高三物理实验复习—探究加速度与物体受力、物体质量的关系习题选编 含答案

5探究加速度与物体质量、物体受力的关系（高考物理力学实验）组卷老师：莫老师一．实验题（共50小题）1．某同学“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示．①打点计时器应接（填“交流”或“直流”）电源．②该同学为平衡摩擦力，适当增大靠近打点计时器一端木板与桌面的夹角，直至．③在平衡小车与桌面之间摩擦力后，打出了一条纸带如图乙所示．计时器打点的时间间隔为0.02s．从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离．该小车的加速度a=m/s2，打点计时器打下计数点3时小车的速度v3=m/s．（计算结果均保留三位有效数字）．2．在“验证牛顿运动定律”的实验中，采用如图1所示的实验装置．小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算出．①当M与m的大小关系满足时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力．②一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度，采用图象法处理数据．为了比较容易地检查出加速度a与质量M的关系，应该作a与的图象．③如图2所示为甲同学根据测量数据作出的a﹣F图线，说明实验存在的问题是．④小车带动纸带通过电火花计时器，打出的部分计数点如图3所示．每相邻两点间还有四点未画出来，电火花计时器使用的是220V、T=0.02s的交流电，求：电火花计时器打第2个计数点时，小车的速度v2=m/s，小车的加速度a= m/s2．（结果保留两位有效数字）3．如图甲所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置．他在气垫导轨上安装了一个光电门B，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，力传感器可直接测出绳中拉力，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放．气垫导轨摩擦阻力很小可忽略不计，由于遮光条的宽度很小，可认为遮光条通过光电门时速度不变．（1）该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示，则d=mm．（2）实验时，该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，将滑块从A位置由静止释放，测量遮光条到光电门的距离L，若要得到滑块的加速度，还需由数字计时器读出遮光条通过光电门B的；（3）下列不必要的一项实验要求是A．应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量B．应使A位置与光电门间的距离适当大些C．应将气垫导轨调节水平D．应使细线与气垫导轨平行（4）改变钩码质量，测出对应的力传感器的示数F，已知滑块总质量为M，用（2）问中已测物理量和已给物理量写出M和F间的关系表达式F=．4．如图1所示，一端带有定滑轮的长木板上固定有甲﹑乙两个光电门，与之相连的计时器可以显示带有遮光片的小车在其间的运动时间，与跨过定滑轮的轻质细绳相连的力传感器能显示挂钩处所受的拉力．不计空气阻力及一切摩擦．（1）先用游标卡尺测遮光片的宽度如图2所示，读出遮光片的宽度d= mm．．（2）在探究“合外力一定时，加速度与质量的关系”时，要使力传感器示数等于小车所受合外力，实验前必要的操作是；此实验是否需要满足小车质量远大于传感器、沙和沙桶总质量（是、否）．（3）实验时，先测出小车质量m，再让小车从靠近光电门甲处由静止开始运动，读出小车在两光电门之间的运动时间t，改变小车质量m，测得多组m﹑t的值，建立合适的坐标系，描点作出图线．下列能直观得出“合外力一定时，物体的加速度与质量成反比”的结论的图线是图3中的．5．某同学设计了一个探究小车的加速度a与小车所受拉力F及质量m关系的实验，图（a）为实验装置简图．（所用交变电流的频率为50Hz）①影响加速度的因素有合外力F和物体的质量．本实验采用的物理学研究方法是．②图（b）为某次实验得到的纸带，实验数据如图，图中相邻计数点之间还有4个点未画出，根据纸带可求出小车的加速度大小为m/s2．（保留两位有效数字）6．