2 探究加速度与力、质量的关系 知识点题库

某同学设计了一个探究加速度与物体所受合外力F及质量M的关系实验．图1为实验装置简图，A为小车，B为打点计时器，C为装有砂的砂桶（总质量为m），D为一端带有定滑轮的长木板．

①若保持砂和砂桶质量m不变，改变小车质量M，分别得到小车加速度a与质量M及对应的 数据如表所示．根据表数据，为直观反映F不变时a与M的关系，请在图2所示的方格坐标纸中选择恰当的物理量建立坐标系，并作出图线．从图线中得到F不变时，小车加速度a与质量M之间存在的关系是．

次数	1	2	3	4	5
小车加速度a/（m•s﹣2）	1.98	1.48	1.00	0.67	0.50
小车质量M/kg	0.25	0.33	0.50	0.75	1.00
质量倒数 /kg﹣1	4.00	3.00	2.00	1.33	1.00

②某同学在探究a与F的关系时，把砂和砂桶的总重力当作小车的合外力F，作出a﹣F图线如图3所示，试分析图线不过原点的原因是．

③在这个实验中，为了探究两个物理量之间的关系，要保持第三个物理量不变，这种探究方法叫做法．

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．

为了探究“加速度与力、质量的关系”，现提供如图1所示实验装置．请思考探究思路并回答下列问题：

                   

某物理课外小组利用图甲中的装置探究物体加速度与其所受外力之间的关系。图中，利用铁架台固定一轻质滑轮，通过跨过滑轮的轻质细绳悬吊相同的两个物块A、B，质量均为M，物块A侧面粘贴小遮光片，其宽度为d、质量忽略不计。在物块A、B下各挂5个相同的小钩码，质量均为m＝0.010kg。光电门C、D通过连杆固定于铁架台上，并处于同一竖直线上，且光电门C、D之间的距离为h。两光电门与数字计时器相连（图中未画出）可记录遮光片通过光电门的时间。整个装置现处于静止状态，取当地的重力加速度g＝9.8m/s² ． 实验步骤如下：

如图所示，利用DIS实验系统探究加速度与力的关系.一端带有定滑轮的长木板调至水平后固定在桌面上，另一端安装位移传感器(接收器)，绕过定滑轮和动滑轮的细线将装有位移传感器(发射器)的小车和力传感器连接起来，动滑轮下挂有质量可以改变的小重物.将位移传感器、力传感器与数据采集器相连，打开计算机中操作软件，放开小车使之运动.不计滑轮、托盘和细线的质量，忽略滑轮与转轴间的摩擦.

“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图所示．

某同学利用如图甲所示的实验装置探究小车的加速度a与质量m的关系。所用交变电流的频率为50Hz。乙图是他某次得到的纸带，两个计数点间有四个点未画出，部分实验数据如图所示。

某实验小组在“探究加速度与力、质量的关系”时，按照教材中的实验方案组装好实验器材，打点计时器所用交流电源频率为50Hz，重力加速度大小为g，由于操作失误，将小木块垫到了长木板带有滑轮的一端，有同学指出不需要调整实验装置也能完成实验，于是实验继续进行，该小组的操作如下：

A．挂上砂桶，桶中加入足量的砂子，调整木板的倾角，使质量为M的小车能够拖着纸带沿木板匀速下滑；

B．取下砂桶，小车将沿木板加速下滑，测得小车运动的加速度为a；

C．测得砂桶（含砂子）的质量为m；

D．多次重复上述操作，记录数据，作出a-m的关系图线。

在“探究加速度与力、质量的关系”时，某班A小组同学按教材中的实验方案组装了一套实验装置如图甲所示，B小组同学自己设计了另一套实验装置如图乙所示。其中B小组同学将拉力传感器测出的拉力F直接认为等于小车所受的合力。

               

物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。例如：

在某次“探究加速度与力、质量的关系”实验中，

①当悬挂一个20g钩码时打出了纸带1，根据纸带1判断小车所做的运动是；

A．匀加速直线运动     B．匀减速直线运动     C．匀速直线运动

②当悬挂3个20g钩码时打出了纸带2，纸带上的点都是打点计时器直接打出的点（电源频率为50Hz），请通过毫米刻度尺的测量求出纸带2上A点的速度v_A=m/s（保留二位有效数字）；

③如果求出纸带2对应的加速度为a=0.50m/s² ， 则通过①②两步骤可求出小车连同车上砝码的总质量M=g（重力加速度g=9.8m/s²）；

某学习小组的同学们要探究加速度与力、质量的关系，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，水平轨道上安装两个光电门，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮挂上砝码盘，小车与定滑轮之间的细线与轨道平行。实验时，调整轨道的倾角以平衡小车所受的摩擦力。

在“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验中，采用如图甲所示的装置。

为了“验证牛顿第二定律”，某同学设计了如下实验方案：

A．实验装置如图甲所示，一端系在滑块上的轻质细绳通过转轴光滑的轻质滑轮，另一端挂一质量为m的钩码，用垫块将光滑的长木板有定滑轮的一端垫起。调整长木板的倾角，直至轻推滑块后，滑块沿光滑长木板向下做匀速直线运动；

B．保持长木板的倾角不变，取下细绳和钩码，接好纸带，接通打点计时器的电源，然后让滑块沿长木板滑下，打点计时器打下的纸带如图乙所示。

请回答下列问题：

某同学用图甲所示的装置做“探究物体的加速度跟力的关系”的实验。实验时保持小车的质量M不变，用钩码m所受的重力大小作为小车受到的合力大小，用电火花打点计时器和小车后端拖动的纸带测出小车运动的加速度。

甲、乙、丙三个实验小组分别采用图甲、乙、丙所示的实验装置探究“加速度与力，质量的关系”。

某实验小组用如图甲所示的装置验证牛顿第二定律，同时测量木块与木板间的动摩擦因数μ，提供的器材有：带定滑轮的长木板，打点计时器，交流电源，木块，纸带，米尺，8个质量均为20g的钩码，细线等。实验操作过程如下：

A．长木板置于水平桌面上，带定滑轮的一端伸出桌面，把打点计时器同定在长木板上并与电源连接，纸带穿过打点计时器并与木块相连，细线一端与木块相连，另一端跨过定滑轮挂上钩码，其余钩码都叠放在木块上；

B．使木块靠近打点计时器，接通电源后释放木块，打点计时器在纸带上打下一系列点，记下悬挂钩码的个数；

C．将木块上的钩码逐个移到悬挂钩码端，更换纸带，重复实验操作步骤B；

D．测出每条纸带对应的木块运动的加速度a，实验数据如图乙所示。

在探究物体的加速度与物体所受外力、物体质量间的关系时，采用如图所示的实验装置。小车及车中的砝码质量用表示，盘及盘中的砝码质量用表示。