人教版高中物理舉一反三-必修一4.2實(shí)驗(yàn)：探究加速度和力、質(zhì)量之間的關(guān)系（學(xué)生版）

4.2實(shí)驗(yàn)：探究加速度和力、質(zhì)量之間的關(guān)系原卷版目錄TOC\o"1-1"\h\u一、【探究加速度和力、質(zhì)量之間的關(guān)系知識(shí)點(diǎn)梳理】 1二、【驗(yàn)證牛頓第二定律的其他方法知識(shí)點(diǎn)梳理】 11【探究加速度和力、質(zhì)量之間的關(guān)系知識(shí)點(diǎn)梳理】實(shí)驗(yàn)思路1.探究方法——控制變量法(1)控制小車(chē)的質(zhì)量M(包括車(chē)上砝碼)不變，研究加速度與合外力的關(guān)系。(2)控制力F不變，改變小車(chē)的質(zhì)量M，研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系。2.要測(cè)量的物理量(1)小車(chē)的質(zhì)量M(包括車(chē)上砝碼)——用天平測(cè)出。(2)小車(chē)受的拉力F——用天平測(cè)出槽碼的質(zhì)量m，由F=mg近似算出。(3)小車(chē)的加速度a——①通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶測(cè)算出。②測(cè)出兩個(gè)做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的物體在相同時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移x1、x2，由a=2xt2，可得位移之比就等于加速度之比，即x1實(shí)驗(yàn)步驟1.測(cè)量質(zhì)量：用天平測(cè)出小車(chē)和槽碼的質(zhì)量，并把數(shù)據(jù)記錄下來(lái)。2.安裝器材：按實(shí)驗(yàn)裝置圖將實(shí)驗(yàn)器材安裝好(小車(chē)上不系細(xì)線)。3.阻力補(bǔ)償：在長(zhǎng)木板無(wú)滑輪的一端下面墊一薄木板，調(diào)節(jié)薄木板的位置，直到小車(chē)拖動(dòng)紙帶沿木板勻速下滑。4.具體操作：將小車(chē)停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，掛上槽碼，接通電源后放開(kāi)小車(chē)打出紙帶，取下紙帶并在紙帶上標(biāo)上號(hào)碼以及此時(shí)小車(chē)的質(zhì)量M及槽碼的質(zhì)量m。5.改變小車(chē)受力(保持小車(chē)的質(zhì)量不變)(1)通過(guò)改變槽碼的個(gè)數(shù)，改變槽碼的總質(zhì)量(總質(zhì)量仍遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量)，來(lái)改變小車(chē)所受的拉力。(2)重復(fù)步驟4，多做幾次實(shí)驗(yàn)。6.改變小車(chē)質(zhì)量(保持小車(chē)受到的拉力不變)(1)通過(guò)增減小車(chē)上的砝碼改變小車(chē)的質(zhì)量。(2)重復(fù)步驟4，多做幾次實(shí)驗(yàn)。數(shù)據(jù)分析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(mǎn)足：(1)M一定時(shí)，a1a2=F1F2；(2)F2.圖像法(1)加速度與力的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析：甲以加速度a為縱軸，以力F為橫軸，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)描點(diǎn)，作出a-F圖像，如圖甲所示。a-F圖像是一條通過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，則可得出結(jié)論：在誤差允許的范圍內(nèi)，質(zhì)量M不變時(shí)，加速度a與力F成正比。(2)加速度與質(zhì)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析：以加速度a為縱軸，以質(zhì)量M為橫軸，作出a-M圖像，如圖乙所示，由于圖像為曲線，判斷a與M是否成反比關(guān)系較難。