①探究小车加速度与外力、质量关系的实验装置如图（甲）所示．把带有滑轮的长木板左端垫高，在没有牵引的情况下让小车拖着纸带以一定的初速度沿木板运动，打点计时器在纸带打出一行小点，如果，就说明摩擦力和小车重力沿木板向下的分力平衡．②某同学在做验证机械能守恒定律的实验中，使用50Hz交变电流作电源，在打出的纸带上选择5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间还有4个点没有画出，他测量了C点到A点、和E点到C点的距离，如图（乙）所示．则打纸带上C点时物体的速度为m/s，重物的加速度为m/s2．（结果保留两位有效数字）7．在《探究加速度与力、质量的关系》实验中．请完成下列各实验步骤：（1）某组同学用如图（1）所示装置，来研究小车质量不变的情况下，小车的加速度与小车受到力的关系．这种研究方法叫法．A．首先要，目的是使小车受到合力就是细绳对小车的拉力．B．实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力．C．实验中，在满足塑料桶和砝码的总质量小车质量关系的前提下，塑料桶和砝码总重力才近似等于小车受到的合外力．D．实验中应先打开打点计时器的电源，然后再释放小车．E．改变砝码的个数，多次测量．（2）某组同学通过实验得出数据，并画出a﹣F图象如图（2）所示，那么该组同学实验中出现的问题是．（3）另一组同学想通过该装置研究塑料桶和砝码及小车组成的系统能量转化关系．已知塑料桶和砝码的总质量为m，小车的质量为M．实验中，他通过对纸带的分析和测量得出：当塑料桶及砝码由静止开始下降高度为h时，小车的瞬时速度为v，则该组同学要得到的能量转化关系式为．（用题目给出的物理量表达，忽略小车重力势能的变化）8．在“研究小车加速度与所受合外力的关系”实验中时，甲、乙两实验小组引进“位移传感器”、“力传感器”，分别用如图（a）、（b）所示的实验装置实验，重物通过细线跨过滑轮拉相同质量小车，位移传感器（B）随小车一起沿水平轨道运动，位移传感器（A）固定在轨道一端．在运动过程中位移传感器（B）发出信号，位移传感器（A）接收信号且显示小车运动的位移．甲组实验中把重物的重力作为拉力F，乙组直接用力传感器测得拉力F，改变重物的重力重复实验多次，记录多组数据，并画出a﹣F图象．（1）甲组实验把重物的重力作为拉力F的条件是．（2）图（c）中符合甲组同学做出的实验图象的是；符合乙组同学做出的实验图象的是．9．“探究物体质量不变时，加速度与物体受力的关系”的实验装置如图甲所示．①除实验装置图甲中显示的实验器材外，还缺少哪些器材；②在平衡小车与木板之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示．计时器打点的时间间隔为0.02s．从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离．该小车的加速度a=m/s2．（结果保留2位有效数字）③平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上．挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度．将砝码盘中砝码总重力mg视为合外力F，本次实验中，砝码盘中的砝码取自小车中，故系统的总质量不变．根据实验数据，并作出a﹣F图象，如图丙．请问：经检验该同学“平衡摩擦力”做得很精确，但作出的a﹣F图线仍不通过原点，主要原因是；本次实验中，是否应该满足M≫m这样的条件？（M表示小车总质量，m 表示砝码及砝码盘重物总质量）（填“是”或“否”）．10．要利用轨道、滑块（其前端固定有挡光窄片K）、托盘、砝码、轻滑轮、轻绳、光电计时器、米尺等器材测定滑块和轨道间的动摩擦因数μ，某同学设计了如图甲所示的装置，滑块和托盘上分别放有若干砝码，滑块质量为M，滑块上砝码总质量为m′，托盘和盘中砝码的总质量为m．轨道上A、B两点处放置有光电门（图中未画出）．实验中，重力加速度g取10m/s2．（1）用游标卡尺测量窄片K的宽度d，如图乙所示，则d=mm，用米尺测量轨道上A、B两点间的距离x，滑块在水平轨道上做匀加速直线运动，挡光窄光通过A、B两处光电门的挡光时间分别为t A、t B，根据运动学公式，可得计算滑块在轨道上加速运动的加速度的表达式为a=；（2）该同学通过改变托盘中的砝码数量，进行了多次实验，得到的多组数据如下：请根据表中数据在图丙中作出a﹣m图象．从数据或图象可知，a是m的一次函数，这是由于采取了下列哪一项措施．