资料中包含下列文件，点击文件名可预览资料内容
还剩10页未读，
继续阅读
成套系列资料，整套一键下载
专题19 探究加速度与力、质量的关系-【热重难点】最新高考物理一轮复习热点重点难点夯练与提升
展开
这是一份专题19 探究加速度与力、质量的关系-【热重难点】最新高考物理一轮复习热点重点难点夯练与提升，文件包含专题19探究加速度与力质量的关系原卷版docx、专题19探究加速度与力质量的关系解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共32页， 欢迎下载使用。
【特训典例】
拉力替代法
1．物理小组的同学在实验室利用下图甲所示的装置来探究“在外力一定时，物体的加速度与其质量之间的关系”。已知当地的重力加速度为g。
（1）实验中，需要补偿阻力。在小车后面固定一条纸带，纸带穿过打点计时器，调节木板的倾斜度。接通打点计时器的电源，使小车在 （选填“挂”或“不挂”）砂桶时，打出的纸带上的点迹间隔相等，则说明补偿好阻力。
（2）保持砂和砂桶质量不变，改变小车上砝码的质量，如图乙所示是某次用打点计时器打下的一条纸带。已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，纸带上每两个相邻计数点之间还有4个打出的点未画出，根据纸带可求出小车运动时的加速度大小为 。（结果保留两位有效数字）
（3）小组同学根据多次实验数据，描绘出如图丙所示的（a表示小车加速度，M表示小车及砝码总质量）。已知实验中已经完全补偿了阻力的影响，发现图像不过原点，原因是 ，纵轴上的截距的物理意义是 （用题中所给的字母表示）。
【答案】 不挂 0.50 未满足小车和车上砝码总质量远大于砂和砂桶的质量
【详解】（1）[1]补偿阻力是利用小车沿斜面向下的分力等于小车受到的阻力，则接通打点计时器的电源，使小车在不挂砂桶时，打出的纸带上的点迹间隔相等，则说明补偿好阻力。
（2）[2]纸带上每两个相邻计数点之间还有4个打出的点未画出，可知相邻计数点的时间间隔为
根据逐差法可得小车运动时的加速度大小为
（3）[3][4]设砂和砂桶的质量为，以小车为对象，由牛顿第二定律可得以砂和砂桶为对象，由牛顿第二定律可得联立可得整理可得可知图像不过原点，原因是未满足小车和车上砝码总质量远大于砂和砂桶的质量；纵轴上的截距的物理意义是。
2．某同学用如图1所示的装置做“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”的实验，使槽码的质量不变以保持拉力不变，通过在小车内放置砝码改变小车的质量M，通过打点计时器打出的纸带计算小车的加速度a，已知打点计时器的频率为50 Hz。
（1）如图2所示是某次实验时得到的一条纸带，已知相邻两计数点间还有四个计时点未画出，可知打下2点时小车的速度大小为 m/s，小车的加速度大小为 。（保留2位有效数字）
（2）该同学通过改变小车的质量，根据多组数据作出了如图3所示的图像，该图像不过坐标原点的原因可能是 。
（3）该同学在小车上固定一竖直薄板，欲探究空气阻力与速度的关系，一次实验中得到了小车速度v与时间t的图像如图4所示，可以得出的结论是 。
【答案】 0.40 0.40 未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足 空气阻力的大小随速度的增大而增大
【详解】（1）[1][2]相邻两计数点间还有四个计时点未画出，所以打点时间周期为根据做匀变速直线运动的物体中间时刻的速度等于该段时间内的平均速度可知，打下2点时小车的速度大小为
结合逐差法可知小车的加速度大小为
（2）[3]根据图3可知小车的质量较大时，加速度为零，说明实验中未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足。
（3）[4]根据图线的斜率表示加速度可知，小车的加速度逐渐减小，说明小车所受空气阻力逐渐增大，即空气阻力的大小随速度的增大而增大。
3．某同学用如图甲所示装置做“探究物体的加速度跟力的关系”的实验。
（1）实验时保持小车的质量不变，为了能使钩码所受的重力近似作为小车受到的合力，钩码质量m和小车质量M选取以下哪一组更好 。
A．M=200g，m=10g、15g、20g、25g、30g、35g
B．M=200g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
C．M=400g，m=10g、15g、20g、25g、30g、35g
D．M=400g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
（2）按正确的实验操作，打出的一条纸带如图乙所示，纸带上A、B、C、D、E为计数点，相邻两计数点间还有一个计时点，打点计时器所用交流电频率为50Hz，则小车做匀加速直线运动的加速度a= m/s2（结果保留二位有效数字）；如果当时电网中交变电流的频率>50Hz，但当时该同学并不知道，那么测得的加速度值比真实值 （填“偏大”或“偏小”）。
（3）若不断增大钩码质量进行实验，得到的的关系如图丙所示，由图可见F较大时图线发生明显弯曲，如果已知小车质量为M，某次对应钩码质量为m，重力加速度为g，则图中a2表达式应为 （用M、m和g表示）。
【答案】 C 3.9 偏小
【详解】（1）[1]重物加速下滑，处于失重状态，其对细线的拉力小于重力，设拉力为T，根据牛顿第二定律得，对重物对小车解得故当M＞＞m时，有T≈mg故选C。
（2）[2][3]根据△x=aT2可得xCE-xAC=a（2T）2小车运动的加速度为
如果当时电网中交变电流的频率>50Hz，则实际打点周期变小，则测得的加速度值比真实值偏小。
（3）[4]偏离直线后，把砝码以及小车看成一个整体，根据牛顿第二定律求出
拉力直测法
4．某实验小组利用如图甲所示的实验装置探究加速度与力的关系。甲图中小车A的质量为M，连接在小车后的纸带穿过电火花计时器，它们均置于已平衡摩擦力的一端带有定滑轮的足够长的木板上，钩码B的质量为m，C为力传感器（与计算机连接可以直接读数）。实验时改变B的质量，记下力传感器的对应读数F，不计绳与滑轮的摩擦。
（1）在实验过程中， （选填“需要”或“不需要”）满足“小车A的质量M远大于钩码B的质量m”这一条件。
（2）该同学在实验中得到如图乙所示的一条纸带（两计数点间还有四个点没有画出），已知打点计时器采用的是频率为的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为 （结果保留两位有效数字）。
（3）该同学以力传感器的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出的图像是一条直线，如图丙所示，图线与横坐标轴的夹角为，求得图线的斜率为k，则小车的质量为 。