若a與M成反比，則a與1M成正比，我們采用“化曲為直”的方法，以加速度a為縱軸，以1M為橫軸，作出a-1M圖像，如圖丙所示，圖像是一條通過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，則可得出結(jié)論：在誤差允許的范圍內(nèi)，力F不變時(shí)，加速度a乙丙實(shí)驗(yàn)誤差分析與注意事項(xiàng)?1.誤差分析（本實(shí)驗(yàn)涉及的誤差有系統(tǒng)誤差和偶然誤差。）(1)系統(tǒng)誤差：本實(shí)驗(yàn)用槽碼的重力代替小車(chē)受到的拉力，而實(shí)際上小車(chē)所受的拉力要小于槽碼的重力。當(dāng)槽碼的質(zhì)量小于小車(chē)的質(zhì)量時(shí)，槽碼的質(zhì)量越接近于小車(chē)的質(zhì)量，誤差越大；槽碼的質(zhì)量越小于小車(chē)的質(zhì)量，誤差就越小。因此，滿(mǎn)足槽碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量的目的就是減小因?qū)嶒?yàn)原理不完善而引起的誤差。(2)偶然誤差：阻力補(bǔ)償不準(zhǔn)確、質(zhì)量測(cè)量不準(zhǔn)確、計(jì)數(shù)點(diǎn)間距測(cè)量不準(zhǔn)確、紙帶和細(xì)線不嚴(yán)格與木板平行都會(huì)引起誤差。2.三種常見(jiàn)的誤差情況(1)圖線①的上部發(fā)生了彎曲，是因?yàn)楫?dāng)小車(chē)所受拉力F較大時(shí)，不滿(mǎn)足“重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的總質(zhì)量”的條件。(2)圖線②與a軸有交點(diǎn)，說(shuō)明拉力F=0(不掛重物)時(shí)，小車(chē)就具有了加速度，這是進(jìn)行阻力補(bǔ)償時(shí)，長(zhǎng)木板的傾角過(guò)大造成的。(3)圖線③與F軸有交點(diǎn)，說(shuō)明只有當(dāng)F增大到某一定值時(shí)，小車(chē)才獲得加速度，這是沒(méi)有進(jìn)行阻力補(bǔ)償或阻力補(bǔ)償不足造成的。3.實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)(1)阻力補(bǔ)償：不要掛槽碼，但小車(chē)要連著紙帶；整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，進(jìn)行了阻力補(bǔ)償后，不管以后是改變槽碼的個(gè)數(shù)還是改變小車(chē)的質(zhì)量，都不需要重新進(jìn)行阻力補(bǔ)償。(2)實(shí)驗(yàn)條件：實(shí)驗(yàn)中要使小車(chē)的質(zhì)量遠(yuǎn)大于槽碼的質(zhì)量。只有如此，槽碼的重力才可視為小車(chē)受到的拉力。(3)一先一后一按?。焊淖兝蛐≤?chē)質(zhì)量后，每次開(kāi)始時(shí)小車(chē)應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并應(yīng)先接通電源，后放開(kāi)小車(chē)，且應(yīng)在小車(chē)到達(dá)滑輪前按住小車(chē)。(4)作圖像：作圖時(shí)兩坐標(biāo)軸標(biāo)度比例要適當(dāng)，這樣描點(diǎn)時(shí)，點(diǎn)間距不至于過(guò)密，誤差會(huì)小些。要通過(guò)盡可能多的點(diǎn)作圖線，不在圖線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能均勻分布在圖線兩側(cè)，離圖線較遠(yuǎn)的點(diǎn)應(yīng)舍去?！咎骄考铀俣群土?、質(zhì)量之間的關(guān)系舉一反三練習(xí)】1．某興趣小組“探究小車(chē)加速度與合外力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如下圖。A為小車(chē)（質(zhì)量為M），B為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，C為裝有沙的沙桶（沙和沙桶的總質(zhì)量為m），D為一端帶有定滑輪的長(zhǎng)木板，電源頻率為50Hz。

