第三章第三章牛牛顿运运动定律定律实验四探究加速度与力、质量的关系考纲解读学会用控制学会用控制变量法研究物理量法研究物理规律律.学会灵活运用学会灵活运用图象法象法处理物理理物理问题的方法的方法.探究加速度与力、探究加速度与力、质量的关系，并量的关系，并验证牛牛顿第二定律第二定律.知知识梳理梳理考点一考点一考点二考点二考点三考点三知识梳理合外力质量aF打点计时器低压交流电源米尺【基本实验要求】答案知识梳理牵引力匀速下滑接通电源放开小车答案知识梳理1.注意事注意事项(1)平平衡衡摩摩擦擦力力：适适当当垫高高木木板板的的右右端端，使使小小车的的重重力力沿沿斜斜面面方方向向的的分分力力正正好好平平衡衡.在在平平衡衡摩摩擦擦力力时，不不要要把把悬挂挂小小盘的的细绳系系在在小小车上，上，让小小车拉着穿拉着穿过打点打点计时器的器的纸带匀速运匀速运动.(2)不重复平衡摩擦力不重复平衡摩擦力.(3)实验条件：条件： .(4)一一 先先 一一 后后 一一 按按 :改改 变 拉拉 力力 和和 小小 车 质 量量 后后 ， 每每 次次 开开 始始 时 小小 车 应 尽尽 量量 靠靠 近近 ，并，并应先接通先接通电源，后源，后释放小放小车，且，且应在小在小车到达滑到达滑轮前按住小前按住小车.小小车和和纸带受到的阻力受到的阻力mm打点打点计时器器【规律方法律方法总结】答案答案知识梳理返回考点一实验原理与实验操作1.如如图所所示示，为某某同同学学安安装装的的“验证牛牛顿第第二二定定律律”的的实验装装置置，在在小小车的的前前端端固固定定一一个个传感感器器，和和砂砂桶桶连接接的的细线接接在在传感感器器上上，通通过传感感器可器可显示出示出细线的拉力的拉力.在在图示状示状态下开始做下开始做实验.(1)从从图上可以看出，上可以看出，该同学在装置和操作中的主要同学在装置和操作中的主要错误是是_(2)若若砂砂和和砂砂桶桶的的质量量为m，小小车和和传感感器器的的总重重量量为M，做做好好此此实验_(填填“需要需要”或或“不需要不需要”)Mm的条件的条件.未平衡摩擦未平衡摩擦力；力；细线与木板不平行；开始与木板不平行；开始实验时，小，小车离打点离打点计时器太器太远不需要不需要解析答案解析答案2134考点一实验原理与实验操作2.利用如利用如图所示装置可以做力学中的所示装置可以做力学中的许多多实验.(1)以下以下说法正确的是法正确的是()A.用此装置用此装置“研究匀研究匀变速直速直线运运动”时,必必须设法消除小法消除小车和滑和滑轨间的摩擦阻力的影响的摩擦阻力的影响B.用此装置用此装置“研究匀研究匀变速直速直线运运动”时,应使小使小盘和和盘内砝内砝码的的总质量量远小于小小于小车的的质量量C.用用此此装装置置“探探究究加加速速度度a与与力力F的的关关系系”时，必必须设法法消消除除小小车和和长木木板板间的的摩摩擦擦阻阻力的影响力的影响D.用此装置用此装置“探究加速度探究加速度a与力与力F的关系的关系”应使小使小盘和和盘内砝内砝码的的总质量量远小于小小于小车的的质量量(2)本装置中要用到打点本装置中要用到打点计时器，如器，如图所示所示为实验室常用室常用的两种的两种计时器，其中甲装置用的器，其中甲装置用的电源要求是源要求是()A.交流交流220VB.直流直流220VC.交流交流46VD.直流直流46VCDA答案答案2134考点一实验原理与实验操作(3)在在利利用用此此装装置置“探探究究加加速速度度a与与力力F的的关关系系”时，实验中中按按规范范操操作作打打出出的的一一条条纸带的的一一部部分分如如图.已已知知打打点点计时器器接接在在频率率为50Hz的的交交流流电源源上上，则此此次次实验中中打打点点计时器器打下打下A点点时小小车的瞬的瞬时速度速度为_m/s.(结果保留果保留2位有效数字位有效数字)2.10cm0.53解析答案2134考点一实验原理与实验操作3.(1)我我们已已经知知道道，物物体体的的加加速速度度a同同时跟跟合合外外力力F和和质量量m两两个个因因素素有有关关.要要研研究究这三个物理量之三个物理量之间的定量关系的思想方法是的定量关系的思想方法是_.