A． B． C． D．
【答案】 不需要 0.51 C
【详解】（1）[1]拉力传感器可以直接测量出小车受到了拉力，不需要满足“小车A的质量M远大于钩码B的质量m”这一条件。
（2）[2]相邻计数点时间间隔为小车加速度为
（3）[3]根据牛顿第二定律得则小车质量为如果坐标轴的标度选择不同，则图线与横坐标轴的夹角也不同，故图线的斜率不能用表示。故选C。
5．在探究加速度a与物体所受合力F关系的实验中，如图甲所示为实验装置简图。
（1）下列做法正确的是 ；
A．实验需要平衡摩擦力
B．实验不需要平衡摩擦力
C．实验需要满足m远小于M的条件
D．实验不需要满足m远小于M的条件
（2）某次实验中，小车拖动纸带做匀加速直线运动，打点计时器所用的电源频率为，实验得到的一条纸带如图乙所示，纸带上每相邻的两个计数点之间都有四个点未画出。按时间顺序取0、1、2、3、4、5六个计数点，实验中用直尺量出各计数点到0点的距离如图乙所示（单位：cm）。在计数点1所代表的时刻，纸带运动的瞬时速度为 ，小车的加速度 （保留两位有效数字）。
（3）有一位同学通过实验测量作出了如图丙中的A图线，该图线不通过坐标原点的原因是 。
【答案】 AD/DA 平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力
【详解】（1）[1]AB．探究加速度a与物体所受合力F关系的实验中，让绳子的拉力为小车的合力，则需要平衡摩擦力，故B错误，A正确；
CD．实验过程中，绳子的拉力由力传感器得到，则不需要满足m远小于M的条件，故C错误，D正确。
故选AD。
（2）[2]根据题意可知，电源频率为，相邻的两个计数点之间都有四个点未画出，则相邻计数点间时间间隔为由中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度可得，计数点1所代表的时刻，纸带运动的瞬时速度为
[3]由逐差法有解得
（3）[4]由图丙可知，当时，，则说明平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力。
6．为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，甲、乙两向学设计了如图甲所示的实验装置。其中M为小车的质量，m为砂和砂桶的质量，为固定在小车前端的小滑轮的质量，力传感器可测出轻绳中的拉力大小。
（1）实验时，一定要进行的操作是 。
A．用天平测出砂和砂桶的质量
B．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M
C．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，同时记录力传感器的示数
D．将带定滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力
（2）甲同学在实验中得到如图乙所示的一条纸带（两计数点间还有四个点没有画出），已知打点计时器采用的是频率为的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为 （结果保留3位有效数字）。
（3）甲同学以力传感器的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出的图像是一条直线（如图丙），图线与横坐标的夹角为，求得图线的斜率为k，则小车的质量为 。
A． B． C． D．
【答案】 CD/DC 2.00 D
【详解】（1）[1]A．实验中有力传感器测量小车所受的拉力，则不需用天平测出砂和砂桶的质量，故A错误。
B．实验中有力传感器测量小车所受的拉力，不需要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M，故B错误。
C．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，同时记录力传感器的示数，故C正确。
D．实验中需将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力，故D正确。故选CD。
（2）[2]两计数点间还有四个点没有画出，则相邻计数点的时间间隔为根据逐差法可得小车的加速度为。
（3）[3]对小车根据牛顿第二定律，有即可知图像的斜率为
解得小车的质量为当坐标轴选择不同的标度时，图像的倾角不一样，则图像斜率不一定满足则小车的质量不一定满足故选D。
光门测速法
7．图（a）装置可以研究物体质量一定时，其加速度与合外力的关系。实验时，气垫导轨水平放置，右侧适当位置的上方固定光电门，调整定滑轮的高度，使滑块与滑轮间的细绳水平。
（1）测量前，力传感器 调零（选填“需要”、“不需要”）。
（2）在右侧吊篮中放入砝码，将滑块由静止释放，力传感器测得细绳中的拉力，光电门测得宽度为的挡光片的挡光时间。保持滑块质量不变，逐渐增加吊篮中砝码的个数，再将滑块由静止释放，测得多组拉力和对应的挡光时间。建立图（b）所示的坐标系，若希望从图像方便而又准确地得出加速度与合外力的关系，则每次滑块 （选填“必须”、“不必”）从相同位置释放，挡光片宽度 改变（选填“可以”、“不可以”）。
（3）某同学依据采集的数据绘出图（b）所示的图线，并得出图线的斜率，从轨道标尺上读出滑块释放位置与光电门之间的距离，则滑块与挡光片的总质量 （用、、表示）。
（4）为了提高实验的准确度，可以采取的措施有 。（不少于2条措施）
【答案】 需要 必须 不可以 选择宽度较小的挡光片，适当增大滑块释放位置与光电门之间的距离x
【详解】（1）[1]测量前，力传感器需要调零。
（2）[2][3]设每次滑块释放位置与光电门的距离为，滑块的质量为，根据牛顿第二定律可得
滑块经过光电门的速度为根据运动学公式可得联立可得为了使图像的斜率保持不变，则每次滑块必须从相同位置释放，挡光片宽度不可以改变。
（3）[4]根据可知图像的斜率为解得滑块与挡光片的总质量为
（4）[5]为了提高实验的准确度，可以采取的措施有：选择宽度较小的挡光片，适当增大滑块释放位置与光电门之间的距离。
8．某实验小组的同学利用如图所示的实验装置探究小车匀加速运动速度和位移的关系并测量小车（含遮光条）的质量M。
以下是该实验的主要步骤：
①实验小组的同学用刻度尺测量出遮光条的宽度d
②挂上托盘和砝码，改变木板的倾角，使小车（含遮光条）沿木板匀速下滑；
③取下托盘和砝码，测出其总质量为m，让小车从起点由静止出发沿木板下滑通过光电门并通过计算机记录了挡光时间t；
④改变砝码质量和木板倾角，重复步骤②③，每次释放小车位置相同且光电门在木板上位置不变，用刻度尺测出小车在起点时遮光条的中点到光电门的距离L，已知重力加速度为g。