A．每次实验的M+m′都相等B．每次实验都保证M+m′远大于mC．每次实验都保证M+m′远小于m D．每次实验的m′+m都相等（3）根据a﹣m图象，可知μ=（请保留两位有效数字）．11．现要验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”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．（1）填入适当的公式或文字，完善以下实验步骤（不考虑摩擦力的影响）①让小车自斜面上方一固定点A l从静止开始下滑至斜面底端A2，记下所用的时间t．②用米尺测量A l与A2之间的距离s．则小车的加速度a=．③用米尺测量A1相对于A2的高度h．所受重力为mg，则小车所受的合外力F=．④改变，重复上述测量．⑤以h为横坐标，为缎坐标，根据实验数据作图．如能得到一条过原点的直线，则可以验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一规律．（2）在探究如何消除上述实验中摩擦阻力影响的过程中，某同学设计的方案是：①调节斜面倾角，使小车在斜面上匀速下滑．测量此时A1相对于斜面底端A2的高度h0．②进行（1）中的各项测量．③计算与作图时用（h﹣h0）代替h．对此方案有以下几种评论意见：A、方案正确可行．B、方案的理论依据正确，但利用所给的器材无法确定小车在斜面上是否做匀速运动．C、方案的理论依据有问题，小车所受摩擦力与斜面倾向有关．其中合理的意见是．12．如图1所示为“探究加速度与物体受力与质量的关系”实验装置图．图中A为小车，B为装有砝码的小桶，C为一端带有定滑轮的长木板，小车通过纸带与电火花打点计时器相连，计时器接50H Z交流电．小车的质量为m1，小桶（及砝码）的质量为m2．（1）下列说法正确的是．A．每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力B．实验时应先释放小车后接通电源C．本实验m2应远大于m1D．在用图象探究加速度与质量关系时，应作a﹣图象（2）实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，他测量得到的a ﹣F图象，可能是图2中的图线．（选填“甲”、“乙”、“丙”）13．在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示．（1）为了平衡小车与木板间的摩擦力，应适当抬高木板端（填“左”或“右”）．（2）在此实验中，要求钩码的质量小车的质量（填“远大于”或“远小于”）（3）若有一位同学按要求打出一条纸带，已知计时器的时间间隔为0.02s，每5个点取一个计数点，如图乙所示，则计数点12间的距离cm，计数点4的速度m/s，小车的加速度是m/s2．14．在探究“加速度与力、质量的关系”的活动中：（1）某同学在接通电源进行实验之前，将实验器材组装成如图1所示．请你指出该装置中两处错误或不妥之处：①；②．（2）改正实验装置后，该同学顺利地完成了实验．图2是他在实验中得到的一条纸带，图中相邻两计数点之间的时间间隔为0.1s，由图中的数据可算得小车的加速度a为m/s2．（图中数据单位均为cm）15．一同学在探究加速与合外力和质量的关系时，利用了如图甲所示的实验装置完成了实验探究，回答下列问题：（1）如图甲中保持长木板水平，下列操作必要的有．A．通过改变砂桶中砂的质量来改变牵引力大小B．本实验中不必满足砂与砂桶的总质量远小于小车的质量C．如果在小车与细绳之间加一力传感器，则仍需测出砂和砂桶的总质量D．实验时应先释放小车再接通电源（2）为了减小实验误差，可以将长木板的右端适当垫高以平衡摩擦力，则下列叙述正确的是．A．平衡摩擦力时，取下砂桶和纸带，改变斜面的倾角使小车在长木板上匀速下滑B．平衡摩擦力的目的是使细绳的拉力与摩擦力平衡C．平衡摩擦力后小车受到的合外力等细绳的拉力D．平衡摩擦力时将长木板的一端垫高，只要通过砂桶牵引小车匀速运动即可（3）如果某次操作得到的纸带如图乙，其中O、A、B、C为等时间间隔的计数点，打点计时器的打点周期为T=0.02s，则小车的加速度大小为（结果保留两位小数）．（4）该同学在长木板水平和倾斜两种情况下分别探究了加速度与合外力的关系，并将多次操作所得的实验数据描绘在了如图丙的坐标系中，则图线（填“A”或“B”）应为长木板倾斜情况的加速度与合外力的关系图线，由力象可得小车的质量为kg．16．