4.2 實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系（原卷版）

4.2實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系——?jiǎng)澲攸c(diǎn)之初升高暑假預(yù)習(xí)強(qiáng)化精細(xì)講義知識(shí)點(diǎn)1：實(shí)驗(yàn)原理、器材1.實(shí)驗(yàn)原理(控制變量法)(1)保持研究對(duì)象(小車(chē))質(zhì)量不變,探究加速度與合外力的關(guān)系；(2)保持合外力(重物的質(zhì)量)不變,探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系。2.實(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、小車(chē)、一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板、重物、夾子、細(xì)繩、低壓交流電源、導(dǎo)線、天平(帶有一套砝碼)、刻度尺等.3.物理量的測(cè)量(1)小車(chē)的質(zhì)量:用天平測(cè)量；(2)小車(chē)獲得的加速度:往往根據(jù)紙帶上打出的點(diǎn)并借助△x=aT2求解；(3)小車(chē)所受的合外力：平衡摩擦力并滿足重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量時(shí)，可以用細(xì)繩所掛重物的重力代替小車(chē)所受的合外力。細(xì)繩的拉力等于重物的重力嗎？什么情況下細(xì)繩的拉力即小車(chē)所受的合外力可以近似等于重物的重力？不等于，因?yàn)橹匚锵蛳录铀龠\(yùn)動(dòng)，所以細(xì)繩的拉力小于重物的重力.當(dāng)重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量時(shí)，細(xì)繩的拉力近似等于重物的重力，即小車(chē)受到的合外力近似等于重物的重力.故實(shí)驗(yàn)中必須滿足小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于重物的質(zhì)量。知識(shí)點(diǎn)2：實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程1.實(shí)驗(yàn)裝置2.實(shí)驗(yàn)步驟（1）用天平測(cè)出小車(chē)和重物的質(zhì)量分別為M0、m0，并把數(shù)據(jù)記錄下來(lái).（2）按上圖將實(shí)驗(yàn)器材安裝好(小車(chē)上不系細(xì)繩，但安裝紙帶)。（3）平衡摩擦力。在長(zhǎng)木板無(wú)滑輪的一端下面墊一薄木板，反復(fù)移動(dòng)其位置到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作時(shí)不掛重物的小車(chē)在長(zhǎng)木板上做勻速直線運(yùn)動(dòng)為止(紙帶上相鄰點(diǎn)間距相等)，固定好長(zhǎng)木板與薄木板.（4）將重物通過(guò)細(xì)繩系在小車(chē)上，接通電源,放開(kāi)小車(chē)，用紙帶記錄小車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況,取下紙帶并在紙帶上標(biāo)上號(hào)碼及此時(shí)所掛重物的重力m0g。（5）保持小車(chē)的質(zhì)量不變，改變所掛重物的重力，重復(fù)步驟(4),多做幾次實(shí)驗(yàn)，使小車(chē)每次從同一位置釋放，并記錄好重物的重力m1g、m2g…（6）保持所掛重物的質(zhì)量不變,在小車(chē)上加放砝碼，并測(cè)出小車(chē)與所放砝碼的總質(zhì)量M1，接通電源，放開(kāi)小車(chē)，用紙帶記錄小車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況，取下紙帶并在紙帶上標(biāo)上號(hào)碼.（7）繼續(xù)在小車(chē)上加放砝碼，重復(fù)步驟(6),多做幾次實(shí)驗(yàn)，記錄好小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量M2、M3…（8）計(jì)算出每次實(shí)驗(yàn)所得紙帶的加速度值。步驟(4)(5)為探究加速度與力的關(guān)系，測(cè)a、m；步驟(6)(7)為探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，測(cè)a、M;步驟(5)(6)無(wú)需重新平衡摩擦力。(1)平衡摩擦力的目的：為了讓細(xì)繩拉小車(chē)的力等于小車(chē)所受的合外力，即T=F合(2)平衡摩擦力的方法：不掛重物時(shí)，將長(zhǎng)木板傾斜一定角度θ,讓小車(chē)所受的滑動(dòng)摩擦力與重力沿長(zhǎng)木板方向的分力平衡，即Mgsinθ=μMgcosθ。