根据实验步骤回答以下问题（结果均用m、k、g、d、L表示）：
（1）根据步骤③可知，小车受到的合外力为 。
（2）某小组成员通过实验记录的数据作出图像，若已知该图像斜率为k，则小车的质量 。
【答案】
【详解】（1）[1]由题意可得，取下托盘和砝码后，小车在斜面上做匀加速直线运动，小车受到的合外力为
（2）[2]由牛顿第二定律和速度位移公式可得化简可得则由图像可知
则
9．某物理兴趣小组利用如图1所示的装置，探究牛顿第二定律。气垫导轨置于水平桌面上，G1和G2为两个光电门，A为带有遮光片的滑块，其质量为M，B为重物，其质量为m，重力加速度为g，实验过程如下：
（1）将细线取下，轻推滑块A，测得遮光片通过光电门G1、G2的时间分别为、，若气垫导轨水平，则有 （填“>”、“=”或“<”）。
（2）将气垫导轨调成水平状态后，挂上细线和重物，用重物的重力mg作为系统受到的合外力。
（3）用20分度的游标卡尺测量遮光片的宽度如图2所示，读数为 mm。为了测定系统的加速度，除了测定滑块A经过光电门G1和G2的时间和遮光片的宽度d外，还需要测量 。
（4）多次改变重物B的质量获得对应的加速度a。若牛顿第二定律成立，则满足的关系式为 （用m、M、g和a表示）。
【答案】 = 2.05 光电门G1和G2之间的距离x（或滑块由光电门G1滑到光电门G2的运动时间t）
【详解】（1）[1]若气垫导轨水平，轻推滑块后滑块获得一定速度后在气垫导轨上做匀速直线运动，通过两个光电门的时间相等，即
（3）[2]20分度游标卡尺的精确值为，由图可知遮光片的宽度为
[3]挂上细线和重物后，滑块在细线拉力的作用下做匀加速直线运动，根据运动学公式可得
或其中，可得或为了测定系统的加速度，除了测定滑块A经过光电门G1和G2的时间和遮光片的宽度d外，还需要测量光电门G1和G2之间的距离（或滑块由光电门G1滑到光电门G2的运动时间）。
（4）[4]多次改变重物B的质量获得对应的加速度。若牛顿第二定律成立，以滑块和重物为整体，则有
整体系统法
10．某实验小组利用如图甲所示的装置验证牛顿第二定律。
（1）实验前补偿阻力的做法是：把实验器材安装好，先不挂重物，将小车放在木板上，后面固定一条纸带，纸带穿过打点计时器。用垫块把木板一端垫高，接通打点计时器，让小车以一定初速度沿木板向下运动，并不断调节木板的倾斜度，直到小车拖动纸带沿木板做 运动。
（2）为使砂桶和砂的总重力在数值上近似等于小车运动时受到的拉力，需满足的条件是砂桶及砂的总质量 （填“远大于”“远小于”或“近似等于”）小车的总质量。
（3）实验中打出的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 m/s。多测几个点的速度作出v－t图像，就可以算出小车的加速度。
（4）在研究加速度与质量的关系时，要保证砂和砂桶的质量不变。若砂和砂桶的质量m与小车的总质量M间的关系不满足第（2）问中的条件，由实验数据作出a和的图线，则图线应如图中的 所示（填正确选项的字母）。
A．B．C． D．
【答案】 匀速直线 远小于 0.44 C
【详解】（1）[1]补偿阻力的方法是使小车拖动纸带在木板上做匀速直线运动。
（2）[2]为了使砂桶及砂的重力近似等于小车所受的拉力，需要砂桶及砂的总质量远小于小车的总质量。
（3）[3]计数点间时间间隔由匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于整个过程的平均速度，可得
（4）[4]在研究加速度与质量的关系时，由于平衡了摩擦力，所以图像过原点，且分别对小车、砂桶及砂受力分析，由牛顿第二定律可得，解得整理解得由于砂和砂桶的质量不变，所以由实验数据作出的图线为正比例函数，故C正确，ABD错误。故选C。
11．某物理兴趣小组用如图所示的装置研究加速度与力和质量的关系。带挡光片的物体A内有若干质量均为的小铁片，初态时A、B系统刚好静止，物体A、B的质量相等。
（1）用游标卡尺测量挡光片的宽度d，如图所示，则挡光片的宽度 cm。
（2）测量挡光片到光电门中心的距离h，将A中的1个小铁片移到B中，由静止释放A，记录挡光片的挡光时间。
（3）将A中的2个小铁片移到B中，在相同的初始位置由静止释放A，记录挡光片的挡光时间。
（4）多次重复，得到移动的小铁片的数量n和对应的挡光时间tn。
（5）以n为横坐标，以 为纵坐标，将实验测得的数据描点连线，若得到一条倾斜的直线，则表明物体的加速度与质量成反比，与所受合力成正比。
（6）请写出一条产生实验误差的原因 。
【答案】 0.560 实验中有阻力
【详解】（1）[1]挡光片的宽度
（2）[2]设向B中转移n个铁片，绳中张力T，对B，根据牛顿第二定律
对A：联立得又解得合力为2nm0g，以n为横坐标，以为纵坐标，将实验测得的数据描点连线，若得到一条倾斜的直线，则表明物体的加速度与质量成反比，与所受合力成正比。
（3）[3]产生实验误差的原因：实验中有阻力。
12．（1）敏敏利用图（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车相连，另一端可悬挂钩码。本实验中可用的钩码共有个，每个质量均为0.010kg。实验步骤如下：
i．将5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块，使小车（和钩码）可以在木板上匀速下滑。
ii．将n（依次取，2，3，4，5）个钩码挂在轻绳右端，其余N-n个钩码仍留在小车内。先用手按住小车再由静止释放，同时用速度传感器记录小车的运动情况，绘制图象，经数据处理后可得到相应的加速度a。
iii．对应不同的n的a值作出图像（c），并得出结论。
①该同学实验过程中重物始终未落地，得到如图所示v-t图象（b），根据图象可以分析出在实验操作中可能存在的问题是
A．实验中未保持细线和轨道平行
B．实验中没有满足小车质量远大于钩码质量
C．实验中先释放小车后打开打点计时器
②利用图像求得小车（空载）的质量为 kg（保留2位有效数字，重力加速度g取9.8）。
③若以“保持木板水平”来代替步骤①，则所得的的图像( )（填入正确选项前的标号）。
【答案】 A 0.45 C
【详解】（1）①[1]v-t图象（b）中后半段斜率明显减小，即加速度减小，合外力减小，可能存在的问题是实验中未保持细线和轨道平行，当小车离滑轮较远时，拉力几乎还是沿长木板方向，加速度不变，当小车离滑轮较近时，拉力与长木板的夹角迅速增大，小车受到的合力明显减小，加速度减小。故选A。
②[2]由牛顿第二定律可得整理得由图（c）可知，当n=5时，a=1.00m/s2，数据代入上式可得
③[3]若以“保持木板水平”来代替步骤①，则小车会受到长木板的摩擦力，当钩码数增大到一定程度才开始有加速度，故图线与横轴有交点，由牛顿第二定律可得加速度a与所挂钩码数n为一次函数，可知C选项的图线符合题意。故选C。
