动，按下黑板擦，两小车同时停止运动。实验中平衡摩擦力后，可以通过在小盘中增减砝码来改变小车所受的合力，也可以通过增减小车中的砝码来改变小车的总质量。该同学记录的实验数据如下表所示，则下列说法中不正确的是（）

实验次数	小车1总质量m₁/g	小车2总质量m₂/g	小车1受合力F₁/N	小车2受合力F₂/N	小车1位移x₁/cm	小车2位移x₂/cm
1	500	500	0.10	0.20	20.1	39.8
2	500	500	0.10	0.30	15.2	44.5
3	500	500	0.20	0.30	19.8	30.8
4	250	500	0.10	0.10	39.7	20.0
5	300	400	0.10	0.10	20.3	15.1
6	300	500	0.10	0.10	30.0	18.0

A . 研究小车的加速度与合外力的关系可以利用第1、2、3三次实验数据 B . 研究小车的加速度与小车总质量的关系可以利用第2、3、6三次实验数据 C . 同时释放后两小车均做匀加速直线运动 D . 可以通过比较两个小车的位移来比较两个小车加速度大小

在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，为了能直观判断加速度a与质量m之间的关系，实验中应当( )

A . 改变合外力大小，根据实验数据作出a-m图像 B . 改变合外力大小，根据实验数据作出 $\text{[math]}$ 图像 C . 保持合外力大小不变，根据实验数据作出a -m图像 D . 保持合外力大小不变，根据实验数据作出 $\text{[math]}$ 图像

在探究物体质量一定时加速度与力的关系实验中，小明同学做了如图甲所示的实验改进，在调节桌面水平后，添加了用力传感器来测细线中的拉力。（ $\text{[math]}$ ）

（1）关于该实验的操作，下列说法正确的是____。

A . 必须用天平测出砂和砂桶的质量 B . 一定要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量 C . 应当先释放小车，再接通电源 D . 需要改变砂和砂桶的总质量，打出多条纸带
（2）本实验用的方法是。
（3）由实验得到小车的加速度a与力传感器示数F的关系如图乙所示。则小车与轨道的滑动摩擦力 $\text{[math]}$ N。
（4）小明同学不断增加砂子质量重复实验，发现小车的加速度最后会趋近于某一数值，从理论上分析可知，该数值应为 $\text{[math]}$ 。

小明同学利用如图甲所示装置进行“探究加速度与力、质量的关系”实验，在某次实验中，打出一条纸带如图乙所示，已知相邻两个计数点之间还有4个计时点未画出。

（1）该实验需要平衡摩擦力。这个操作的目的是为了____。

A . 使重物的重力等于细线所受的拉力 B . 使重物的重力等于小车所受的合力 C . 使细线对小车的拉力等于小车所受的合力
（2）请指出图甲中该同学平衡摩擦力操作的两处错误，。
（3）小车运动时的加速度为 $\text{[math]}$ （计算结果保留两位有效数字）。
（4）天平是测量物体质量的仪器，下面四个实验中，必须用到天平的是____（填对应字母）。

A . 探究小车速度随时间变化的规律 B . 探究加速度与力、质量的关系 C . 验证机械能守恒定律 D . 验证动量守恒定律

2 实验：探究加速度与力、质量的关系 知识点题库

2 实验：探究加速度与力、质量的关系知识点题库