验证牛顿运动定律（探究加速度与力、质量的关系）知识点题库

在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，

（1）
为了消除打点计时器和木板对小车阻力的影响，关于该操作环节，下列四种装置图中正确的是
（2）
在该实验中得到实验图线a、b，其中可用来描述加速度与质量关系的图线是（选填“a”或“b”）；可以用来描述加速度和质量倒数的关系的图线是（选填“a”或“b”）．

在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，得到甲、乙两个实验图线．其中，描述a﹣m关系的图线是；描述a﹣F关系的图线是．

某实验小组设计了如图（a）所示的实验装置，通过改变重物的质量，利用计算机可得滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系图象．他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验，得到了两条a﹣F图线，如图（b）所示．

（1）图线是在轨道左侧抬高成为斜面情况下得到的（选填“①”或“②”）；
（2）滑块和位移传感器发射部分的总质量m= kg；滑块和轨道间的动摩擦因数μ= ．

某同学在用如图1所示的装置做“探究加速度与物体受力的关系”实验时，该同学在实验室找到了一个小正方体木块，接着用这个小正方体木块把小车轨道的一端垫高，通过速度传感器发现小车刚好做匀速直线运动．

（1）设小车的质量为M，正方体木块的边长为a，并用刻度尺量出图中AB的距离为l（a＜l且已知θ很小时tanθ≈sinθ），则小车向下滑动时受到的摩擦力为；
（2）然后用细线通过定滑轮挂上重物让小车匀加速下滑，不断改变重物的质量m，测出对应的加速度a，则图2图象中能正确反映小车加速度a与所挂重物质量m的关系的是．

为了“探究加速度与力、质量的关系”，现提供如图1所示的器材：A为小车，B为电火花计时器，C为装有沙子的小桶，D为一端带有定滑轮的长方形木板．保持小车的质量不变，改变小桶中沙子的质量（实验中认为细绳对小车拉力F等于沙子和小桶的总重力），测得小车所受绳子的拉力F和加速度a的数据如表：

F/N	0.21	0.30	0.40	0.49	0.60
a/（m•s^﹣²）	0.10	0.21	0.29	0.41	0.49

①根据测得的数据，在图2中作出a﹣F图象；

②对你作出的图象进行分析，可得出小车与长木板之间的摩擦力F_f=N．

像打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体运动情况的常见计时仪器，每个光电门都是由激光发射和接收装置组成．当有物体从光电门通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间．现利用如图1所示装置设计一个“探究物体运动的加速度与合外力、质量关系”的实验，图中NQ是水平桌面、PQ是一端带有滑轮的长木板，1、2是固定在木板上间距为l的两个光电门（与之连接的两个光电计时器没有画出）．小车上固定着用于挡光的窄片K，K的宽度d，让小车从木板的顶端滑下，光电门各自连接的计时器显示窄片K的挡光时间分别为t₁和t₂ ．

（1）用米尺测量两光电门的间距为l，则小车的加速度表达式a=（各量均用题目中的已知量的字母表示）；
（2）该实验中，为了把绳子拉力当作小车受的合外力，就必须
（3）某位同学通过测量，把砂和砂桶的重量当作小车的合外力F，作出a﹣F图线．如图2中的实线所示．试分析：图线不通过坐标原点O的原因是；曲线上部弯曲的原因是．

在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，某学生将实验装置如图甲安装，准备接通电源后开始做实验．

（1）图中砂和砂桶的总质量为m，小车和砝码的总质量为M，实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小，试验中，为了使细线对小车的拉力等于小于所受的合外力，先调节滑轮的高度，使细线与长木板平行，接下来还需要进行的一项操作是

A . 将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节m的大小，使小车在砂和砂桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动 B . 将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推一下小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动 C . 将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推一下小车．观察判断小车是否做匀速运动 D . 当改变小车的质量时，需要重新平衡摩擦力
（2）实验中要进行质量M和m的选取，才能认为绳子的拉力约等于mg，以下最合理的一组是

A . M=100g，m=40g、50g、60g、80g、100g、120g B . M=200g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g C . M=200g，m=40g、50g、60g、80g、100g、120g D . M=400g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
（3）图乙是实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E为5个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出．量出相邻的计数点之间的距离分别为S_AB=4.22cm、S_BC=4.65cm、S_CD=5.08cm、S_DE=5.49cm．已知打点计时器的工作周期为T=0.02s，则打点计时器打下c点时的速度大小为：V_C=m/s（结果保留2位有效数字），小车的加速度的符号表达式为：a=（用上面的符号表示）．
（4）在验证当小车的质量一定时，小车的加速度与合外力F的关系时，小华所在的实验小组根据实验数据作出了如图所示的a﹣F图象，其原因可能是；图线的斜率代表的物理意义是：．

为了探究加速度与力、质量的关系，甲、乙、丙三位同学分别设计了如图所示的实验装置，小车总质量用M表示（乙图中M包括小车与传感器，丙图中M包括小车和与小车固连的滑轮，钩码总质量用m表示。为便于测量合外力的大小，并得到小车总质量一定时，小车的加速度与所受合外力成正比的结论，下列说法正确的是（）