双车比较法
13．某物理兴趣小组用控制变量法“探究加速度与合外力、物体质量的关系”，在研究加速度与质量的关系时设计了如图甲所示实验，两辆小车放在光滑水平板上，前端各系一根细绳，绳的另一端跨过光滑定滑轮各挂一个相同小盘，盘中放有相同的重物，两小车后端各系一根细线，将两小车放置在同一起点，用黑板擦压住细线，释放黑板擦，两小车同时出发，运动一段时间后，再用黑板擦压下细线让两小车同时停止运动。
（1）为了用小盘和重物所受的重力表示细绳的拉力，需要满足的条件是 。
（2）实验中某同学测出两小车运动的位移分别为，小盘和重物的质量与小车、小盘和重物的总质量的比值分别为，则 。
（3）小组同学只用一辆小车研究加速度与外力之间的关系，得到数据并绘制出了相应的图像如图乙所示，取重力加速度为g，小车质量为M，图中斜率 ，截距 。
【答案】 小盘和重物的质量远远小于小车的质量
【详解】（1）[1]设小车的质量为M，小盘和重物的质量为m，对任一组小车和重物整体有
对小车有联立解得当时即小盘和重物的质量远远小于小车的质量时，细绳的拉力近似等于小盘和重物的重力。
（2）[2]对任一组小车和重物的整体有可知所以由可知，加速度之比等于位移之比，所以
（3）[3][4]根据牛顿第二定律有整理得即图像的斜率等于小车质量M，纵截距等于。
14．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，两位同学设计了不同的实验方案。
（1）甲同学采用图（甲）的实验装置进行实验。
①为了能将槽码盘和槽码的总重力当作小车受到的合外力，以下步骤必须采用的有 ；
A．长木板右端适当垫高，小车在不受牵引时能拖动纸带沿木板匀速运动
B．长木板右端适当垫高，小车在槽码盘和槽码牵引下能拖动纸带沿木板匀速运动
C．使小车质量远小于槽码和槽码盘的总质量
D．使小车质量远大于槽码和槽码盘的总质量
②图乙是实验时打下的纸带，其中O、A、B、C、D为我们在纸带上所选的计数点。打点周期为T，相邻两点间还有四个点没画出，则小车的加速度表示为 ；（用题中和图乙中物理量的符号表示）
（2）乙同学采用图丙的实验装置进行实验（图丁为俯视图）。
将两个相同的小车放在水平木板上，前端各系一条绳子，绳子的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘中放上不同的重物。两个小车后各系一条细线，用夹子把两条细线同时夹住，使小车静止。打开夹子，两个小车同时开始运动，合上夹子，两个小车同时停下来。只需要测量两小车的位移x及两小盘和盘中重物的总质量m，即可探究加速度与合外力的关系。
①乙同学的实验方案中，是否需要平衡摩擦力？ （填“需要”或“不需要”）
②一次实验中，用刻度尺测量两个小车的位移和，已知小盘和盘中重物的总质量分别对应为和，为了验证加速度与合外力成正比，只需验证表达式 （用、、、表示）成立即可。
【答案】 AD/DA 需要
【详解】（1）[1]AB．实验中平衡摩擦力时，长木板右端适当垫高，让小车在不受牵引时能拖动纸带沿木板匀速运动，故A正确，B错误；
CD．以槽码和槽码盘整体作为研究对象，设它们的总质量为m，则有设小车质量为M，对小车分析有联立可得要使绳子拉力等于槽码和槽码盘的总重力，即则需要满足即小车质量远远大于槽码和槽码盘的总质量，故C错误，D正确。故选AD。
[2]由于打点周期为T，相邻两点间还有四个点没画出，则相邻计数点间的时间间隔为
根据逐差法，小车的加速度大小为
（2）[3]乙同学的实验方案中，为了使得盘及盘中重物的重力等于小车所受合外力，需要平衡摩擦力；
[4]两小车运动的时间相等，根据可知，加速度之比等于位移之比，即由于小盘和盘中重物的总重力等于小车所受合外力，即F=mg，则有所以要验证加速度与合外力成正比，即验证
则只需验证表达式成立。
15．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某小组设计了如图所示的实验装置．图中上下两层水平轨道表面光滑，两小车前端系上细线，细线跨过滑轮并挂上砝码盘，两小车尾部细线连到控制装置上，实验时通过控制装置使两小车同时开始运动，然后同时停止．
(1)在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使 ；在实验时，为减小系统误差，应使砝码盘和砝码的总质量 小车的质量(选填“远大于”“远小于”“等于”)．
(2)本实验通过比较两小车的位移来比较小车加速度的大小，能这样比较，是因为 ．
(3)实验中获得数据如下表所示：
小车Ⅰ、Ⅱ的质量都约为200 g.
在第1次实验中小车Ⅰ从A点运动到B点的位移如下图所示，请将测量结果填到表中空格处．通过分析，可知表中第 次实验数据存在明显错误，应舍弃．
【答案】 细线与轨道平行 远小于 两小车从静止开始做匀加速直线运动，且两小车的运动时间相等 3
【详解】（1）在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使细线与轨道平行（或水平），如果细线不保持水平，那么小车的合力就不等于绳子的拉力，小车的合力就不能正确测量．设小车的质量为M，砝码盘和砝码的质量为m，根据牛顿第二定律，对m有：，对M有：，解得：，当m＜＜M时，即当砝码盘和砝码的总重力要远小于小车的重力，绳子的拉力近似等于砝码盘和砝码的总重力．（2）本实验通过比较两小车的位移来比较小车加速度的大小，能这样比较，是因为两小车从静止开始做匀加速直线运动，且两小车的运动时间相等．（3）从刻度尺读出A点的读数为0.49cm，B点的读数为23.85cm，所以点运动到B点的位移为23.36cm．当小车质量一定时，小车的加速度与合力成正比，而两小车从静止开始做匀加速直线运动，且两小车的运动时间相等，所以两小车的位移之比等于加速度之比，所以拉力之比应该近似等于位移之比，从实验数据中发现第3次实验数据存在明显错误，应舍弃．
特训目标
特训内容
目标1
拉力替代法（1T—3T）
目标2
拉力直测法（4T—6T）
目标3
光门测速法（7T—9T）
目标4
整体系统法（10T—12T）
目标5
双车比较法（13T—15T）
实验次数
小车
拉力F/N
位移x/cm
1
Ⅰ
0.1
Ⅱ
0.2
46.51
2
Ⅰ
0.2
29.04
Ⅱ
0.3
43.63
3
Ⅰ
0.3
41.16
Ⅱ
0.4
44.80
4
Ⅰ
0.4
36.43
Ⅱ
0.5
45.56
【特训典例】
拉力替代法
1．物理小组的同学在实验室利用下图甲所示的装置来探究“在外力一定时，物体的加速度与其质量之间的关系”。已知当地的重力加速度为g。
（1）实验中，需要补偿阻力。在小车后面固定一条纸带，纸带穿过打点计时器，调节木板的倾斜度。接通打点计时器的电源，使小车在 （选填“挂”或“不挂”）砂桶时，打出的纸带上的点迹间隔相等，则说明补偿好阻力。
