5、均勻。
(2)質(zhì)量測(cè)量以及計(jì)數(shù)點(diǎn)間距測(cè)量不準(zhǔn)確，故要采取多次測(cè)量取平均值。
(3)作圖不準(zhǔn)確，故在描點(diǎn)作圖時(shí)，要用坐標(biāo)紙，使盡量多的點(diǎn)落在直線上，不在直線上的點(diǎn)均勻分布兩側(cè)，舍去偶然誤差較大的點(diǎn)。
七、注意事項(xiàng)
1．平衡摩擦力：平衡摩擦力時(shí)，要調(diào)出一個(gè)合適的斜面，使小車的重力沿著斜面方向的分力正好平衡小車受的摩擦阻力。此時(shí)，不要把懸掛小盤的細(xì)線系在小車上，即不要給小車加任何牽引力，要讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)。
2．實(shí)驗(yàn)條件：M?m。只有如此，小盤和砝碼的總重力才可視為小車受到的拉力。
3．一先一后一按?。焊淖兝托≤囐|(zhì)量后，每次開(kāi)始時(shí)，小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并應(yīng)先接通電源，再放開(kāi)小
6、車，且應(yīng)在小車到達(dá)定滑輪前按住小車。
4．作圖：作圖時(shí)，兩坐標(biāo)軸的比例要適當(dāng)，要使盡可能多的點(diǎn)落在所作直線上，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能對(duì)稱地分布在所作直線兩側(cè)。
考點(diǎn)1 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)
[例1] (2017·遼寧葫蘆島六校聯(lián)考)如圖1所示，為“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)裝置，數(shù)字化信息系統(tǒng)可以獲得小車加速度a與鉤碼的質(zhì)量及小車和砝碼的質(zhì)量對(duì)應(yīng)關(guān)系圖。鉤碼的質(zhì)量為m1，小車和砝碼的質(zhì)量為m2，重力加速度為g。
(1)下列說(shuō)法中正確的是________。
A．每次在小車上加減砝碼時(shí)，應(yīng)重新平衡摩擦力
B．實(shí)驗(yàn)時(shí)若用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)先釋放小車后接通電源
C．本實(shí)驗(yàn)m2
7、應(yīng)遠(yuǎn)小于m1
D．在用圖象探究加速度與質(zhì)量關(guān)系時(shí)，應(yīng)作a-圖象
(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)，某同學(xué)由于疏忽，遺漏了平衡摩擦力這一步驟，測(cè)得F＝m1g，作出a-F圖象，他可能作出圖2中________(填“甲”“乙”或“丙”)圖線。此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是________。
A．小車與軌道之間存在摩擦
B．導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)
C．鉤碼的總質(zhì)量太大
D．所用小車的質(zhì)量太大
(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)，某同學(xué)遺漏了平衡摩擦力這一步驟，若軌道水平，他測(cè)量得到的a-圖象如圖3。設(shè)圖中直線的斜率為k，在縱軸上的截距為b，則小車與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝________，鉤碼的質(zhì)量m1＝___
8、_____。
(4)實(shí)驗(yàn)中打出的紙帶如圖4所示。相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間是0.1 s，由此可以算出小車運(yùn)動(dòng)的加速度是______m/s2。
解析 (1)根據(jù)平衡摩擦力原理可得μmgcosθ＝mgsinθ，即只要滿足μ＝tanθ即可，所以重新加減砝碼時(shí)不需要重新平衡摩擦力，A錯(cuò)誤；為了得到更多的數(shù)據(jù)，應(yīng)該先接通電源，后釋放紙帶，B錯(cuò)誤；為了保證鉤碼的重力等于細(xì)繩的拉力，鉤碼的質(zhì)量m1應(yīng)遠(yuǎn)小于小車和砝碼的質(zhì)量m2，故C錯(cuò)誤；在用圖象探究加速度與質(zhì)量關(guān)系時(shí)，為了得出線性關(guān)系，應(yīng)作a-圖象，故D正確。
(2)遺漏了平衡摩擦力這一步驟，就會(huì)出現(xiàn)當(dāng)有拉力時(shí)，物體不動(dòng)的情況，故圖線為丙。當(dāng)不滿足m1?