（3）改變M、m不需重新平衡摩擦力：平衡摩擦力時(shí)不掛重物，將長(zhǎng)木板無(wú)滑輪一端下面墊高，調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板傾角即可。平衡摩擦力后，因?yàn)镸gsinθ=μMgcosθ等式始終成立,與M、m大小無(wú)關(guān)，所以不管之后是改変小車(chē)質(zhì)量還是改變所掛重物質(zhì)量,都不需要重新平衡摩擦力。知識(shí)點(diǎn)3：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理1.計(jì)算法測(cè)得加速度或加速度之比(等于位移之比)后，通過(guò)計(jì)算看結(jié)果是否滿足、。2.圖像法——“化曲為直”法（1）探究加速度a和力F的關(guān)系以加速度a為縱坐標(biāo)，力F為橫坐標(biāo)建立直角坐標(biāo)系,根據(jù)測(cè)數(shù)據(jù)描點(diǎn)，然后作出a-F圖像，如圖甲所示，若圖像是一條過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，就能說(shuō)明a與F成正比。(2)探究加速度a與質(zhì)量M的關(guān)系以加速度a為縱坐標(biāo)，質(zhì)量M為橫坐標(biāo)建立直角坐標(biāo)系，作出圖像如圖乙所示，因?yàn)閍-M圖像是曲線，難以判斷a與M是否成反比關(guān)系，若a和M成反比，則a與必成正比.我們采用“化曲為直”的方法，以a為縱坐標(biāo)，以為橫坐標(biāo)建立直角坐標(biāo)系，作出a-圖像，若a-圖像是一條過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，如圖丙所示，說(shuō)明a與成正比，即a與M成反比。“化曲為直”的方法若物理量的y-x圖像是曲線，可根據(jù)其曲線的特點(diǎn)，作y-x2圖像、y-x3圖像或y-圖像，作出的圖像是直線時(shí)才能更好地說(shuō)明兩個(gè)物理量之間的比例關(guān)系。知識(shí)點(diǎn)4：其他實(shí)驗(yàn)方案 1.用氣墊導(dǎo)軌替代長(zhǎng)木板利用氣墊導(dǎo)軌替代長(zhǎng)木板做此實(shí)驗(yàn)時(shí)，不需要平衡摩擦力，其他實(shí)驗(yàn)步驟不變.2.利用光電門(mén)測(cè)加速度利用光電門(mén)測(cè)出滑塊通過(guò)G1、G2的速度v1、v2，根據(jù)v12-v22=2ax求出加速度.3.利用位移傳感器測(cè)位移由于a=2x/t2,如果測(cè)出兩個(gè)初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)在相同時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移x1、x2,則位移之比等于加速度之比,即。4.利用彈簧測(cè)力計(jì)直接測(cè)量合外力大小兩種實(shí)驗(yàn)方案中，加速度可由紙帶上的點(diǎn)計(jì)算得出，合外力由彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)岀，可直接判斷兩者的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)方案改進(jìn)優(yōu)勢(shì)（1）氣墊導(dǎo)軌替代長(zhǎng)木板：無(wú)需平衡摩擦力，氣墊導(dǎo)軌內(nèi)部中空，空氣進(jìn)入導(dǎo)軌，從導(dǎo)軌面上的小孔中噴岀，噴出的氣流在滑塊和導(dǎo)軌之間形成氣墊,使滑塊運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦力達(dá)到可以忽略的程度。（2）光電門(mén)利用平均速度測(cè)瞬時(shí)速度：。擋光片越窄，平均速度越接近滑塊通過(guò)光電門(mén)的瞬時(shí)速度，故可用該平均速度代替滑塊的瞬時(shí)速度。（3）力傳感器測(cè)量細(xì)線的拉力：不必保證懸掛物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量?！镜淅?】為探究物體質(zhì)量一定時(shí)加速度與力的關(guān)系，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，其中M包括小車(chē)和與小車(chē)固定連接的滑輪的質(zhì)量，鉤碼的總質(zhì)量用m表示。彈簧測(cè)力計(jì)可測(cè)出細(xì)線中的拉力大小。則實(shí)驗(yàn)時(shí)，一定要進(jìn)行正確操作的是（）A．將帶滑輪的長(zhǎng)木板右端墊高，以平衡摩擦力B．用天平測(cè)出鉤碼的總質(zhì)量C．為減小誤差，實(shí)驗(yàn)中一定要保證m遠(yuǎn)小于MD．小車(chē)放在長(zhǎng)木板上任意位置，先通電源，后放小車(chē)，打出一條紙帶，同時(shí)記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)【典例2】小米同學(xué)用如圖所示裝置探究物體的加速度與力的關(guān)系。下列操作中，是為了保證“細(xì)線下端懸掛鉤碼的重力可視為小車(chē)受到的合力”這一條件的是（）