（1）下列實(shí)驗(yàn)操作中，正確的是。A．調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳≤?chē)的細(xì)繩與長(zhǎng)木板保持平行B．每次實(shí)驗(yàn)，都要先放開(kāi)小車(chē)，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器C．平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將沙桶用細(xì)繩通過(guò)定滑輪系在小車(chē)上D．改變小車(chē)的質(zhì)量時(shí)，需要重新平衡摩擦力（2）為使細(xì)繩對(duì)小車(chē)的拉力F近似等于沙和沙桶的總重力，需滿(mǎn)足的條件是。（3）下圖為實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶的一部分，從比較清晰的點(diǎn)跡起，在紙帶上標(biāo)出了連續(xù)的5個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E，相鄰2個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有標(biāo)出，測(cè)出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到A點(diǎn)之間的距離。則此次實(shí)驗(yàn)中小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度大小。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

（4）陳同學(xué)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)作出的圖線如圖（a）所示，他實(shí)驗(yàn)中可能存在的問(wèn)題是；李同學(xué)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)作出的圖線如圖（b）所示，圖像末端發(fā)生彎曲的原因是。

（5）胡同學(xué)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案，采用下圖的實(shí)驗(yàn)裝置探究“小車(chē)加速度與合外力的關(guān)系”時(shí)，是否需要平衡摩擦力（選填“需要”或“不需要”）。

2．某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示的裝置，探究在質(zhì)量不變的情況下加速度與合外力的關(guān)系（已平衡摩擦力）。小車(chē)上放有n個(gè)砝碼，小車(chē)與砝碼的總質(zhì)量為M，小桶質(zhì)量為m0。每次從小車(chē)中取出一個(gè)砝碼放入小桶中，將小桶和桶內(nèi)砝碼的總重力視為合外力F，對(duì)應(yīng)的加速度a則從打下的紙帶中計(jì)算得出。多次改變合外力F的大小，計(jì)算相應(yīng)的加速度。實(shí)驗(yàn)中，桶內(nèi)的砝碼取自小車(chē)中，故系統(tǒng)的總質(zhì)量不變。以合外力F為橫軸、加速度a為縱軸，畫(huà)出a-F圖像，圖像是一條過(guò)原點(diǎn)的直線。

（1）a-F圖像斜率的物理意義是（填正確答案標(biāo)號(hào)）A．

B．

C．M

D．（2）實(shí)驗(yàn)中，你認(rèn)為把小桶和桶內(nèi)砝碼的總重力當(dāng)作合外力F是（填“合理”或“不合理”）的。（3）實(shí)驗(yàn)中，（填“需要”或“不需要”）滿(mǎn)足“小車(chē)和車(chē)上砝碼總質(zhì)量”遠(yuǎn)大于“小桶和桶內(nèi)砝碼總質(zhì)量”的實(shí)驗(yàn)條件。3．某同學(xué)利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，運(yùn)用牛頓第二定律測(cè)量滑塊的質(zhì)量M，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案：A．懸掛一質(zhì)量為的鉤碼，調(diào)整長(zhǎng)木板的傾角，直至輕推滑塊后，滑塊沿長(zhǎng)木板向下做勻速直線運(yùn)動(dòng)；B．保持長(zhǎng)木板的傾角不變，取下細(xì)繩和鉤碼，接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，然后讓滑塊沿長(zhǎng)木板滑下，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶如圖乙所示，圖中相鄰兩點(diǎn)之間均有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接頻率為50Hz的交流電源。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（計(jì)算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字）（1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打下C點(diǎn)時(shí)滑塊的速度m/s；滑塊做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度。（2）根據(jù)牛頓第二定律，滑塊質(zhì)量應(yīng)為g（當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣热。?．利用如圖所示裝置做“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)。

①除了圖中所給的器材以及交流電源和導(dǎo)線外，在下列器材中，還必須使用的兩種器材是。A．秒表B．天平（含砝碼）C．彈簧測(cè)力計(jì)D．刻度尺②實(shí)驗(yàn)平衡摩擦力時(shí)。按圖把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，先不掛重物，將小車(chē)放在木板上，后面固定一條紙帶，紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。用墊塊把木板一端墊高，接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，讓小車(chē)以一定初速度沿木板向下運(yùn)動(dòng)，并不斷調(diào)節(jié)木板的傾斜度，直到小車(chē)拖動(dòng)紙帶沿木板做運(yùn)動(dòng)。③甲同學(xué)利用v-t圖像求出每條紙帶對(duì)應(yīng)的加速度。他在處理其中一條紙帶時(shí)，求出每個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度，并將各點(diǎn)的速度都標(biāo)在了如圖所示的坐標(biāo)系中、請(qǐng)?jiān)谧鴺?biāo)系中作出小車(chē)運(yùn)動(dòng)的v-t圖像，并利用圖像求出小車(chē)此次運(yùn)動(dòng)的加速度a＝m/s2（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。