（2）保持砂和砂桶质量不变，改变小车上砝码的质量，如图乙所示是某次用打点计时器打下的一条纸带。已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，纸带上每两个相邻计数点之间还有4个打出的点未画出，根据纸带可求出小车运动时的加速度大小为 。（结果保留两位有效数字）
（3）小组同学根据多次实验数据，描绘出如图丙所示的（a表示小车加速度，M表示小车及砝码总质量）。已知实验中已经完全补偿了阻力的影响，发现图像不过原点，原因是 ，纵轴上的截距的物理意义是 （用题中所给的字母表示）。
【答案】 不挂 0.50 未满足小车和车上砝码总质量远大于砂和砂桶的质量
【详解】（1）[1]补偿阻力是利用小车沿斜面向下的分力等于小车受到的阻力，则接通打点计时器的电源，使小车在不挂砂桶时，打出的纸带上的点迹间隔相等，则说明补偿好阻力。
（2）[2]纸带上每两个相邻计数点之间还有4个打出的点未画出，可知相邻计数点的时间间隔为
根据逐差法可得小车运动时的加速度大小为
（3）[3][4]设砂和砂桶的质量为，以小车为对象，由牛顿第二定律可得以砂和砂桶为对象，由牛顿第二定律可得联立可得整理可得可知图像不过原点，原因是未满足小车和车上砝码总质量远大于砂和砂桶的质量；纵轴上的截距的物理意义是。
2．某同学用如图1所示的装置做“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”的实验，使槽码的质量不变以保持拉力不变，通过在小车内放置砝码改变小车的质量M，通过打点计时器打出的纸带计算小车的加速度a，已知打点计时器的频率为50 Hz。
（1）如图2所示是某次实验时得到的一条纸带，已知相邻两计数点间还有四个计时点未画出，可知打下2点时小车的速度大小为 m/s，小车的加速度大小为 。（保留2位有效数字）
（2）该同学通过改变小车的质量，根据多组数据作出了如图3所示的图像，该图像不过坐标原点的原因可能是 。
（3）该同学在小车上固定一竖直薄板，欲探究空气阻力与速度的关系，一次实验中得到了小车速度v与时间t的图像如图4所示，可以得出的结论是 。
【答案】 0.40 0.40 未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足 空气阻力的大小随速度的增大而增大
【详解】（1）[1][2]相邻两计数点间还有四个计时点未画出，所以打点时间周期为根据做匀变速直线运动的物体中间时刻的速度等于该段时间内的平均速度可知，打下2点时小车的速度大小为
结合逐差法可知小车的加速度大小为
（2）[3]根据图3可知小车的质量较大时，加速度为零，说明实验中未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足。
（3）[4]根据图线的斜率表示加速度可知，小车的加速度逐渐减小，说明小车所受空气阻力逐渐增大，即空气阻力的大小随速度的增大而增大。
3．某同学用如图甲所示装置做“探究物体的加速度跟力的关系”的实验。
（1）实验时保持小车的质量不变，为了能使钩码所受的重力近似作为小车受到的合力，钩码质量m和小车质量M选取以下哪一组更好 。
A．M=200g，m=10g、15g、20g、25g、30g、35g
B．M=200g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
C．M=400g，m=10g、15g、20g、25g、30g、35g
D．M=400g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
（2）按正确的实验操作，打出的一条纸带如图乙所示，纸带上A、B、C、D、E为计数点，相邻两计数点间还有一个计时点，打点计时器所用交流电频率为50Hz，则小车做匀加速直线运动的加速度a= m/s2（结果保留二位有效数字）；如果当时电网中交变电流的频率>50Hz，但当时该同学并不知道，那么测得的加速度值比真实值 （填“偏大”或“偏小”）。
（3）若不断增大钩码质量进行实验，得到的的关系如图丙所示，由图可见F较大时图线发生明显弯曲，如果已知小车质量为M，某次对应钩码质量为m，重力加速度为g，则图中a2表达式应为 （用M、m和g表示）。
【答案】 C 3.9 偏小
【详解】（1）[1]重物加速下滑，处于失重状态，其对细线的拉力小于重力，设拉力为T，根据牛顿第二定律得，对重物对小车解得故当M＞＞m时，有T≈mg故选C。
（2）[2][3]根据△x=aT2可得xCE-xAC=a（2T）2小车运动的加速度为
如果当时电网中交变电流的频率>50Hz，则实际打点周期变小，则测得的加速度值比真实值偏小。
（3）[4]偏离直线后，把砝码以及小车看成一个整体，根据牛顿第二定律求出
拉力直测法
4．某实验小组利用如图甲所示的实验装置探究加速度与力的关系。甲图中小车A的质量为M，连接在小车后的纸带穿过电火花计时器，它们均置于已平衡摩擦力的一端带有定滑轮的足够长的木板上，钩码B的质量为m，C为力传感器（与计算机连接可以直接读数）。实验时改变B的质量，记下力传感器的对应读数F，不计绳与滑轮的摩擦。
（1）在实验过程中， （选填“需要”或“不需要”）满足“小车A的质量M远大于钩码B的质量m”这一条件。
（2）该同学在实验中得到如图乙所示的一条纸带（两计数点间还有四个点没有画出），已知打点计时器采用的是频率为的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为 （结果保留两位有效数字）。
（3）该同学以力传感器的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出的图像是一条直线，如图丙所示，图线与横坐标轴的夹角为，求得图线的斜率为k，则小车的质量为 。
A． B． C． D．
【答案】 不需要 0.51 C
【详解】（1）[1]拉力传感器可以直接测量出小车受到了拉力，不需要满足“小车A的质量M远大于钩码B的质量m”这一条件。
（2）[2]相邻计数点时间间隔为小车加速度为
（3）[3]根据牛顿第二定律得则小车质量为如果坐标轴的标度选择不同，则图线与横坐标轴的夹角也不同，故图线的斜率不能用表示。故选C。
5．在探究加速度a与物体所受合力F关系的实验中，如图甲所示为实验装置简图。
（1）下列做法正确的是 ；
A．实验需要平衡摩擦力
B．实验不需要平衡摩擦力
C．实验需要满足m远小于M的条件
D．实验不需要满足m远小于M的条件
（2）某次实验中，小车拖动纸带做匀加速直线运动，打点计时器所用的电源频率为，实验得到的一条纸带如图乙所示，纸带上每相邻的两个计数点之间都有四个点未画出。按时间顺序取0、1、2、3、4、5六个计数点，实验中用直尺量出各计数点到0点的距离如图乙所示（单位：cm）。在计数点1所代表的时刻，纸带运动的瞬时速度为 ，小车的加速度 （保留两位有效数字）。