A．實(shí)驗(yàn)前應(yīng)調(diào)節(jié)定滑輪高度，使定滑輪和小車(chē)間的細(xì)線與木板平行B．小車(chē)的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于鉤碼的質(zhì)量C．實(shí)驗(yàn)前應(yīng)將木板遠(yuǎn)離打點(diǎn)器的一端適當(dāng)墊高，以平衡摩擦力D．實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，后釋放小車(chē)【典例3】15.某物理學(xué)習(xí)小組利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證牛頓第二定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖3所示.在氣墊導(dǎo)軌上相隔一定距離安裝光電門(mén)1和2，滑塊上固定一遮光條和拉力傳感器，滑塊通過(guò)跨過(guò)定滑輪的細(xì)線與小桶（含細(xì)砂）相連，滑塊在細(xì)線的牽引下向左做加速運(yùn)動(dòng)。(1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法中正確的是_____________。A．在實(shí)驗(yàn)前，將氣墊導(dǎo)軌的一端墊高用于補(bǔ)償阻力B．在實(shí)驗(yàn)中，需要保證滑塊的質(zhì)量（含遮光條、拉力傳感器）遠(yuǎn)大于小桶（含細(xì)砂）的質(zhì)量C．兩光電門(mén)之間的距離盡量大一些，以減小實(shí)驗(yàn)誤差D．遮光條的寬度大一些有利于減小實(shí)驗(yàn)誤差(2)正確調(diào)試實(shí)驗(yàn)裝置后，合理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)得滑塊（含遮光條、拉力傳感器）的質(zhì)量為M，遮光條的寬度為d，兩個(gè)光電門(mén)之間的距離為l，遮光條通過(guò)光電門(mén)1、2的時(shí)間分別為Δt1,Δt2，拉力傳感器的示數(shù)為F，則該實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證的關(guān)系式是FM=成立（用(3)實(shí)驗(yàn)小組的成員又找來(lái)彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量了小桶（含細(xì)砂）的重力為G，他發(fā)現(xiàn)滑塊在向左做勻加速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，拉力傳感器的示數(shù)F總是小于G，其原因是?！镜淅?】如圖所示，小車(chē)通過(guò)細(xì)繩與鉤碼相連，遮光片固定在小車(chē)的最右端，光電門(mén)傳感器固定在長(zhǎng)木板上。利用該裝置可以完成多個(gè)力學(xué)實(shí)驗(yàn)。甲研究小組利用該裝置完成了“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)，乙研究小組利用該裝置完成了“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)，丙研究小組將長(zhǎng)木板放平，并把小車(chē)換成木塊，完成了“測(cè)定長(zhǎng)木板與木塊間動(dòng)摩擦因數(shù)”的實(shí)驗(yàn)。(1)甲研究小組用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光片的寬度，其示數(shù)如圖乙所示，則遮光片的寬度d=mm。(2)關(guān)于甲、乙兩研究小組的實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是______。A．甲小組實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要平衡摩擦力B．乙小組實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要平衡摩擦力C．甲小組實(shí)驗(yàn)時(shí)，要求鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量D．