A . 三组实验中只有甲需要平衡摩擦力 B . 三组实验都需要平衡摩擦力 C . 三组实验中只有甲需要满足所挂钩码的总质量m远小于小车的总质量M的条件 D . 三组实验都需要满足所挂钩码的总质量m远小于小车的总质量M的条件

现要验证“当合外力一定时，物体运动的加速度与其质量成反比”这一物理规律．给定的器材如下：一倾角可以调节的长斜面（如图）、小车、计时器一个、米尺、天平、砝码、钩码若干．实验步骤如下（不考虑摩擦力的影响），在空格中填入适当的公式或文字．

⑴用天平测出小车的质量m

⑵让小车自斜面上方一固定点A₁从静止下滑到斜面底端A₂ ，记下所用的时间t．

⑶用米尺测量A₁与A₂之间的距离s．则小车的加速度a=．

⑷用米尺测量A₁相对于A₂的高度h．则小车所受的合外力F=．

⑸在小车中加钩码，用天平测出此时小车与钩码的总质量m，同时改变h，使m与h的乘积不变．测出小车从A₁静止开始下滑到斜面底端A₂所需的时间t．请说出总质量与高度的乘积不变的原因．

⑹多次测量m和t，以m为横坐标，t²为纵坐标，根据实验数据作图．如能得到一条线，则可验证“当合外力一定时，物体运动的加速度与其质量成反比”这一规律．

某小组利用如图所示的实验装置做“探究加速度与力、物体质量关系”的实验．实验中平衡摩擦力后，他们还调节木板上定滑轮，使牵引小车的细线与木板平行，这样做的目的是（）

A . 避免小车在运动过程中发生抖动 B . 使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰 C . 保证小车最终能够做匀速直线运动 D . 使细线拉力等于小车受到的合力

某同学利用如图所示的实验装置，探究小车的加速度a和它所受拉力F的关系．

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①除备有4个50g钩码外，另有下列实验器材备选：

A．质量为300 g小车

B．质量为2.2 kg小车

C．输出电压4—6V直流电源

D．输出电压3.6—5.6V交流电源

为尽量保证实验成功，你选用的实验小车为，电源为（填字母代号）．

②某同学正确选择实验器材后，通过实验得到如图所示的a—F图象，造成图线未过坐标原点的原因是．

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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 $\text{[math]}$ 个，每个质量均为 $\text{[math]}$ ．实验步骤如下：

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（1）为了平衡小车与木板间的摩擦力，将 $\text{[math]}$ 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（填“匀速”、“加速”、“减速”）下滑．
（2）从小车上取 $\text{[math]}$ 个钩码挂在轻绳右端，其余 $\text{[math]}$ 个钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行．由静止释放小车，同时用传感器记录小车在时间 $\text{[math]}$ 内相对于其起始位置的位移 $\text{[math]}$ ，则小车的加速度 $\text{[math]}$ （用 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 表达）．
（3）依次改变 $\text{[math]}$ 的值，分别测出小车相应的加速度 $\text{[math]}$ ，得到 $\text{[math]}$ 图像如图（b）所示，已知该直线的斜率为k，重力加速度为g，则小车（不含钩码）的质量为．（用 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 表达）
（4）若以“保持木板水平”来代替步骤（1），下列说法正确的是_______(填正确答案标号)．

A . $\text{[math]}$ 图线不再是直线 B . $\text{[math]}$ 图线仍是直线，该直线不过原点 C . $\text{[math]}$ 图线仍是直线，该直线的斜率变大

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 $\text{[math]}$ ，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，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.

（1）实验开始时，必须调节滑轮高度，保证细线与木板表面平行；该实验中小车质量（填“需要”或“不需要”)远大于所挂钩码质量。
（2）根据图乙数据，在图丙中作出 $\text{[math]}$ 图象；
（3）由图线得到 $\text{[math]}$ = (g=9.8m/s²)，还可求的物理量是 (只需填写物理量名称).

用如图1所示实验装置探究加速度与力、质量的关系。小车的质量为M，吊盘和砝码的质量为m。

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（1）使用该装置做探究实验，为了方便需要平衡小车受到的阻力，小车拖动纸带运动，纸带上打出一系列的点，就表示平衡阻力了。
（2）在探究小车加速度与力的关系过程中，需要控制不变；在探究小车加速度与质量的关系过程中，需要控制不变。
（3）在该探究实验中，除了图1中实验装置外，还需要的测量工具有、。
（4）在做该探究实验过程中，小车运动的加速度，需要利用打点计时器打出的纸袋上的点进行计算。如图2是某次实验打出的计数点，相邻两个计数点之间的时间为T，由此纸带上的记录的点计算小车加速度的表达式为a=。