（3）有一位同学通过实验测量作出了如图丙中的A图线，该图线不通过坐标原点的原因是 。
【答案】 AD/DA 平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力
【详解】（1）[1]AB．探究加速度a与物体所受合力F关系的实验中，让绳子的拉力为小车的合力，则需要平衡摩擦力，故B错误，A正确；
CD．实验过程中，绳子的拉力由力传感器得到，则不需要满足m远小于M的条件，故C错误，D正确。
故选AD。
（2）[2]根据题意可知，电源频率为，相邻的两个计数点之间都有四个点未画出，则相邻计数点间时间间隔为由中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度可得，计数点1所代表的时刻，纸带运动的瞬时速度为
[3]由逐差法有解得
（3）[4]由图丙可知，当时，，则说明平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力。
6．为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，甲、乙两向学设计了如图甲所示的实验装置。其中M为小车的质量，m为砂和砂桶的质量，为固定在小车前端的小滑轮的质量，力传感器可测出轻绳中的拉力大小。
（1）实验时，一定要进行的操作是 。
A．用天平测出砂和砂桶的质量
B．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M
C．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，同时记录力传感器的示数
D．将带定滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力
（2）甲同学在实验中得到如图乙所示的一条纸带（两计数点间还有四个点没有画出），已知打点计时器采用的是频率为的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为 （结果保留3位有效数字）。
（3）甲同学以力传感器的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出的图像是一条直线（如图丙），图线与横坐标的夹角为，求得图线的斜率为k，则小车的质量为 。
A． B． C． D．
【答案】 CD/DC 2.00 D
【详解】（1）[1]A．实验中有力传感器测量小车所受的拉力，则不需用天平测出砂和砂桶的质量，故A错误。
B．实验中有力传感器测量小车所受的拉力，不需要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M，故B错误。
C．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，同时记录力传感器的示数，故C正确。
D．实验中需将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力，故D正确。故选CD。
（2）[2]两计数点间还有四个点没有画出，则相邻计数点的时间间隔为根据逐差法可得小车的加速度为。
（3）[3]对小车根据牛顿第二定律，有即可知图像的斜率为
解得小车的质量为当坐标轴选择不同的标度时，图像的倾角不一样，则图像斜率不一定满足则小车的质量不一定满足故选D。
光门测速法
7．图（a）装置可以研究物体质量一定时，其加速度与合外力的关系。实验时，气垫导轨水平放置，右侧适当位置的上方固定光电门，调整定滑轮的高度，使滑块与滑轮间的细绳水平。
（1）测量前，力传感器 调零（选填“需要”、“不需要”）。
（2）在右侧吊篮中放入砝码，将滑块由静止释放，力传感器测得细绳中的拉力，光电门测得宽度为的挡光片的挡光时间。保持滑块质量不变，逐渐增加吊篮中砝码的个数，再将滑块由静止释放，测得多组拉力和对应的挡光时间。建立图（b）所示的坐标系，若希望从图像方便而又准确地得出加速度与合外力的关系，则每次滑块 （选填“必须”、“不必”）从相同位置释放，挡光片宽度 改变（选填“可以”、“不可以”）。
（3）某同学依据采集的数据绘出图（b）所示的图线，并得出图线的斜率，从轨道标尺上读出滑块释放位置与光电门之间的距离，则滑块与挡光片的总质量 （用、、表示）。
（4）为了提高实验的准确度，可以采取的措施有 。（不少于2条措施）
【答案】 需要 必须 不可以 选择宽度较小的挡光片，适当增大滑块释放位置与光电门之间的距离x
【详解】（1）[1]测量前，力传感器需要调零。
（2）[2][3]设每次滑块释放位置与光电门的距离为，滑块的质量为，根据牛顿第二定律可得
滑块经过光电门的速度为根据运动学公式可得联立可得为了使图像的斜率保持不变，则每次滑块必须从相同位置释放，挡光片宽度不可以改变。
（3）[4]根据可知图像的斜率为解得滑块与挡光片的总质量为
（4）[5]为了提高实验的准确度，可以采取的措施有：选择宽度较小的挡光片，适当增大滑块释放位置与光电门之间的距离。
8．某实验小组的同学利用如图所示的实验装置探究小车匀加速运动速度和位移的关系并测量小车（含遮光条）的质量M。
以下是该实验的主要步骤：
①实验小组的同学用刻度尺测量出遮光条的宽度d
②挂上托盘和砝码，改变木板的倾角，使小车（含遮光条）沿木板匀速下滑；
③取下托盘和砝码，测出其总质量为m，让小车从起点由静止出发沿木板下滑通过光电门并通过计算机记录了挡光时间t；
④改变砝码质量和木板倾角，重复步骤②③，每次释放小车位置相同且光电门在木板上位置不变，用刻度尺测出小车在起点时遮光条的中点到光电门的距离L，已知重力加速度为g。
根据实验步骤回答以下问题（结果均用m、k、g、d、L表示）：
（1）根据步骤③可知，小车受到的合外力为 。
（2）某小组成员通过实验记录的数据作出图像，若已知该图像斜率为k，则小车的质量 。
【答案】
【详解】（1）[1]由题意可得，取下托盘和砝码后，小车在斜面上做匀加速直线运动，小车受到的合外力为
（2）[2]由牛顿第二定律和速度位移公式可得化简可得则由图像可知
则
9．某物理兴趣小组利用如图1所示的装置，探究牛顿第二定律。气垫导轨置于水平桌面上，G1和G2为两个光电门，A为带有遮光片的滑块，其质量为M，B为重物，其质量为m，重力加速度为g，实验过程如下：
（1）将细线取下，轻推滑块A，测得遮光片通过光电门G1、G2的时间分别为、，若气垫导轨水平，则有 （填“>”、“=”或“<”）。
（2）将气垫导轨调成水平状态后，挂上细线和重物，用重物的重力mg作为系统受到的合外力。