乙小組實(shí)驗(yàn)時(shí)，要求鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量(3)在實(shí)驗(yàn)操作完全正確的情況下，乙研究小組將小車(chē)從某一位置由靜止釋放，測(cè)出遮光片的寬度d和它通過(guò)光電門(mén)的擋光時(shí)間Δt，小車(chē)靜止時(shí)的位置到光電門(mén)的位移s，小車(chē)的質(zhì)量M，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F，則F與1Δt(4)丙研究小組測(cè)出小車(chē)靜止時(shí)遮光片的右端距光電門(mén)左端的位移s，由遮光片的寬度d和擋光時(shí)間Δt求出滑塊的速度v并算出v2，然后在坐標(biāo)紙上作出F?v2(5)丙研究小組在實(shí)驗(yàn)中測(cè)量位移s時(shí)未考慮遮光片的寬度d，動(dòng)摩擦因數(shù)μ的測(cè)量值真實(shí)值。（填“大于”“小于”“等于”）【典例5】某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下方案研究質(zhì)量一定時(shí)加速度與合外力的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。

（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要進(jìn)行的操作是___________。A．平衡摩擦力時(shí)應(yīng)不掛砂桶B．用天平測(cè)出砂和砂桶的質(zhì)量C．小車(chē)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、先接通電源，再釋放小車(chē)D．為減小誤差，實(shí)驗(yàn)中一定要保證砂和砂桶的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車(chē)（含滑輪）的質(zhì)量M（2）保持小車(chē)（含滑輪）的質(zhì)量不變，改變砂桶中砂的質(zhì)量、記錄多組傳感器的讀數(shù)F和對(duì)應(yīng)紙帶的加速度a的數(shù)值，繪制出如圖乙所示的a?F圖像，實(shí)驗(yàn)小組仔細(xì)分析圖像，得出了實(shí)驗(yàn)所用小車(chē)（含滑輪）的質(zhì)重為_(kāi)__________kg。

（3）該同學(xué)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)做出如圖乙所示的a?F圖線沒(méi)經(jīng)過(guò)原點(diǎn)，該同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)存在的問(wèn)題是___________重難點(diǎn)1：實(shí)驗(yàn)誤差分析1.實(shí)驗(yàn)原理不完善引起的誤差設(shè)小車(chē)和重物的質(zhì)量分別為M、m,細(xì)繩上的拉力大小為F，小車(chē)和重物的加速度大小均為a,對(duì)小車(chē)有F=Ma(下節(jié)結(jié)論)，對(duì)重物有mg-F=ma,由此可得,只有在<<M時(shí)，才有F≈mg.但在處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，我們認(rèn)為作用在小車(chē)上的合力大小F=mg,這就使得小車(chē)獲得的加速度a的理論值大于真實(shí)值,其差值,則m越大時(shí)，其差值也越大，因此這種設(shè)計(jì)方案會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)誤差，當(dāng)不能滿足M>>m時(shí)，圖線會(huì)彎曲,a-F圖像如圖所示。2.平衡摩擦力不準(zhǔn)造成的誤差實(shí)驗(yàn)中需要平衡摩擦力，若未平衡摩擦力或平衡摩擦力不當(dāng)就會(huì)造成誤差。(1)如出現(xiàn)圖中①直線.說(shuō)明平衡摩擦力過(guò)度.即拉力F=0時(shí),已經(jīng)產(chǎn)生了加速度.若出況圖中=2\*GB3②直線，說(shuō)明未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，因?yàn)槔Υ笥贔0時(shí)才產(chǎn)生加速度.(2)岀現(xiàn)圖乙中直線的原因分析如下（m表示小車(chē)的質(zhì)量）:平衡摩擦力后，小車(chē)在木板上的受力應(yīng)有F+mgsinθ-μmgcosθ=ma,其中F為細(xì)繩的拉力。θ為木板與水平面間的夾角。若未平衡摩擦力，則θ=0，上式可寫(xiě)為F-μmg=ma,可得a=,F一定，只有m小到一定程度，即大到一定程度，才有a＞0,產(chǎn)生加速度，說(shuō)明圖線②為未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足造成的。若平衡摩擦力過(guò)度，小車(chē)在木板上的受力應(yīng)有F+mgsinθ-μmgcosθ=ma，可得a=.F一定，當(dāng)時(shí)，可將上式整理得，說(shuō)明圖線①為平衡摩擦力過(guò)度造成的?！