9、m2時(shí)，隨m1的增大物體的加速度a逐漸減小，故圖象彎曲的原因是：所掛鉤碼的總質(zhì)量太大，不滿足鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，故C正確。
(3)根據(jù)牛頓第二定律可知，m1g－μm2g＝m2a；結(jié)合-a圖象，可得：＝＋a，設(shè)圖中直線的斜率為k，在縱軸上的截距為b，因此鉤碼的質(zhì)量m1＝，小車與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝。
(4)根據(jù)逐差法知
a＝＝ m/s2＝0.46 m/s2。
答案 (1)D (2)丙 C (3) (4)0.46
(1)在本實(shí)驗(yàn)中，必須平衡摩擦力，在平衡摩擦力時(shí)，不要把鉤碼系在小車上，即不要給小車加任何牽引力，讓小車拖著打點(diǎn)的紙帶運(yùn)動(dòng)。
(2)安裝器材時(shí)，要調(diào)整滑輪的高
10、度，使拴小車的細(xì)繩與斜面平行，且連接小車和盤應(yīng)在平衡摩擦力之后。
(3)改變小車的質(zhì)量或拉力的大小時(shí)，改變量應(yīng)盡可能大一些，但應(yīng)滿足鉤碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和車上砝碼的總質(zhì)量。鉤碼的總質(zhì)量不要超過(guò)小車和車上砝碼總質(zhì)量的10%。
(4)改變拉力和小車質(zhì)量后，每次開(kāi)始時(shí)小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并應(yīng)先接通電源，再放開(kāi)小車，且應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前按住小車。
(5)在探究F不變，a與M的關(guān)系時(shí)應(yīng)畫a-的關(guān)系圖象，在探究M不變，a與F的關(guān)系圖象時(shí)，斜率表示小車質(zhì)量的倒數(shù)。
(2017·天津和平區(qū)檢測(cè))小王同學(xué)在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，小車及砝碼的質(zhì)量用M表示，砂桶及砂的質(zhì)量用m表示，小
11、車的加速度可由小車后拖動(dòng)的紙帶計(jì)算出。
(1)往砂桶中加入一定量的砂子，當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足________時(shí)，可近似認(rèn)為繩對(duì)小車的拉力大小等于砂桶和砂的重力；在釋放小車________(填“之前”或“之后”)接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，在紙帶上打出一系列的點(diǎn)。
(2)在平衡摩擦力后，他用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶的一段如圖所示，該紙帶上相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未標(biāo)出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用交流電的頻率是50 Hz，則小車的加速度大小是________m/s2，當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)小車的速度是________m/s。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)
(3)小張同學(xué)用同一裝置做實(shí)驗(yàn)，他們倆在同一坐標(biāo)系中畫出
12、的a-F關(guān)系圖線如圖所示，小張和小王同學(xué)做實(shí)驗(yàn)，哪—個(gè)物理量是不同的________。
答案 (1)m?M 之前 (2)0.390 0.377 (3)小車及砝碼的質(zhì)量
解析 (1)小車實(shí)際的加速度為a＝，繩子拉力為F＝Ma＝，因此只有當(dāng)m?M時(shí)，拉力F才近似等于mg；實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先接通電源再釋放小車。
(2)a＝＝0.390 m/s2，vB＝≈0.377 m/s。
(3)圖線的斜率為小車及砝碼的質(zhì)量的倒數(shù)，因此小車及砝碼的質(zhì)量不同。
考點(diǎn)2 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)
1．完善原實(shí)驗(yàn)
由于細(xì)繩對(duì)小車的拉力并不完全等于砝碼和小盤的總