（3）用20分度的游标卡尺测量遮光片的宽度如图2所示，读数为 mm。为了测定系统的加速度，除了测定滑块A经过光电门G1和G2的时间和遮光片的宽度d外，还需要测量 。
（4）多次改变重物B的质量获得对应的加速度a。若牛顿第二定律成立，则满足的关系式为 （用m、M、g和a表示）。
【答案】 = 2.05 光电门G1和G2之间的距离x（或滑块由光电门G1滑到光电门G2的运动时间t）
【详解】（1）[1]若气垫导轨水平，轻推滑块后滑块获得一定速度后在气垫导轨上做匀速直线运动，通过两个光电门的时间相等，即
（3）[2]20分度游标卡尺的精确值为，由图可知遮光片的宽度为
[3]挂上细线和重物后，滑块在细线拉力的作用下做匀加速直线运动，根据运动学公式可得
或其中，可得或为了测定系统的加速度，除了测定滑块A经过光电门G1和G2的时间和遮光片的宽度d外，还需要测量光电门G1和G2之间的距离（或滑块由光电门G1滑到光电门G2的运动时间）。
（4）[4]多次改变重物B的质量获得对应的加速度。若牛顿第二定律成立，以滑块和重物为整体，则有
整体系统法
10．某实验小组利用如图甲所示的装置验证牛顿第二定律。
（1）实验前补偿阻力的做法是：把实验器材安装好，先不挂重物，将小车放在木板上，后面固定一条纸带，纸带穿过打点计时器。用垫块把木板一端垫高，接通打点计时器，让小车以一定初速度沿木板向下运动，并不断调节木板的倾斜度，直到小车拖动纸带沿木板做 运动。
（2）为使砂桶和砂的总重力在数值上近似等于小车运动时受到的拉力，需满足的条件是砂桶及砂的总质量 （填“远大于”“远小于”或“近似等于”）小车的总质量。
（3）实验中打出的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 m/s。多测几个点的速度作出v－t图像，就可以算出小车的加速度。
（4）在研究加速度与质量的关系时，要保证砂和砂桶的质量不变。若砂和砂桶的质量m与小车的总质量M间的关系不满足第（2）问中的条件，由实验数据作出a和的图线，则图线应如图中的 所示（填正确选项的字母）。
A．B．C． D．
【答案】 匀速直线 远小于 0.44 C
【详解】（1）[1]补偿阻力的方法是使小车拖动纸带在木板上做匀速直线运动。
（2）[2]为了使砂桶及砂的重力近似等于小车所受的拉力，需要砂桶及砂的总质量远小于小车的总质量。
（3）[3]计数点间时间间隔由匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于整个过程的平均速度，可得
（4）[4]在研究加速度与质量的关系时，由于平衡了摩擦力，所以图像过原点，且分别对小车、砂桶及砂受力分析，由牛顿第二定律可得，解得整理解得由于砂和砂桶的质量不变，所以由实验数据作出的图线为正比例函数，故C正确，ABD错误。故选C。
11．某物理兴趣小组用如图所示的装置研究加速度与力和质量的关系。带挡光片的物体A内有若干质量均为的小铁片，初态时A、B系统刚好静止，物体A、B的质量相等。
（1）用游标卡尺测量挡光片的宽度d，如图所示，则挡光片的宽度 cm。
（2）测量挡光片到光电门中心的距离h，将A中的1个小铁片移到B中，由静止释放A，记录挡光片的挡光时间。
（3）将A中的2个小铁片移到B中，在相同的初始位置由静止释放A，记录挡光片的挡光时间。
（4）多次重复，得到移动的小铁片的数量n和对应的挡光时间tn。
（5）以n为横坐标，以 为纵坐标，将实验测得的数据描点连线，若得到一条倾斜的直线，则表明物体的加速度与质量成反比，与所受合力成正比。
（6）请写出一条产生实验误差的原因 。
【答案】 0.560 实验中有阻力
【详解】（1）[1]挡光片的宽度
（2）[2]设向B中转移n个铁片，绳中张力T，对B，根据牛顿第二定律
对A：联立得又解得合力为2nm0g，以n为横坐标，以为纵坐标，将实验测得的数据描点连线，若得到一条倾斜的直线，则表明物体的加速度与质量成反比，与所受合力成正比。
（3）[3]产生实验误差的原因：实验中有阻力。
12．（1）敏敏利用图（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车相连，另一端可悬挂钩码。本实验中可用的钩码共有个，每个质量均为0.010kg。实验步骤如下：
i．将5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块，使小车（和钩码）可以在木板上匀速下滑。
ii．将n（依次取，2，3，4，5）个钩码挂在轻绳右端，其余N-n个钩码仍留在小车内。先用手按住小车再由静止释放，同时用速度传感器记录小车的运动情况，绘制图象，经数据处理后可得到相应的加速度a。
iii．对应不同的n的a值作出图像（c），并得出结论。
①该同学实验过程中重物始终未落地，得到如图所示v-t图象（b），根据图象可以分析出在实验操作中可能存在的问题是
A．实验中未保持细线和轨道平行
B．实验中没有满足小车质量远大于钩码质量
C．实验中先释放小车后打开打点计时器
②利用图像求得小车（空载）的质量为 kg（保留2位有效数字，重力加速度g取9.8）。
③若以“保持木板水平”来代替步骤①，则所得的的图像( )（填入正确选项前的标号）。
【答案】 A 0.45 C
【详解】（1）①[1]v-t图象（b）中后半段斜率明显减小，即加速度减小，合外力减小，可能存在的问题是实验中未保持细线和轨道平行，当小车离滑轮较远时，拉力几乎还是沿长木板方向，加速度不变，当小车离滑轮较近时，拉力与长木板的夹角迅速增大，小车受到的合力明显减小，加速度减小。故选A。
②[2]由牛顿第二定律可得整理得由图（c）可知，当n=5时，a=1.00m/s2，数据代入上式可得
③[3]若以“保持木板水平”来代替步骤①，则小车会受到长木板的摩擦力，当钩码数增大到一定程度才开始有加速度，故图线与横轴有交点，由牛顿第二定律可得加速度a与所挂钩码数n为一次函数，可知C选项的图线符合题意。故选C。
双车比较法
13．某物理兴趣小组用控制变量法“探究加速度与合外力、物体质量的关系”，在研究加速度与质量的关系时设计了如图甲所示实验，两辆小车放在光滑水平板上，前端各系一根细绳，绳的另一端跨过光滑定滑轮各挂一个相同小盘，盘中放有相同的重物，两小车后端各系一根细线，将两小车放置在同一起点，用黑板擦压住细线，释放黑板擦，两小车同时出发，运动一段时间后，再用黑板擦压下细线让两小车同时停止运动。
（1）为了用小盘和重物所受的重力表示细绳的拉力，需要满足的条件是 。
（2）实验中某同学测出两小车运动的位移分别为，小盘和重物的质量与小车、小盘和重物的总质量的比值分别为，则 。
（3）小组同学只用一辆小车研究加速度与外力之间的关系，得到数据并绘制出了相应的图像如图乙所示，取重力加速度为g，小车质量为M，图中斜率 ，截距 。
【答案】 小盘和重物的质量远远小于小车的质量
【详解】（1）[1]设小车的质量为M，小盘和重物的质量为m，对任一组小车和重物整体有