(2)某某同同学学的的实验方方案案如如图所所示示，她她想想用用砂砂桶桶的的重重力力表表示示小小车受受到到的的合合外外力力F，为了了减减小小这种做法种做法带来的来的实验误差，她先做了两方面的差，她先做了两方面的调整措施：整措施：a.用小木用小木块将将长木板无滑木板无滑轮的一端的一端垫高，目的是高，目的是_.b.使砂桶的使砂桶的质量量远小于小小于小车的的质量，目的是使拉小量，目的是使拉小车的力近似等于的力近似等于_.控制控制变量法量法平衡摩擦力平衡摩擦力砂桶的重力砂桶的重力答案答案2134考点一实验原理与实验操作B答案2134考点一实验原理与实验操作4.某某实验小小组利用利用图所示的装置探究加速度与力、所示的装置探究加速度与力、质量的关系量的关系.下列做法正确的是下列做法正确的是_(填字母代号填字母代号)A.调节滑滑轮的高度，使的高度，使牵引木引木块的的细绳与与长木板保持平行木板保持平行B.在在调节木木板板倾斜斜度度平平衡衡木木块受受到到的的滑滑动摩摩擦擦力力时，将将装装有有砝砝码的的砝砝码桶桶通通过定定滑滑轮拴在木拴在木块上上C.实验时，先放开木，先放开木块再接通打点再接通打点计时器的器的电源源D.通通过增减木增减木块上的砝上的砝码改改变质量量时，不需要重新不需要重新调节木板木板倾斜度斜度AD答案2134考点一实验原理与实验操作为使使砝砝码桶桶及及桶桶内内砝砝码的的总重重力力在在数数值上上近近似似等等于于木木块运运动时受受到到的的拉拉力力，应满足足的的条条件件是是砝砝码桶桶及及桶桶内内砝砝码的的总质量量_木木块和和木木块上上砝砝码的的总质量量.(选填填“远大于大于”“远小于小于”或或“近似等于近似等于”)远小于小于解析答案2134考点一实验原理与实验操作甲甲、乙乙两两同同学学在在同同一一实验室室，各各取取一一套套如如图所所示示的的装装置置放放在在水水平平桌桌面面上上，木木块上上均均不不放放砝砝码，在在没没有有平平衡衡摩摩擦擦力力的的情情况况下下，研研究究加加速速度度a与与拉拉力力F的的关关系系，分分别得得到到图中中甲甲、乙乙两两条条直直线.设甲甲、乙乙用用的的木木块质量量分分别为m甲甲、m乙乙，甲甲、乙乙用用的的木木块与与木木板板间的的动摩摩擦擦因因数数分分别为甲甲、乙乙，由由图可可知知，m甲甲_m乙乙，甲甲_乙乙.(选填填“大于大于”、“小于小于”或或“等于等于”)小于小于大于大于返回返回解析答案解析答案2134考点二数据处理及误差分析5.用如图所示装置做“探究物体的加速度跟力的关系”的实验.实验时保持小车的质量不变，用钩码所受的重力作为小车受到的合力，用打点计时器和小车后端拖动的纸带测出小车运动的加速度.(1)实验时先不挂钩码，反复调整垫块的左右位置，直到小车做匀速直线运动，这样做的目的是_.平衡小车运动中所受的摩擦阻力答案56考点二数据处理及误差分析(2)图为实验中打出的一条纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出了连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间都有4个点迹没有标出，测出各计数点到A点之间的距离，如图所示.已知打点计时器接在频率为50 Hz的交流电源两端，则此次实验中小车运动的加速度的测量值a_ m/s2.(结果保留两位有效数字)1.0解析答案56考点二数据处理及误差分析(3)实验时改变所挂钩码的质量，分别测量小车在不同外力作用下的加速度.根据测得的多组数据画出aF关系图象，如图所示.此图象的AB段明显偏离直线，造成此现象的主要原因可能是_.(选填下列选项的序号)A.小车与平面轨道之间存在摩擦B.平面轨道倾斜角度过大C.所挂钩码的总质量过大D.所用小车的质量过大C解析答案56考点二数据处理及误差分析6.某次“探究加速度a跟物体所受合力F和质量m的关系”实验如下.(1)图甲所示为实验装置图.图乙为某次实验得到的一段纸带，计数点A、B、C、D、E间的时间间隔为0.1 s，根据纸带可求出小车的加速度大小为_m/s2(结果保留两位有效数字).0.43解析答案56考点二数据处理及误差分析(2)保持小保持小车质量不量不变，改，改变砂和砂桶砂和砂桶质量，量，进行多次行多次测量量.