镜淅?】某實(shí)驗(yàn)小組用如圖1所示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。用托盤(pán)和砝碼的總重力充當(dāng)滑塊的合力，圖中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的頻率為50Hz。(1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是。（填選項(xiàng)前的字母）A．在如圖1所示的裝置中，調(diào)整墊塊的位置，在掛托盤(pán)（及砝碼）的情況下使滑塊恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)，以補(bǔ)償滑塊所受的阻力B．每次改變滑塊的質(zhì)量時(shí)，都需要重新補(bǔ)償滑塊所受的阻力C．本實(shí)驗(yàn)中托盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量m應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量MD．實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先釋放滑塊，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源(2)某次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，打出的一條清晰的紙帶如圖2所示，圖中A、B、C、D、E、F是計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間有4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出，甲同學(xué)只測(cè)量了AB、DF之間的距離，請(qǐng)根據(jù)紙帶上的數(shù)據(jù)推測(cè)，滑塊的加速度大小a=m/s2，打下點(diǎn)C時(shí)滑塊運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度大小vC=m/s。（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）(3)乙、丙兩位同學(xué)把所掛托盤(pán)和砝碼的總重力記為F，通過(guò)多次改變F的大小，得到多條打點(diǎn)的紙帶，利用紙帶求出不同F(xiàn)下對(duì)應(yīng)的滑塊的加速度大小a，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出a-F關(guān)系圖像如圖3中的①、②所示，下列說(shuō)法正確的是。（填選項(xiàng)前的字母）A．圖線①不過(guò)原點(diǎn)可能是沒(méi)有補(bǔ)償滑塊所受的阻力B．圖線②不過(guò)原點(diǎn)可能是在補(bǔ)償滑塊所受的阻力時(shí)長(zhǎng)木板的傾角過(guò)大C．兩條圖線的斜率均表示在實(shí)驗(yàn)中所用滑塊的質(zhì)量D．實(shí)驗(yàn)中，乙同學(xué)所用滑塊的質(zhì)量比丙同學(xué)的小【典例7】某實(shí)驗(yàn)小組做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖（a）所示。(1)為較準(zhǔn)確地完成實(shí)驗(yàn)，下列操作正確的是。A．實(shí)驗(yàn)通過(guò)力傳感器測(cè)量細(xì)線拉力，故不需要補(bǔ)償阻力B．調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳匚锏募?xì)線與長(zhǎng)木板保持平行C．為減小誤差，實(shí)驗(yàn)中探究力與小車(chē)加速度關(guān)系時(shí)一定要保證重物質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量D．實(shí)驗(yàn)時(shí)小車(chē)應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先接通電源再釋放小車(chē)(2)已知電源頻率為50Hz，實(shí)驗(yàn)中打出的某條紙帶如圖（b）所示，則重物下落的加速度a=m/s2（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）。(3)若保持重物和傳感器的總質(zhì)量m不變，在小車(chē)上放置砝碼改變小車(chē)質(zhì)量，測(cè)出小車(chē)和車(chē)上砝碼的總質(zhì)量M和對(duì)應(yīng)的加速度a，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別作出a?1M圖像與M?1a如圖（c）、（d）所示，則如圖（c）中實(shí)線所示的a?1(4)另一小組的同學(xué)采用如圖（e）所示裝置，兩個(gè)小組實(shí)驗(yàn)時(shí)使用的小車(chē)完全相同，力傳感器示數(shù)均為F，他們根據(jù)多組數(shù)據(jù)作出的a-F圖線分別如圖（f）中A、B所示，則圖（e）實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)應(yīng)的圖線是圖（f）中的（填“A”或“B”）?！