④乙同學(xué)在驗(yàn)證小車(chē)加速度a與所受拉力F的關(guān)系時(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的a-F圖像如圖甲所示。發(fā)現(xiàn)圖線不過(guò)原點(diǎn)，原因可能是。

A．木板一端墊得過(guò)高B．木板一端墊得過(guò)低C．盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量太大了D．盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量太小了⑤丙同學(xué)作出的a-F圖像如圖乙所示。發(fā)現(xiàn)圖線有一段是曲線，請(qǐng)幫他分析曲線彎曲的原因，并提出實(shí)驗(yàn)改進(jìn)意見(jiàn)。

5．某興趣小組在完成“探究物體加速度與所受合外力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)后，還想根據(jù)所學(xué)知識(shí)測(cè)出實(shí)驗(yàn)中所使用的小車(chē)質(zhì)量M。裝置圖如圖甲所示，其主要操作步驟如下：

（1）進(jìn)行阻力補(bǔ)償后，在繩上只掛一個(gè)鉤碼，其質(zhì)量為m0：（2）接通電源，釋放小車(chē)，打出紙帶，計(jì)算出其加速度；（3）保持繩子下端懸掛的鉤碼不變，在小車(chē)上放置不同數(shù)量的鉤碼，小車(chē)上鉤碼的個(gè)數(shù)記為n，重復(fù)實(shí)驗(yàn)操作（2）。已知小車(chē)的質(zhì)量沒(méi)有遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)中所有鉤碼的質(zhì)量均相等。

①圖乙所示為一次記錄小車(chē)運(yùn)動(dòng)情況的紙帶，每隔四個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，打點(diǎn)B時(shí)紙帶的速度為vB=m/s，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中紙帶的加速度為a=m/s2（結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）；②圖丙為加速度a的倒數(shù)和鉤碼個(gè)數(shù)n的圖像，已知圖像中直線斜率為k，縱軸截距為b，利用題中信息可得出重力加速度g=，小車(chē)的質(zhì)量M=（用k，b，m0表示）。6．在“探究加速度與力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置。在調(diào)節(jié)桌面水平后，利用力傳感器來(lái)測(cè)量細(xì)線拉力。

（1）實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備了如圖所示的器材和配套的電源、導(dǎo)線、天平。若要完成該實(shí)驗(yàn)，必需的實(shí)驗(yàn)器材還有。（2）為探究加速度與力的關(guān)系，下列實(shí)驗(yàn)操作中正確的是A．選用電火花計(jì)時(shí)器比選用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器實(shí)驗(yàn)誤差會(huì)更小B．實(shí)驗(yàn)中，長(zhǎng)木板必須保持水平C．實(shí)驗(yàn)中砂和砂桶質(zhì)量要遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量D．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，必須先接通電源再釋放小車(chē)

（3）該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中得到一條紙帶如圖乙所示，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接交流電的頻率為50Hz，則砂和砂桶下落的加速度大小為m/s2。F/N0.100.150.180.220.25a/（m·s?2）0.390.600.720.880.98（4）該同學(xué)多次改變砂的質(zhì)量，通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到多組數(shù)據(jù)，請(qǐng)根據(jù)表格所給的數(shù)據(jù)描點(diǎn)，在圖中規(guī)范作出圖像。

（5）通過(guò)觀察和分析圖像，可以得出小車(chē)的質(zhì)量為kg。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。7．某學(xué)習(xí)小組在探究小車(chē)加速度與力關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，小車(chē)總質(zhì)量用M、重物質(zhì)量用m表示。

（1）在該實(shí)驗(yàn)中，為便于測(cè)量合力的大小，（填“需要”或“不需要”）將軌道左端墊高進(jìn)行阻力補(bǔ)償，（填“需要”或“不需要”）滿(mǎn)足M遠(yuǎn)大于m的條件；（2）某次實(shí)驗(yàn)中，同學(xué)們?cè)谡_操作后得到了一條紙帶如下圖所示（相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間有一個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出），已知交流電源的頻率為f，則可以計(jì)算出本次實(shí)驗(yàn)中小車(chē)的加速度表達(dá)式為。