某实验小组利用如图的实验装置来探究加速度与质量、合外力的关系，将右端带有轻小且光滑的定滑轮的长木板左端抬起固定在水平桌面上，并在长木板上合适的位置固定两光电门A和B．现将一带有遮光条的物块放在长木板上，并用轻质细绳跨过定滑轮连接一质量为m的钩码Q，然后将物块由静止释放，已知两光电门之间的距离为L，物块和遮光条的总质量为M，遮光条宽度为d（d远小于L），物块经过两光电门时的挡光时间分别为△t A、△t B．回答下列问题：（1）该小组的同学平衡摩擦力后，实验还需满足，物块受到的合外力才近似等于钩码的重力，物块在长木板上下滑时加速度a=（用d、L、△t A、△t B表示）．（2）实验前，该小组的同学已经平衡了摩擦力，则（填“可以”或“不可以”）用该装置验证物块与钩码Q组成的系统的机械能守恒，其原因为．17．为了探究物体的加速度与质量的关系时，某实验小组的同学设计了如图所示的实验装置，装置中有电磁打点计时器、纸带、带滑轮的长木板、垫块、小车和砝码（总质量用M表示）、砂和砂桶（总质量用m表示）、刻度尺等，请回答下列问题：（1）为了完成本实验，下列实验器材中必不可少的是．A．低压直流电源B．秒表C．天平（附砝码）D．低压交流电源（2）实验误差由偶然误差和系统误差，本实验中纸带与打点计时器、小车与长木板之间的摩擦和阻力对实验的影响属于系统误差．为了使实验结果更贴近结论，应尽量地减少摩擦阻力的影响，即按如图的方式将长木板的一端适当垫高，以平衡摩擦力时，取下沙桶并将纸带穿过打点计时器，使小车带动纸带在长木板上做运动．（3）探究小车的加速度与其质量的关系时，可以通过改变小车中砝码的个数来改变小车的质量．在完成本实验时，为了使沙桶的总重力近似地等于小车的牵引力，则沙桶的总质量与小车的总质量的关系应满足．（4）该实验小组的同学在某次测量时，得到了如图所示的纸带，其中A，B，C 为相邻的三个计数点，且相邻两计数点的打点频率为f，AB两点间的距离用x1表示，BC两点间的距离用x2表示，则该小车加速度的表达式a=，如果f=10Hz、x1=5.90cm、x2=6.46cm，则加速度的值应为a=m/s2（保留两位小数）．（5）在完成以上操作后，将得到的数据用图象进行处理，则小车的加速度的倒数关于小车的质量M的函数图象符合实际情况的是．18．某实验小组同学用如图1所示装置“探究物体加速度与力、质量的关系”。

第15讲探究加速度与物体受力、物体质量的关系（模拟精练+真题演练）1．（2023·湖南·统考模拟预测）某物理兴趣小组用如图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系。

（1）下面是实验操作步骤，请你整理出正确的操作顺序，从先到后依次是_________。

A ．抬高长木板一端平衡摩擦力，让小车做匀速直线运动；B ．接通电源后释放小车，使小车在细线的拉动下运动，测出槽码的重力mg 作为细线对小车的拉力F ，利用纸带测量出小车的加速度a ；C ．将纸带穿过打点计时器并将一端固定在小车上；D ．把细线的一端固定在小车上，另一端通过定滑轮与槽码相连；E ．更换纸带，通过改变槽码的个数改变小车所受的拉力，重复步骤B 的操作．（2）实验中打出的纸带如图乙所示，相邻计数点间的时间间隔为0.1s ，纸带上只测出了两组数据，图中长度单位为cm ，由此可以算出小车运动的加速度大小a=_________m/s 2。

（3）实验得到的理想a-F 图像应是一条过原点的直线，但由于实验误差影响，常出现如图丙所示的三种情况，图线①产生的原因是不满足槽码的总质量远_________（填“小于”或“大于”）小车的质量的条件；图线②产生的原因是平衡摩擦力时长木板的倾角过_________（填“小”或“大”）；图线③产生的原因是平衡摩擦力时长木板的倾角过_________（填“小”或“大”）。

【答案】CADBE2小于大小【详解】（1）[1]按照实验原理，题中五个步骤的先后顺序应该为CADBE ；（2）[2]由2x aT ∆=得22(7.11.1)10m 3aT --⨯=解得22m/s a =（3）[3]实验中认为槽码的总重力等于绳的拉力F ，则加速度mga M m=+当m M 时，图线是直线，所以图线①的上部弯曲的原因是当小车受拉力F 较大时，不满足槽码的总质量远小于小车的质量的条件；[4]图线②在a 轴的截距大于0，产生原因是平衡摩擦力时长木板的倾角过大，拉力0F =（即不挂槽码）时小车就具有了加速度；[5]图线③在F 轴的截距大于0，产生原因是平衡摩擦力时长木板的倾角过小，只有当拉力F 增加到一定值时，小车才获得加速度。