镜淅?】某物理興趣小組用如圖甲所示裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。(1)關(guān)于本次實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是。A．平衡摩擦力時(shí)，需要在定滑輪上掛上槽碼B．細(xì)線必須與長(zhǎng)木板平行C．先釋放小車(chē)再接通電源D．若增大小車(chē)質(zhì)量，需要重新平衡摩擦力(2)在某次實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz。興趣小組通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到小車(chē)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的一條紙帶如乙圖所示，紙帶上每相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間都有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出。按時(shí)間順序取A、B、C、D、E五個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，用刻度尺量出相鄰點(diǎn)之間的距離是xAB=5.19cm，xAC=10.89cm，xAD=17.10cm，xAE=23.82cm。由此求得小車(chē)的加速度大小為m/s2（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）。(3)實(shí)驗(yàn)得到的理想a—F圖像應(yīng)是一條過(guò)原點(diǎn)的直線，但由于實(shí)驗(yàn)誤差影響，出現(xiàn)如圖丁所示的三種情況：圖線①產(chǎn)生原因是；圖線③產(chǎn)生原因是。(4)在保持槽碼質(zhì)量（槽碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量）不變的情況下，多次改變小車(chē)上砝碼的質(zhì)量，測(cè)得多組加速度a及對(duì)應(yīng)小車(chē)上砝碼的質(zhì)量m，作出1a?m圖像，如圖丙所示，若圖中直線的斜率為k，在縱軸上的截距為p，若滿足牛頓第二定律，則小車(chē)的質(zhì)量為（用p、一、單選題1．在“探究加速度a與力F、質(zhì)量m關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，某實(shí)驗(yàn)小組得到了四條a－F圖線，其中可能沒(méi)有平衡摩擦力的是（）A． B．C． D．2．某研究性學(xué)習(xí)小組利用圖1所示裝置測(cè)定滑塊加速運(yùn)動(dòng)時(shí)與平直長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)．將長(zhǎng)木板固定在水平桌面上，其右端安裝定滑輪，左端固定位移傳感器；總質(zhì)量為M的滑塊（含拉力傳感器）在長(zhǎng)木板上緊靠位移傳感器放置，拉力傳感器通過(guò)細(xì)繩跨過(guò)定滑輪與質(zhì)量為m的重物連接．由靜止釋放滑塊，記錄拉力傳感器和位移傳感器的數(shù)據(jù)，用計(jì)算機(jī)擬合得到滑塊位移x隨時(shí)間t變化的圖像如圖2所示，該圖線的函數(shù)表達(dá)式是x=1.19t2m．滑塊的加速度為a，拉力傳感器示數(shù)為F，滑塊加速運(yùn)動(dòng)時(shí)與平直長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μA．本實(shí)驗(yàn)不需要調(diào)節(jié)細(xì)繩與長(zhǎng)木板平行B．滑塊加速度a的大小為0.60C．滑塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=D．本實(shí)驗(yàn)中不需要滿足滑塊質(zhì)量遠(yuǎn)大于重物質(zhì)量3．如圖所示是小剛同學(xué)利用教材提供的方案進(jìn)行“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)，正要打開(kāi)夾子時(shí)的情況，小強(qiáng)同學(xué)指出實(shí)驗(yàn)存在下列幾處錯(cuò)誤，其中不正確的是（）A．該實(shí)驗(yàn)前沒(méi)有平衡摩擦力B．拉小車(chē)的細(xì)線應(yīng)平行桌面C．