（3）實(shí)驗(yàn)中，力傳感器被不小心損壞，但身邊又沒(méi)有其他力傳感器可以替代，大家經(jīng)過(guò)討論后改變了實(shí)驗(yàn)方案：將力傳感器撤掉，仍使用該裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，以小車(chē)和重物組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，步驟如下：①墊高長(zhǎng)木板左端，直到小車(chē)在不掛重物時(shí)，勻速下滑；②測(cè)出重物的質(zhì)量m，利用紙帶計(jì)算出懸掛重物后小車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度a大??；③改變m，重復(fù)步驟②，得到多組m、a的數(shù)據(jù)；④以a為縱軸、m為橫軸作出的圖像，發(fā)現(xiàn)圖像為曲線，為了得到兩者的線性關(guān)系，同學(xué)們整理公式，發(fā)現(xiàn)以為縱軸，以（選填“”或“m”）為橫軸，便可得到線性圖像。若該線性圖像的斜率為k，縱截距為b，則小車(chē)的質(zhì)量（用字母k，b表示）。8．某同學(xué)“探究小球加速度與合外力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，他用無(wú)線力傳感器來(lái)測(cè)量繩子的拉力。他將無(wú)線力傳感器和小車(chē)固定在一起，將細(xì)繩的一端掛一小球，另一端系在傳感器的掛鉤上，調(diào)整細(xì)繩與木板平行。

（1）實(shí)驗(yàn)中打出的其中一條紙帶如下圖乙，由該紙帶可求得小球的加速度（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）

（2）本實(shí)驗(yàn)中，保持繩端所掛小球質(zhì)量不變，先按住小車(chē)，記下傳感器讀數(shù)為T(mén)；而后在小車(chē)上陸續(xù)放置鉤碼，讓小車(chē)運(yùn)動(dòng)，從而得到繩子的不同拉力大小F與小球相應(yīng)的加速度大小a，作出a-T-F圖像。則下面圖像中正確的是()A．

B．

C．

D．

（3）在保持小車(chē)及車(chē)中的砝碼質(zhì)量一定，探究加速度a與所受外力F的關(guān)系時(shí)，另一同學(xué)在軌道水平及傾斜兩種情況下分別做了實(shí)驗(yàn)得到了如圖丙所示的兩條平行的a-F圖線，根據(jù)圖線可求出小車(chē)與軌道之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=。（重力加速度大小g=10m/s2）

9．如圖1所示是研究小車(chē)加速度與力關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置，木板置于水平桌面上，一端系有砂桶的細(xì)繩通過(guò)滑輪與拉力傳感器相連，拉力傳感器可顯示所受拉力的大小，為帶滑輪小車(chē)的質(zhì)量，為砂和砂桶的總質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)時(shí)先不掛砂桶，將木板右端墊高，調(diào)整墊塊的左右位置，平衡摩擦力，然后掛上砂桶，改變桶中砂的質(zhì)量，多次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。完成下列問(wèn)題：

（1）實(shí)驗(yàn)中（填“需要”或“不需要”）滿(mǎn)足砂和砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量。（2）以拉力傳感器的示數(shù)為橫坐標(biāo)，小車(chē)的加速度為縱坐標(biāo)，畫(huà)出的圖像是一條過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，如圖2所示，則圖線的斜率（用表示）。（3）若某同學(xué)實(shí)驗(yàn)中加墊塊過(guò)高，采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的圖像可能是。A．