实验：探究加速度与力、质量的关系习题（附解析）实验：探究加速度与力、质量的关系一、选择题1．为了更直观地反映物体的加速度a 与物体质量m 的关系，往往用二者的关系图象表示出来，该关系图象应选 ( )A ．a －m 图象B ．m －a 图象C ．a －1m 图象 D.1m－a 图象[答案] C [解析] 在作用力相同的情况下，质量越大，速度的变化越慢，加速度越小，两者可能成反比，则用a －1m 图象更容易判断．2．如果a －1m图象是通过原点的一条直线，则说明 ( )A ．物体的加速度a 与质量m 成正比B ．物体的加速度a 与质量m 成反比C ．物体的质量m 与加速度a 成正比D ．物体的质量m 与加速度a 成反比 [答案] B[解析] a －1m 图象是通过原点的一条直线，则a 与1m 成正比，则加速度a 与质量m 成反比，A 项错误，B 项正确．物体的质量为定值，故C 、D 选项错误．3．在利用打点计时器和小车做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，下列说法中正确的是 ( )A ．平衡摩擦力时，应将砝码盘及盘内砝码通过定滑轮拴在小车上B ．连接砝码盘和小车的细绳应与长木板保持平行C ．平衡摩擦力后，长木板的位置不能移动D ．小车释放前应靠近打点计时器，且应先接通电源再释放小车[答案] BCD [解析] 本实验先平衡摩擦力而后再把悬挂小盘的细绳系在小车上，所以A 选项错误．4．在“验证牛顿第二定律”的实验中，在研究加速度a 与小车的质量M 的关系时，由于没有注意始终满足M ?m 的条件，结果得到的图象应是图中的 ( )[答案] D[解析] 在本实验中，小车的加速度a ＝F M ＝mg M ＋m ，则绳子的张力F ＝MmgM ＋m ，在研究加速度跟小车质量M 的关系时，保持m 不变，若横轴为1/(M ＋m )，则a －1/(M ＋m )图象应是过原点的直线，当满足M ?m 时，m 可以忽略不计，a ≈mgM ，a －1/M 图象还可以满足图象是过原点的直线；当小车的质量较小，不满足M ?m 时，斜率将变小，图象便发生弯曲．故选D.二、非选择题5．如图所示的是做探究牛顿第二定律实验中打出的一条纸带，相邻记数点的时间间隔为T ，间距x 1、x 2、x 3……x n 已测量出．(1)请写出三个不同的计算加速度的表达式．(2)甲、乙两同学用同一装置做实验，画出了各自的a －F 图象(如图所示)这两个同学在做实验时，采用的哪一个物理量不同？试比较其大小．[答案] (1)(x 2－x 1)/T 2 13T 2(x 4－x 1)19T 2[(x 6＋x 5＋x 4)－(x 3＋x 2＋x 1)] (2)两者所用的小车和砝码的总质量不同，且m 甲<="">[解析] 图象问题的分析要注意图象的截距及斜率的物理意义． (1)利用x 1、x 2两段，由Δx ＝aT 2得 a ＝(x 2－x 1)/T 2因为x 2－x 1＝aT 2，x 3－x 2＝aT 2，x 4－x 3＝aT 2，所以x 4－x 1＝3aT 2故a ＝13T 2(x 4－x 1)同理a ＝13T 2(x 5－x 2)＝13T 2(x 6－x 3)所以3a ＝13T 2[(x 4－x 1)＋(x 5－x 2)＋(x 6－x 3)]即a ＝19T2[(x 6＋x 5＋x 4)－(x 3＋x 2＋x 1)](2)在a －F 图象上，对应F 相同时，由图象可知a 甲>a 乙，F 相同时加速度与质量成反比，则m 甲<="" 甲6．某位同学利用气垫导轨装置做“探究加速度与物体所受力的关系”的实验中，记录(1)填好表格中的有关数据． (2)画出a －F 图象．(3)由图象得到什么结论？[答案] (1)(2)如图所示．(3)由图象是一条直线说明，加速度与物体所受的合外力成正比．7．在“验证牛顿运动定律”的实验中，采用如图所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M 表示，盘及盘中砝码的质量用m 表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算出．(1)当M 与m 的大小关系满足________时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力．(2)一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度，采用图象法处理数据．