对小车有联立解得当时即小盘和重物的质量远远小于小车的质量时，细绳的拉力近似等于小盘和重物的重力。
（2）[2]对任一组小车和重物的整体有可知所以由可知，加速度之比等于位移之比，所以
（3）[3][4]根据牛顿第二定律有整理得即图像的斜率等于小车质量M，纵截距等于。
14．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，两位同学设计了不同的实验方案。
（1）甲同学采用图（甲）的实验装置进行实验。
①为了能将槽码盘和槽码的总重力当作小车受到的合外力，以下步骤必须采用的有 ；
A．长木板右端适当垫高，小车在不受牵引时能拖动纸带沿木板匀速运动
B．长木板右端适当垫高，小车在槽码盘和槽码牵引下能拖动纸带沿木板匀速运动
C．使小车质量远小于槽码和槽码盘的总质量
D．使小车质量远大于槽码和槽码盘的总质量
②图乙是实验时打下的纸带，其中O、A、B、C、D为我们在纸带上所选的计数点。打点周期为T，相邻两点间还有四个点没画出，则小车的加速度表示为 ；（用题中和图乙中物理量的符号表示）
（2）乙同学采用图丙的实验装置进行实验（图丁为俯视图）。
将两个相同的小车放在水平木板上，前端各系一条绳子，绳子的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘中放上不同的重物。两个小车后各系一条细线，用夹子把两条细线同时夹住，使小车静止。打开夹子，两个小车同时开始运动，合上夹子，两个小车同时停下来。只需要测量两小车的位移x及两小盘和盘中重物的总质量m，即可探究加速度与合外力的关系。
①乙同学的实验方案中，是否需要平衡摩擦力？ （填“需要”或“不需要”）
②一次实验中，用刻度尺测量两个小车的位移和，已知小盘和盘中重物的总质量分别对应为和，为了验证加速度与合外力成正比，只需验证表达式 （用、、、表示）成立即可。
【答案】 AD/DA 需要
【详解】（1）[1]AB．实验中平衡摩擦力时，长木板右端适当垫高，让小车在不受牵引时能拖动纸带沿木板匀速运动，故A正确，B错误；
CD．以槽码和槽码盘整体作为研究对象，设它们的总质量为m，则有设小车质量为M，对小车分析有联立可得要使绳子拉力等于槽码和槽码盘的总重力，即则需要满足即小车质量远远大于槽码和槽码盘的总质量，故C错误，D正确。故选AD。
[2]由于打点周期为T，相邻两点间还有四个点没画出，则相邻计数点间的时间间隔为
根据逐差法，小车的加速度大小为
（2）[3]乙同学的实验方案中，为了使得盘及盘中重物的重力等于小车所受合外力，需要平衡摩擦力；
[4]两小车运动的时间相等，根据可知，加速度之比等于位移之比，即由于小盘和盘中重物的总重力等于小车所受合外力，即F=mg，则有所以要验证加速度与合外力成正比，即验证
则只需验证表达式成立。
15．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某小组设计了如图所示的实验装置．图中上下两层水平轨道表面光滑，两小车前端系上细线，细线跨过滑轮并挂上砝码盘，两小车尾部细线连到控制装置上，实验时通过控制装置使两小车同时开始运动，然后同时停止．
(1)在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使 ；在实验时，为减小系统误差，应使砝码盘和砝码的总质量 小车的质量(选填“远大于”“远小于”“等于”)．
(2)本实验通过比较两小车的位移来比较小车加速度的大小，能这样比较，是因为 ．
(3)实验中获得数据如下表所示：
小车Ⅰ、Ⅱ的质量都约为200 g.
在第1次实验中小车Ⅰ从A点运动到B点的位移如下图所示，请将测量结果填到表中空格处．通过分析，可知表中第 次实验数据存在明显错误，应舍弃．
【答案】 细线与轨道平行 远小于 两小车从静止开始做匀加速直线运动，且两小车的运动时间相等 3
【详解】（1）在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使细线与轨道平行（或水平），如果细线不保持水平，那么小车的合力就不等于绳子的拉力，小车的合力就不能正确测量．设小车的质量为M，砝码盘和砝码的质量为m，根据牛顿第二定律，对m有：，对M有：，解得：，当m＜＜M时，即当砝码盘和砝码的总重力要远小于小车的重力，绳子的拉力近似等于砝码盘和砝码的总重力．（2）本实验通过比较两小车的位移来比较小车加速度的大小，能这样比较，是因为两小车从静止开始做匀加速直线运动，且两小车的运动时间相等．（3）从刻度尺读出A点的读数为0.49cm，B点的读数为23.85cm，所以点运动到B点的位移为23.36cm．当小车质量一定时，小车的加速度与合力成正比，而两小车从静止开始做匀加速直线运动，且两小车的运动时间相等，所以两小车的位移之比等于加速度之比，所以拉力之比应该近似等于位移之比，从实验数据中发现第3次实验数据存在明显错误，应舍弃．
特训目标
特训内容
目标1
拉力替代法（1T—3T）
目标2
拉力直测法（4T—6T）
目标3
光门测速法（7T—9T）
目标4
整体系统法（10T—12T）
目标5
双车比较法（13T—15T）
实验次数
小车
拉力F/N
位移x/cm
1
Ⅰ
0.1
Ⅱ
0.2
46.51
2
Ⅰ
0.2
29.04
Ⅱ
0.3
43.63
3
Ⅰ
0.3
41.16
Ⅱ
0.4
44.80
4
Ⅰ
0.4
36.43
Ⅱ
0.5
45.56
相关试卷
专题25 竖直面内圆周运动-【热重难点】最新高考物理一轮复习热点重点难点夯练与提升： 这是一份专题25 竖直面内圆周运动-【热重难点】最新高考物理一轮复习热点重点难点夯练与提升，文件包含专题25竖直面内圆周运动原卷版docx、专题25竖直面内圆周运动解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共23页， 欢迎下载使用。
专题18 板块模型-【热重难点】最新高考物理一轮复习热点重点难点夯练与提升： 这是一份专题18 板块模型-【热重难点】最新高考物理一轮复习热点重点难点夯练与提升，文件包含专题18板块模型原卷版docx、专题18板块模型解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共24页， 欢迎下载使用。
专题12 探究弹簧弹力与形变量的关系-【热重难点】最新高考物理一轮复习热点重点难点夯练与提升： 这是一份专题12 探究弹簧弹力与形变量的关系-【热重难点】最新高考物理一轮复习热点重点难点夯练与提升，文件包含专题12探究弹簧弹力与形变量的关系原卷版docx、专题12探究弹簧弹力与形变量的关系解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共29页， 欢迎下载使用。