（5）保持小车所受拉力不变，改变小车的质量M，分别测得不同质量时小车加速度a的数据如表所示。请在图3的坐标纸上做出a- $\text{[math]}$ 图像。

试验记录，小车受到的拉力不变。

次数	1	2	3	4	5	6	7	8
质量M/kg	0.25	0.29	0.33	0.40	0.50	0.71	1.00	1.67
$\text{[math]}$ 加速度a/（m·s^-2）	0.618	0.557	0.482	0.403	0.317	0.235	0.152	0.086
质量倒数 /kg^-1	4.00	3.45	3.03	2.50	2.00	1.41	1.00	0.60

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（6）根据a-- $\text{[math]}$ 图3像可以到的结论是。

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

在探究小车质量一定时加速度a与力F的关系时，某小组设计了图甲所示的实验装置。补偿摩擦力后，通过力传感器测量细线中的弹力T计算出小车受到的拉力。

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（1）关于实验的操作，下列说法中正确的一项是__________；

A . 必须用天平测出砂和砂桶的质量 B . 要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量 C . 改变砂和砂桶的总质量，打出多条纸带
（2）实验中得到的一条纸带如图乙所示。已知打点计时器使用交流电的频率为50Hz，相邻两计数点间还有四个点未画出，则打下B点时，小车的速度为m/s² ，可求得加速度的大小是m/s²；（结果保留三位有效数字）
（3）小组作出的a-T图像如图丙所示，可求得小车的质量为。（用f、h表示）

“探究加速度与力、质量的关系”实验中，利用如图所示的装置。

（1）本实验研究加速度与力、质量的关系，所采用的科学方法是（____）

A . 控制变量法 B . 理想模型法 C . 等效替代法 D . 类比法
（2）要使细线的拉力近似等于槽码的总重力，槽码的质量应小车的质量（填“等于”、“远小于”或“远大于”）
（3）在实验中，打出了一条纸带，如图所示。已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，每两个计数点间有四个点未画出，纸带上计数点“3”对应小车的速度为m/s，小车的加速度为m/s^2.（计算结果均保留2位有效数字）

在“探究加速度与力、质量的关系”实验中

（1）除了图甲中所给器材和交流电源外，在下列器材中，还必须使用的器材是____（多选）

A . 秒表 B . 天平（含砝码） C . 弹簧测力计 D . 刻度尺
（2）下列实验操作正确的是____（多选）

A . 实验前将长木板安装打点计时器的一侧适当垫高，以补偿小车受到的阻力 B . 调节长木板倾斜度，使小车在有槽码牵引时能拖动纸带沿木板匀速运动 C . 探究加速度与力关系时，通过改变槽码个数改变小车所受拉力，槽码个数不受限制 D . 为了分析加速度与质量的定量关系，需要以 $\text{[math]}$ 为横坐标、a为纵坐标建立坐标系
（3）实验中打出一条纸带的一部分如图乙所示。纸带上标出了连续的3个计数点A、B、C，相邻计数点之间还有4个点没有标出。打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上，则打点计时器打B点时，小车的速度 $\text{[math]}$ m/s（结果保留到小数点后两位）。多测几个点的速度作出 $\text{[math]}$ 图像，就可以得到小车的加速度。

为了验证“物体的加速度与所受外力成正比”，某同学设计了如下实验，实验器材简图如图所示，一端带有定滑轮的长木板倾斜放置，长木板上相距 $\text{[math]}$ 的两位置装有两个光电门。物块（带有遮光条）和钩码通过细绳连接，跨过定滑轮上，物块放在木板上，钩码自然下垂。调整下面垫的长木板和物块的位置，使物块能沿长木板匀速上滑。已知物块的质量 $\text{[math]}$ g，钩码的质量 $\text{[math]}$ g，遮光条的宽度 $\text{[math]}$ mm，两光电门间距 $\text{[math]}$ cm，重力加速度 $\text{[math]}$ m/s^2。

回答下列问题：

（1）增加一个相同的钧码，由静止释放物块和钩码，测得两光电门记录的时间分别为 $\text{[math]}$ s、 $\text{[math]}$ 。则物块加速度的表达式 $\text{[math]}$ 或（用题中所给字母表示）。光电门记录的时间 $\text{[math]}$ s（保留两位有效数字）。
（2）实验结果表明（1）中两种加速度表达式所得数值随钩码个数增加差值越来越大，产生这种情况的原因是

（1）在探究“物体质量一定时，加速度与力的关系”实验中，小方同学做了如图甲所示的实验改进，在调节桌面水平后，添加了力传感器来测细线中的拉力。
①实验时，下列说法正确的是
A．需要用天平测出砂和砂桶的总质量
B．小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录拉力传感器的示数
C．使用电磁打点计时器时应选用220V的交流电源
D．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量
②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。则小车运动过程中所受的阻力 $\text{[math]}$ ＝N，小车的质量M＝kg；
（2）某同学用单摆测重力加速度实验中，用游标卡尺测得小球直径的读数如图丙所示，则小球直径为cm；重复实验几次，改变摆线的长度L，用秒表测出相应的周期T，再以L为横坐标， $\text{[math]}$ 为纵坐标作图，对应的图像应为图丁中的直线（填“1”、“2”或“3”）。

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