實(shí)驗(yàn)電源應(yīng)為交流電源D．小車(chē)應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器且打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)距左端較近二、實(shí)驗(yàn)題4．某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)利用牛頓第二定律測(cè)量小車(chē)質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。其中，M為帶滑輪的小車(chē)質(zhì)量，m為砂和砂桶的質(zhì)量，力傳感器可以測(cè)出輕繩的拉力大小，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接電源頻率為50Hz(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種每隔s打一次點(diǎn)，通過(guò)打點(diǎn)記錄做直線運(yùn)動(dòng)的物體位置的儀器。(2)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，一定要進(jìn)行的操作是A．將帶滑輪的長(zhǎng)木板右端適當(dāng)墊高，以平衡摩擦力B．用天平測(cè)出砂和砂桶的質(zhì)量mC．小車(chē)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先接通電源，再釋放小車(chē)，打出一條紙帶，同時(shí)記錄力傳感器的示數(shù)D．為了減小誤差，實(shí)驗(yàn)中一定要保證砂和砂桶的質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量M(3)該同學(xué)正確操作實(shí)驗(yàn)后，通過(guò)對(duì)紙帶分析測(cè)出了小車(chē)的加速度為1.42m/s2，力傳感器的示數(shù)為0.15N，則小車(chē)的質(zhì)量為5．利用手機(jī)內(nèi)置加速度傳感器可實(shí)時(shí)顯示手機(jī)加速度的數(shù)值。小明通過(guò)智能手機(jī)探究加速度與合外力的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間。（1）輕彈簧上端固定，下端與手機(jī)相連接，手機(jī)下端通過(guò)細(xì)繩懸掛小桶；（2）開(kāi)始時(shí)，小桶裝有砝碼，整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)；（3）突然剪斷細(xì)繩，通過(guò)手機(jī)軟件記錄豎直方向加速度a隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示，剪斷細(xì)繩瞬間手機(jī)的加速度對(duì)應(yīng)圖中的（選填“A”“B”或“C”）點(diǎn)；（4）剪斷細(xì)繩瞬間手機(jī)受到的合力大小F等于；A．砝碼的重力大小

B．小桶和砝碼的重力大小C．手機(jī)的重力大小

D．彈簧對(duì)手機(jī)的拉力大小（5）改變小桶中砝碼質(zhì)量，重復(fù)步驟（3），獲得多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并繪制a—F圖像如圖丙所示，由圖可得結(jié)論：在誤差允許的范圍內(nèi)，；（6）如圖丁所示，某同學(xué)在處理數(shù)據(jù)時(shí)，以手機(jī)豎直方向的加速度a為縱坐標(biāo)，砝碼質(zhì)量m為橫坐標(biāo)，繪制a—m圖像，獲得一條斜率為k，截距為b的直線，則可推算出手機(jī)的質(zhì)量為（選用k、b、g表示）。6．某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)在“探究加速度與力和質(zhì)量關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，使用了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置。(1)實(shí)驗(yàn)中，為了可以將細(xì)線對(duì)小車(chē)的拉力看成是小車(chē)所受的合外力，某同學(xué)用小木塊將長(zhǎng)木板無(wú)滑輪的一端墊高，把裝有紙帶的小車(chē)放在木板上，在（選填“掛”或“不掛”）盤(pán)和砝碼并且計(jì)時(shí)器（選填“接通電源”或“不接通電源”）的情況下，輕推一下小車(chē)，若小車(chē)拖著紙帶做勻速運(yùn)動(dòng)，表明已經(jīng)平衡摩擦力。(2)圖2是某次實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為0.02s，則小車(chē)的加速度a=m/s2（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）。