B．

C．

【驗(yàn)證牛頓第二定律的其他方法知識(shí)點(diǎn)梳理】1.利用彈簧測(cè)力計(jì)或力傳感器測(cè)量合外力的大小加速度可由紙帶上的點(diǎn)計(jì)算得出，合外力可由力傳感器或彈簧測(cè)力計(jì)直接或間接測(cè)出，從而判斷加速度a與合外力F的關(guān)系。此方案中不需要滿(mǎn)足m遠(yuǎn)小于M的條件。2.用氣墊導(dǎo)軌替代長(zhǎng)木板，利用光電門(mén)測(cè)加速度利用氣墊導(dǎo)軌替代長(zhǎng)木板做實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于滑塊與氣墊導(dǎo)軌之間的摩擦力極小，故不需要進(jìn)行阻力補(bǔ)償，實(shí)驗(yàn)裝置如圖。3.通過(guò)位移之比測(cè)量加速度之比將兩個(gè)相同的小車(chē)放在光滑水平板上，前端各系一條細(xì)線，線的另一端跨過(guò)定滑輪各掛一個(gè)小盤(pán)，盤(pán)中可放重物，如圖甲所示，使盤(pán)和重物的總質(zhì)量始終遠(yuǎn)小于小車(chē)與車(chē)中重物的總質(zhì)量，則盤(pán)和重物的總重力近似等于小車(chē)受到的拉力。?兩個(gè)小車(chē)后端各系一條細(xì)線，一起被一個(gè)夾子夾著使小車(chē)靜止，如圖乙所示，打開(kāi)夾子，兩個(gè)小車(chē)同時(shí)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，合上夾子，兩小車(chē)同時(shí)停下，用刻度尺測(cè)出兩個(gè)小車(chē)通過(guò)的位移，位移之比就等于它們的加速度之比?！掘?yàn)證牛頓第二定律的其他方法舉一反三練習(xí)】10．某實(shí)驗(yàn)小組用如圖所示裝置驗(yàn)證牛頓第二定律，水平軌道上安裝兩個(gè)光電門(mén)，兩個(gè)光電門(mén)中心距離為L(zhǎng)，小車(chē)上的擋光板寬度為d，小車(chē)上裝有力的傳感器，小車(chē)和力的傳感器總質(zhì)量為M，細(xì)線一端與力傳感器連接，另一端跨過(guò)滑輪掛上物塊。實(shí)驗(yàn)時(shí)，保持軌道水平，當(dāng)物塊質(zhì)量為m時(shí)，小車(chē)恰好勻速運(yùn)動(dòng)。

（1）該實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，（填“不需要”或“需要”）物塊質(zhì)量遠(yuǎn)小于車(chē)的質(zhì)量；（2）某次實(shí)驗(yàn)測(cè)得小車(chē)通過(guò)光電門(mén)1、2時(shí)，擋光時(shí)間分別為t1和t2，計(jì)算出小車(chē)的加速度a=（3）保持M不變，改變物塊質(zhì)量，得到多組力的傳感器示數(shù)F，通過(guò)計(jì)算求得各組加速度，描出a-F圖像，下列圖像可能正確的是()A．

B．

C．

D．

11．實(shí)驗(yàn)小組用如圖甲所示的裝置，既可以來(lái)測(cè)量物體的加速度，也可以驗(yàn)證牛頓第二定律。氣墊導(dǎo)軌與細(xì)線都水平，由氣墊導(dǎo)軌下端的刻度尺可以測(cè)出光電門(mén)1、2之間的距離L，遮光片通過(guò)光電門(mén)1、2的時(shí)間t1、t2可通過(guò)計(jì)數(shù)器分別讀出，同時(shí)計(jì)數(shù)器也測(cè)出滑塊從光電門(mén)1到光電門(mén)2的時(shí)間t，細(xì)線的拉力F可以通過(guò)槽碼上端的拉力傳感器讀出，遮光條和滑塊的總質(zhì)量為M，打開(kāi)氣墊導(dǎo)軌的氣源，讓滑塊在槽碼的重力作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，遮光條的寬度d由游標(biāo)卡尺來(lái)測(cè)量，示數(shù)如圖乙所示，回答下列問(wèn)題：（1）遮光片的寬度d=mm。（2）滑塊的加速度a=。（用t1、t2、t、d來(lái)表示）（3）驗(yàn)證牛頓第二定律的表達(dá)式為。（用F、t1、t2、t、d、M來(lái)表示）（4）驗(yàn)證牛頓第二定律的表達(dá)式為。（用F、t1、t2、L、d、M來(lái)表示）12．某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示的裝置來(lái)探究物體的加速度與質(zhì)量和力的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①測(cè)出滑塊的質(zhì)量（包括遮光條及配重片），所掛鉤碼質(zhì)量m，遮光片寬度；掛上鉤碼后，調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板的傾角，輕推滑塊后，使滑塊能沿長(zhǎng)木板向下做勻速運(yùn)動(dòng)。②取下輕繩和鉤碼，保持（1）中調(diào)節(jié)好的長(zhǎng)木板傾角不變，讓滑塊從長(zhǎng)木板頂端靜止下滑，由數(shù)字計(jì)時(shí)器（圖中末畫(huà)出）可讀出遮光條通過(guò)光電門(mén)1、2的時(shí)間分別為，通過(guò)兩光電門(mén)之間的時(shí)間；③更換器材后，使滑塊勻速下滑，再去掉鉤碼，使滑塊加速下滑，測(cè)得數(shù)據(jù)；重復(fù)試驗(yàn)，測(cè)得多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（1）在探究加速度與力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，若以縱坐標(biāo)為加速度，橫坐標(biāo)應(yīng)為()A．