根据根据实验数据做出了数据做出了加速度加速度a随拉力随拉力F的的变化化图线，如，如图所示所示.图中直中直线没有通没有通过原点，其主要原因是原点，其主要原因是_.实验前未平衡摩擦力前未平衡摩擦力(或平衡摩擦力不充分或平衡摩擦力不充分)摩擦力摩擦力解析答案解析答案56考点二数据处理及误差分析实验次数12345678小车加速度a/(ms2)1.90 1.72 1.49 1.25 1.00 0.75 0.50 0.30小车和砝码质量m/kg0.25 0.29 0.33 0.40 0.50 0.71 1.00 1.674.00 3.45 3.03 2.50 2.00 1.41 1.00 0.60 图线为过原点的直线，表明在合外力一定时，加速度跟质量成反比返回答案56考点三实验拓展与创新7.某同学用图(a)所示的实验装置测量物块与斜面之间的动摩擦因数.已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz，物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图(b)所示，图中标出了五个连续点之间的距离.(1)物块下滑时的加速度a_ m/s2，打C点时物块的速度v_ m/s；(2)已知重力加速度大小为g，为求出动摩擦因数，还必须测量的物理量是_(填正确答案标号).A.物块的质量B.斜面的高度C.斜面的倾角3.251.79C解析答案8791011考点三实验拓展与创新8.为了了探探究究加加速速度度与与力力的的关关系系，使使用用如如图所所示示的的气气垫导轨装装置置进行行实验，其其中中G1、G2为两两个个光光电门，它它们与与数数字字计时器器相相连，当当滑滑块通通过G1、G2光光电门时，光光束束被被遮遮挡的的时间t1、t2都都可可以以被被测量量并并记录.滑滑块连同同上上面面固固定定的的一一条条形形挡光光片片的的总质量量为M，挡光片光片宽度度为D，光，光电门间距离距离为s，牵引砝引砝码的的质量量为m.回答下列回答下列问题：(1)实验开开始始应先先调节气气垫导轨下下面面的的螺螺钉，使使气气垫导轨水水平平，在在不不增增加加其其他他仪器器的的情情况下，如何判定况下，如何判定调节是否到位？是否到位？答案(1)将滑块自由放在导轨上，并轻推滑块，看其能否做匀速直线运动.答案8791011考点三实验拓展与创新(2)若取若取M0.4kg，改，改变m的的值，进行多次行多次实验，以下，以下m的取的取值不合适的一个是不合适的一个是()A.m15gB.m215gC.m340gD.m4400g(3)在此在此实验中，需要中，需要测得每一个得每一个牵引力引力对应的加速度，其中求得的加速度的表达式的加速度，其中求得的加速度的表达式为_(用用t1、t2、D、s表示表示)D解析答案8791011考点三实验拓展与创新9.某同学利用图(a)所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图，如图(b)所示.实验中小车(含发射器)的质量为200 g，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮，小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到.回答下列问题：(1)根据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成_(填“线性”或“非线性”)关系.非线性解析答案8791011考点三实验拓展与创新(2)由图(b)可知，am图线不经过原点，可能的原因是_.(3)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是_，钩码的质量应满足的条件是_.远小于小车的质量存在摩擦力调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力答案8791011考点三实验拓展与创新10.