(3)在探究加速度與力的關(guān)系時(shí)，乙同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的a-F圖像如圖3所示。發(fā)現(xiàn)該圖線不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)且BC段明顯偏離直線，分析其產(chǎn)生的原因，下列說(shuō)法中正確的是_______A．圖線不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)可能是因?yàn)槠胶饽Σ亮Σ蛔鉈．圖線不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)可能是因?yàn)槠胶饽Σ亮^(guò)度C．圖線BC段彎曲是因?yàn)槲幢ＷC砝碼和盤(pán)的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量D．根據(jù)BC段彎曲曲線可知，若逐漸增加盤(pán)和砝碼總質(zhì)量，小車(chē)的加速度將逐漸增大到無(wú)窮大(4)另一位同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中得到了圖中的曲線OQ，于是他利用最初的幾組數(shù)據(jù)擬合了一條直線OP，如圖4所示，與縱軸平行的直線和這兩條圖線以及橫軸的交點(diǎn)分別為Q、P、N。此時(shí)，小車(chē)質(zhì)量為M，盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量為m，他猜想：PNQN=7．某同學(xué)用氣墊導(dǎo)軌做探究加速度與合外力關(guān)系的實(shí)驗(yàn)。裝置如圖1所示，氣墊導(dǎo)軌上相隔一定距離的兩處裝有光電門(mén)1、2，兩光電門(mén)間的距離為L(zhǎng)，滑塊上固定一遮光條，遮光條和滑塊的總質(zhì)量為M，滑塊通過(guò)光電門(mén)時(shí)，與光電門(mén)連接的數(shù)字計(jì)時(shí)器會(huì)記錄遮光條的遮光時(shí)間。(1)實(shí)驗(yàn)前，接通氣源，將滑塊置于氣墊導(dǎo)軌上（不掛砂桶），輕推滑塊，若數(shù)字計(jì)時(shí)器顯示滑塊通過(guò)光電門(mén)1時(shí)遮光條的遮光時(shí)間比通過(guò)光電門(mén)2時(shí)遮光條的遮光時(shí)間長(zhǎng)，則要將氣墊導(dǎo)軌右側(cè)適當(dāng)（填“調(diào)低”或“調(diào)高”），直至遮光時(shí)間相等。(2)用螺旋測(cè)微器測(cè)遮光條的寬度d，測(cè)量結(jié)果如圖2所示，則d=cm。(3)按圖1安裝好裝置，按正確操作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，若滑塊通過(guò)光電門(mén)1時(shí)遮光條的遮光時(shí)間為t1，通過(guò)光電門(mén)2時(shí)遮光條的遮光時(shí)間為t2，則滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度大小a=(4)實(shí)驗(yàn)（填“需要”或“不需要”）滿足砂和砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于M，若實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)動(dòng)滑輪兩邊的細(xì)線不豎直，對(duì)拉力的測(cè)量（填“有”或“沒(méi)有”）影響。8．圖甲為某同學(xué)做“探究加速度與物體受力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)裝置。(1)實(shí)驗(yàn)的五個(gè)步驟如下：A．將紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器并將紙帶的一端固定在小車(chē)上；B．把細(xì)線的一端固定在小車(chē)上，另一端繞過(guò)定滑輪與砂桶相連；C．墊高長(zhǎng)木板的一端，調(diào)節(jié)斜面傾角大小，使小車(chē)前端不掛砂桶且沒(méi)有拉力作用時(shí)，小車(chē)勻速下滑；D．接通電源后釋放小車(chē)，小車(chē)在細(xì)線拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng)，測(cè)出砂桶（包括砂）的重力mg，以此重力的大小作為細(xì)線對(duì)小車(chē)的拉力F的大小，利用紙帶測(cè)量出小車(chē)的加速度a；E．更換紙帶，改變砂桶內(nèi)砂的質(zhì)量，重復(fù)步驟D的操作。按照實(shí)驗(yàn)原理，這五個(gè)步驟的先后順序應(yīng)該為：。（將序號(hào)排序）(2)為使砂和砂桶的總重力約等于小車(chē)所