B．

C．

D．（2）某次掛上鉤碼后，調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板傾角為時(shí)，滑塊可以勻速下滑，則滑塊與長(zhǎng)木板間動(dòng)摩擦因數(shù)為()A．

B．

C．

D．（3）要完成全部探究任務(wù)，步驟③中更換器材時(shí)，必要且正確的操作有()A．保持滑塊及配重片質(zhì)量不變，逐次增加鉤碼質(zhì)量，必須重新調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板傾角；B．保持滑塊及配重片質(zhì)量不變，逐次增加鉤碼質(zhì)量，不需要重新調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板傾角；C．保持鉤碼質(zhì)量不變，逐次增加滑塊上配重片質(zhì)量，必須重新調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板傾角；D．保持鉤碼質(zhì)量不變，逐次增加滑塊上配重片質(zhì)量，不需要重新調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板傾角；13．某同學(xué)用如圖甲、乙所示裝置來(lái)驗(yàn)證拉力一定時(shí)，物體的加速度與質(zhì)量成反比。左右等高的水平桌面上都有一端帶滑輪的長(zhǎng)木板，木板上都固定有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，質(zhì)量分別為和的兩個(gè)小滑塊通過(guò)一條細(xì)繩繞過(guò)各自長(zhǎng)木板上的定滑輪相連，動(dòng)滑輪下吊有沙桶，調(diào)整裝置使和在同一豎直平面內(nèi)，并使細(xì)線與長(zhǎng)木板平行，兩個(gè)小滑塊都與穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔的紙帶相連。（1）電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種能夠按照相同的時(shí)間間隔，在紙帶上連續(xù)打點(diǎn)的儀器。它的工作電壓為V。（2）關(guān)于本次實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是。（填序號(hào)）A．實(shí)驗(yàn)前平衡摩擦力需要去掉細(xì)線及動(dòng)滑輪，分別墊高長(zhǎng)木板一端B．實(shí)驗(yàn)前平衡摩擦力不需要去掉細(xì)線及動(dòng)滑輪，分別墊高長(zhǎng)木板一端C．實(shí)驗(yàn)中不需要滿(mǎn)足沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊質(zhì)量D．實(shí)驗(yàn)中需要滿(mǎn)足沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊質(zhì)量（3）連接細(xì)線，調(diào)整沙桶中沙子的質(zhì)量，接通兩個(gè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，然后從靜止釋放沙桶，同時(shí)得到對(duì)應(yīng)的兩條紙帶，紙帶上相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，實(shí)驗(yàn)時(shí)使用的交流電的頻率為，其中乙紙帶如圖丙所示，通過(guò)紙帶計(jì)算加速度大?。ūＡ羧挥行?shù)字）。（4）由于甲計(jì)時(shí)器中墨粉盤(pán)使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，紙帶上未能打出清晰點(diǎn)跡，無(wú)法直接求得加速度?，F(xiàn)已知兩小車(chē)質(zhì)量分別為。若結(jié)論成立，可知（保留三位有效數(shù)字）。14．某實(shí)驗(yàn)小組為了探究物體加速度與力、質(zhì)