为了比较容易地检查出加速度a 与质量M 的关系，应该做a 与________的图象．(3)如图(a)，甲同学根据测量数据做出的a －F 图线，说明实验存在的问题是________．(4)乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a －F 图线，如图(b)所示，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同？[答案] (1)M ?m (2)1M(3)平衡摩擦力时木板倾角过大 (4)两小车及车上砝码的总质量不同[解析] (1)只有M 与m 满足M ?m 才能使绳对小车的拉力近似等于盘及盘中砝码的重力．(2)由于a ∝1M ，所以a －1M 图象应是一条过原点的直线，所以数据处理时，常作出a 与1M 的图象．(3)平衡摩擦力时木板倾角过大．(4)两小车及车上的砝码的总质量不同时，a －F 图象的斜率也就不同．8．(2009·潍坊模拟)为了探究加速度与力的关系，使用如图所示的气垫导轨装置进行实验．其中G 1、G 2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G 1、G 2光电门时，光束被遮挡的时间Δt 1、Δt 2都可以被测量并记录，滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M ，挡光片宽度为D ，光电门间距离为x ，牵引砝码的质量为m .回答下列问题：(1)实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气垫导轨水平，在不增加其他仪器的情况下，如何判定调节是否到位？答：____________________________________________________________________ ____ (2)若取M ＝0.4kg ，改变m 的值，进行多次实验，以下m 的取值不合适的一个是________． A ．m 1＝5g B ．m 2＝15g C ．m 3＝40g D ．m 4＝400g(3)在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，其中求得的加速度的表达式为：____________________________________________________________________ ____.(用Δt 1、Δt 2、D 、x 表示)[答案] (1)取下牵引砝码，M 放在任意位置都不动；或取下牵引砝码，轻推滑行器M ，数字计时器记录每一个光电门的光束被挡的时间Δt 都相等．(2)D (3)a ＝D Δt 22－D Δt 122x[解析] (1)如果气垫导轨水平，则不挂砝码时，M 应能在任意位置静止不动，或推动M 后能使M 匀速运动．(2)应满足M ?m ，故m 4＝400g 不合适．(3)由v 1＝D Δt 1，v 2＝D Δt 2，v 22－v 21＝2ax 可得：a ＝D Δt 22－D Δt 122x.9．如图(a )为实验中用打点计时器打出的一条较理想的纸带，纸带上A 、B 、C 、D 、E 、F 、G 为七个相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔是0.1s ，距离如图，单位是cm ，小车的加速度是________m/s 2，在验证质量一定时加速度a 和合外力F 的关系时，某学生根据实验数据作出了如图所示的a －F 图象，其原因是________．[答案] 1.60 平衡摩擦力过度 [解析] a 的计算利用逐差法． a ＝(x DE －x AB )＋(x EF －x BC )＋(x FG －x CD )9T 2＝(x DE ＋x EF ＋x FG )－(x AB ＋x BC ＋x CD )9T 2＝(x AG －x AD )－x AD 9T 2＝40.65－2×13.159×0.12×10－2 ＝1.60(m/s 2)．10．(2009·广东省实验中学模拟)现要验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”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．(1)填入适当的公式或文字，完善以下实验步骤(不考虑摩擦力的影响)：①让小车自斜面上方一固定点A 1从静止开始下滑至斜面底端A 2，记下所用的时间t . ②用米尺测量A 1与A 2之间的距离x ，则小车的加速度a ＝________.