2 实验：探究加速度与力、质量的关系 知识点题库

某物理课外小组利用图（a）中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系．图中，置于实验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮；轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码．本实验中可用的钩码共有N=5个，每个质量均为0.010kg．实验步骤如下：

①将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物快，使小车（和钩码）可以在木板上匀速下滑．

②将n（依次取n=1，2，3，4，5）个钩码挂在轻绳右端，其余N﹣n个钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行．释放小车，同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s，绘制s﹣t图象，经数据处理后可得到相应的加速度a．

在“探究加速度与力、质量的关系”实验中：

《曹冲称象》是家喻户晓的典故，“置象大船之上，而刻其水痕所至，称物以载之，则校可知矣．”它既反映出少年曹冲的机智，同时也体现出重要的物理思想方法，下列物理学习或研究中用到的方法与曹冲的方法相同的是（   ）

在“探究加速度与物体质量．物体受力的关系”实验中：

实验装置如图1所示：一木块放在水平长木板上，左侧拴有一不可伸长的细软线，跨过固定在木板边缘的滑轮与一重物相连．木块右侧与穿过打点计时器的纸带相连，在重物牵引下，木块在木板上向左做匀加速运动．重物的质量为M，木块质量为m．

①如图2①所示，是甲同学用以上装置，通过打点计时器在纸带上打出的一些连续的点，它们之间的距离分别为S₁、S₂、S₃、S₄、S₅、S₆ ， 打点计时器所用交流电周期为T，根据给以上数据求：木块的加速度a=

②乙同学用同一套装置，根据测量数据画出了如图2②所示的a﹣F图线，原因可能是：

③丙、丁两位同学用同一套装置，画出了各自得到的a﹣F图线如图2③所示，说明这两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同？，并比较其大小：用的较大（填“丙”或者“丁”）

④当M和m的大小关系满足时，才可以认为绳子对木块的拉力等于重物的重力．

在水平固定的长木板上，小潘用物体A、B分别探究了加速度随外力变化的关系，实验装置如图甲所示(打点计时器、纸带图中未画出).实验过程中小潘用不同的重物P分别挂在光滑的轻质动滑轮上，使平行于长木板的细线分别拉动长木板上的物体A、B由静止开始加速运动(纸带与打点计时器之间阻力及空气阻力可忽略)，实验后进行数据处理，小潘得到了物体A、B的加速度a与轻质弹簧测力计弹力F的关系图象分别如图乙中的A、B所示.

如图所示，小车、打点计时器等器材置于高度可调节的长木板上。

某学校实验小组用图①所示的实验装置验证牛顿第二定律（交变电流的频率为50Hz）．

某同学探究钩码加速度与合外力的关系，其实验装置如图所示，一端带有定滑轮的长木板固定在桌面上，用轻绳绕过定滑轮及光滑的动滑轮将滑块与弹簧测力计相连。实验中保持钩码的质量不变，在滑块上增加砝码进行多次测量，每一次滑块均从同一位置P由静止释放，在钩码带动下滑块向右运动，此过程中，记录弹簧测力计的示数F和光电门的遮光时间t，用弹簧测力计测得钩码受到的重力为G，用刻度尺测得P与光电门间的距离为s，用螺旋测微器测得滑块上窄片的宽度为d。

用如图甲所示的实验装置，探究加速度与力、质量的关系实验中，将一端带定滑轮的长木板放在水平实验桌面上，实验小车通过轻细绳跨过定滑轮与砂桶相连，小车与纸带相连，打点计时器所用交流电的频率为f＝50 Hz.平衡摩擦力后，在保持实验小车质量不变的情况下，放开砂桶，小车加速运动，处理纸带得到小车运动的加速度为 ；改变砂桶中沙子的质量，重复实验三次．

现有两组同学在做“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验。

如图甲所示是研究小车加速度与力关系的实验装置，木板置于水平桌面上，一端系有 沙桶的细绳通过滑轮与拉力传感器相连，拉力传感器可显示所受的拉力大小F，改变桶中砂的质量多次实验．完成下列问题：

在探究加速度与力的关系时，某小组设计了图甲所示实验装罝。图中上、下两层气垫导轨水平，两小车前端系有细线，细线跨过滑轮并挂上砝码盘，两小车尾部细线连到控制装置上。实验时，通过控制装置使两小车同时开始运动，然后同时停止。

两实验小组分别作“探究加速度和力、质量的关系”实验．

如图A所示为“探究加速度与物体受力及质量的关系”实验装置图。小车的质量为M，托盘及砝码的质量为m，打点计时器接50Hz交流电。

某同学采用如图装置来验证当外力一定时加速度和质量的关系，左右等高的水平桌面上都有一端带滑轮的长木板，木板上都固定有打点计时器，质量分别为m₁和m₂的两个小滑块通过一条细绳绕过各自长木板上的定滑轮相连，动滑轮下吊有沙桶，调整装置使m₁和m₂在同一直线上，并使细线与长木板平行，两个小滑块都与穿过打点计时器限位孔的纸带相连。

某同学用图甲所示装置做“探究物体的加速度与力的关系”的实验。实验时保持小车质量不变，用钩码所受的重力作为小车受到的合力，用打点计时器和小车后端拖动的纸带测小车运动的加速度。

如图所示，在一端带有滑轮的长木板上固定两个光电门1、2，两光电门中心间的距离为L。质量为M的滑块A上固定一宽度为d的遮光条，在质量为m的重物B牵引下从木板的上端加速滑下，遮光条通过光电门时，光电门1、2记录的遮光时间分别为△t₁和△t₂。

某实验小组利用如图甲所示的装置进行“探究加速度与合外力的关系”的实验，已知小车质量为M，重力加速度为g。

某同学探究加速度与力的关系的实验装置示意图如图所示，在气垫导轨上安装了一个光电门B，滑块上固定一宽度为d的窄遮光条，由数字计时器可读出遮光条通过光电门的时间。该同学直接用细线跨过定滑轮把滑块和钩码连接起来，每次滑块都从A处由静止释放。

在天宫课堂中、我国航天员演示了利用牛顿第二定律测量物体质量的实验。受此启发。某同学利用气垫导轨、力传感器、无线加速度传感器、轻弹簧和待测物体等器材设计了测量物体质量的实验，如图甲所示。主要步骤如下：

①将力传感器固定在气垫导轨左端支架上，加速度传感器固定在滑块上；

②接通气源。放上滑块。调平气垫导轨；

 

③将弹簧左端连接力传感器，右端连接滑块。弹簧处于原长时滑块左端位于O点。A点到O点的距离为 ，拉动滑块使其左端处于A点，由静止释放并开始计时；

④计算机采集获取数据，得到滑块所受弹力F、加速度a随时间t变化的图像，部分图像如图乙所示。

回答以下问题（结果均保留两位有效数字）：