某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系.弹簧测力计固定在一合适的木板上，桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮，细绳的两端分别与弹簧测力计的挂钩和矿泉水瓶连接，在桌面上画出两条平行线MN、PQ，并测出间距d.开始时将木板置于MN外，现缓慢向瓶中加水，直到木板刚刚开始运动为止，记下弹簧测力计的示数F0，以此表示滑动摩擦力的大小.再将木板放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧测力计的示数F1，然后释放木板，并用停表记下木板运动到PQ处的时间t.(1)木板的加速度可以用d、t表示为a_；为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是(一种即可)_.保持F1不变，重复实验多次测量，求平均值答案8791011考点三实验拓展与创新(2)改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度a与弹簧测力计示数F1的关系.下列图象能表示该同学实验结果的是_.(3)用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相经，它的优点是_.a.可以改变滑动摩擦力的大小b.可以更方便地获取多组实验数据c.可以比较精确地测出摩擦力的大小d.可以获得更大的加速度以提高实验精度bcc摩擦力逐渐增加水的质量，将不再满足FTF1，而是FTF1，将导致小车加速度实际值较理论值偏小解析答案8791011考点三实验拓展与创新11.某某实验小小组在在“探探究究加加速速度度与与物物体体受受力力的的关关系系”实验中中，设计出出如如下下的的实验方方案案，其其实验装装置置如如图所所示示.已已知知小小车质量量M214.6g，砝砝码盘质量量m07.8g，所所使使用用的的打打点点计时器交流器交流电频率率f50Hz.其其实验步步骤是：是：A.按按图中所示安装好中所示安装好实验装置；装置；B.调节长木板的木板的倾角，角，轻推小推小车后，使小后，使小车能沿能沿长木板向下做匀速直木板向下做匀速直线运运动；C.取下取下细绳和砝和砝码盘，记下砝下砝码盘中砝中砝码的的质量量m；D.将小将小车置于打点置于打点计时器旁，先接通器旁，先接通电源，再放开小源，再放开小车，打出一条打出一条纸带，由，由纸带求得小求得小车的加速度的加速度a；E.重新挂上重新挂上细绳和砝和砝码盘，改，改变砝砝码盘中砝中砝码的的质量，重量，重复复BD步步骤，求得小，求得小车在不同合外力在不同合外力F作用下的加速度作用下的加速度.回答下列回答下列问题：8791011考点三实验拓展与创新回答下列问题：(1)按上述方案做实验，是否要求砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量？_(填“是”或“否”).(2)实验中打出的其中一条纸带如图所示，由该纸带可求得小车的加速度a_m/s2.(1)小车加速运动时所受的合外力即为砝码和砝码盘的总重力，而实验中的研究对象是小车，因此，实验中不必使砝码及砝码盘的质量远小于小车的质量否0.88 解析答案8791011考点三实验拓展与创新(3)某同学将有关测量数据填入他所设计的表格中，如下表，他根据表中的数据画出aF图象(如图).造成图线不过坐标原点的一条最主要原因是_，从该图线延长线与横轴的交点可求出的物理量是_，其大小为_.次数12345砝码盘中砝码的重力F/N0.10 0.20 0.29 0.39 0.49小车的加速度a/(ms2)0.88 1.44 1.84 2.38 2.89(3)实验中本应有(m0m)gMa，由于实验中未计入砝码盘的质量m0，测得的图象与真实图象相比沿F轴左移m0g，图象将不过原点.在计算小车所受的合外力时未计入砝码盘的重力砝码盘的重力0.08 Nm0g0.08 N返回解析答案8791011