③用米尺测量A 1相对于A 2的高度h .设小车所受重力为mg ，则小车所受合外力F ＝________.④改变________，重复上述测量．⑤以h 为横坐标，1/t 2为纵坐标，根据实验数据作图．如能得到一条过原点的直线，则可以验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一规律．(2)在“验证牛顿第二定律”的实验中，实验装置如图甲所示，有一位同学通过实验测量作出了图乙中的A 图线．试分析①A 图线不通过坐标原点的原因是__________________________________________；②A 图线上部弯曲的原因是________________________________________________．[答案] (1)②2x t 2 ③mg hx④斜面倾角(或h 的数值)(2)①没有平衡摩擦力或平衡不够②未满足钩码质量m 远小于小车质量M[解析] (1)②由x ＝12at 2得：a ＝2xt 2③小车在斜面上受重力和支持力作用，其合力 F ＝mg sin α＝mg hx④改变小车所受外力来研究加速度与力的关系，改变受力又是通过改变斜面倾角或斜面高度h 来实现的．(2)①没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不够，②未满足拉车的钩码质量m 远小于小车质量M .11．如图甲所示，用水平力F 拉动物体在水平面上做加速直线运动，当改变拉力的大小时，物体运动的加速度a 也随之变化，a 和F 的关系如图乙所示，取g ＝10m/s 2.(1)根据图线所给的信息，求物体的质量及物体与水平面间的动摩擦因数． (2)若改用质量是原来2倍的同种材料的物体，请在图乙的坐标系上画出这种情况下的a －F 图线(要求写出作图的根据)．[答案] (1)0.20 (2)见解析[解析] (1)根据牛顿第二定律：F －μmg ＝ma ，所以a ＝1mF －μg .可见a －F 图象为一条直线，直线的斜度k ＝1m＝2.0kg －1，解得：物体的质量m ＝0.50kg 纵轴截距为－μg ＝－2.0m/s 2，解得物体与地面间的动摩擦因数μ＝0.20.(也可以用横轴截距求动摩擦因数：当F ＝1.0N 时，物体的加速度为零，物体所受阻力f ＝F ＝1.0N ，由F ＝μmg 解得物体与水平面的动摩擦因数μ＝fmg ＝0.20.用其他方法结果正确的同样可以)(2)当物体质量加倍时，物体的加速度a ＝12mF －μg ，直线斜率k ′＝12m＝1.0kg －1，纵轴的截距不变，作出如图所示的图线．。

3探究加速度与物体质量、物体受力的关系（高考物理力学实验）组卷老师：莫老师一．实验题（共50小题）1．本装置中要用到打点计时器，其中需要如图1电源的打点计时器是图2中的．在利用此装置“探究加速度a与力F和质量m的关系”时，实验中按规范操作打出的一条纸带的一部分如图3．已知打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上，A 点读数为cm，此次实验中打点计时器打下 A 点时小车的瞬时速度为m/s．（结果保留2位有效数字）2．某同学利用图甲所示装置，在沙桶（含沙）的总质量远小于小车的质量的条件下，通过改变小车的质量，探按小车加速度与其质量的关系．（1）为了平衡摩擦力，需将长木板的右端垫高，在（填“有”或“没有”）沙桶拖动的情况下，轻推一下小车，使小车能拖动穿过计时器的纸带做匀速直线运动．（2）某次实验打出的纸带如图乙所示，O为起点，A、B、C为三个相邻的计数点，每相邻两个计数点之间还有一个点未标出，A、B、C到O点的距离在图中已标出，所用交变电流的频率为f，则测得小车运动的加速度大小a=．（请用题干及图乙中的字母表示）3．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．（1）某同学根据实验数据画出了图乙所示a﹣F关系图象，则由该图象可得铝箱总质量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（填选项前的字母）．A．偏向纵轴B．偏向横轴C．斜率逐渐减小D．斜率不变．4．为验证物体所受合外力一定时，加速度与质量成反比，同学们设计了如图a 所示的装置来进行实验。

在自制的双层架子上固定带有刻度标记的水平木板，架子放在水平桌面上。