13、重力，所以實(shí)驗(yàn)中存在系統(tǒng)誤差。在探究質(zhì)量一定，加速度與力的關(guān)系時(shí)，可以研究“砝碼和小盤”與“小車和砝碼”組成的系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)操作時(shí)還可將小盤中的一部分砝碼移至小車上，這樣就達(dá)到了系統(tǒng)的總質(zhì)量一定而改變拉力的目的；在探究力一定，加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，同樣選系統(tǒng)為研究對(duì)象，小車所受拉力的大小等于砝碼和小盤的總重力，系統(tǒng)的質(zhì)量是小車、所有砝碼和小盤的質(zhì)量，畫相應(yīng)的a-圖象，這樣改進(jìn)可使原實(shí)驗(yàn)消除因?qū)嶒?yàn)原理不完善而帶來(lái)的系統(tǒng)誤差。
2．實(shí)驗(yàn)器材的改進(jìn)
(1)氣墊導(dǎo)軌代替長(zhǎng)木板
優(yōu)點(diǎn)：不用平衡摩擦力。
(2)氣墊導(dǎo)軌上安裝光電門，省去打點(diǎn)計(jì)時(shí)器
原理：測(cè)定通過(guò)的時(shí)間，由a＝求出加速度，小車
14、的加速度由位移傳感器及與之相連的計(jì)算機(jī)得到。
(3)拉力大小直接用力傳感器測(cè)定，也可在實(shí)驗(yàn)中用位移或速度傳感器。
3．實(shí)驗(yàn)的拓展
在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上把木板放平利用所得數(shù)據(jù)可以測(cè)量物塊和木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)。
[例2] (2014·全國(guó)卷Ⅰ)某同學(xué)利用圖a所示實(shí)驗(yàn)裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)獲得了小車加速度a與鉤碼的質(zhì)量m的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖，如圖b所示。實(shí)驗(yàn)中小車(含發(fā)射器)的質(zhì)量為200 g，實(shí)驗(yàn)時(shí)選擇了不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)繩和輕定滑輪，小車的加速度由位移傳感器及與之相連的計(jì)算機(jī)得到?；卮鹣铝袉?wèn)題：
(1)根據(jù)該同學(xué)的結(jié)果，小車的加速度與鉤碼的質(zhì)量成________(填“線性”或“非線性”)關(guān)系
15、。
(2)由圖b可知，a-m圖線不經(jīng)過(guò)原點(diǎn)，可能的原因是______________________________________。
(3)若利用本實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證“在小車質(zhì)量不變的情況下，小車的加速度與作用力成正比”的結(jié)論，并直接以鉤碼所受重力mg作為小車受到的合外力，則實(shí)驗(yàn)中應(yīng)采取的改進(jìn)措施是_____________。鉤碼的質(zhì)量應(yīng)滿足的條件是____________________。
解析 (1)根據(jù)題圖b坐標(biāo)系中給出的數(shù)據(jù)，連線，小車的加速度與鉤碼的質(zhì)量成非線性關(guān)系。
(2)根據(jù)題圖b中數(shù)據(jù)，小車受到鉤碼的拉力的作用，但沒(méi)有加速度，故未平衡摩擦力或傾角過(guò)小，沒(méi)有完全平衡摩擦力。
16、
(3)在實(shí)驗(yàn)中要求“直接以鉤碼所受重力mg作為小車受到的合外力”需要滿足兩個(gè)條件：①平衡摩擦力；②鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(含發(fā)射器)的質(zhì)量。
答案 (1)非線性 (2)存在摩擦力
(3)調(diào)節(jié)軌道的傾斜度以平衡摩擦力 遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量
(1)在實(shí)驗(yàn)改進(jìn)過(guò)程中應(yīng)注意增添了哪些器材，這些器材在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的作用。
(2)無(wú)論是原理的改進(jìn)還是器材的改進(jìn)，實(shí)驗(yàn)拓展都是以完成實(shí)驗(yàn)為目的，通過(guò)改進(jìn)對(duì)實(shí)驗(yàn)有哪些影響，哪些優(yōu)劣。
為了“探究加速度與力的關(guān)系”，使用如圖所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。其中G1、G2為兩個(gè)光電門，當(dāng)滑塊通過(guò)G1、G2光電門時(shí)，光束被遮擋的時(shí)間t1、t2都可以被測(cè)量并記
17、錄，滑塊連同上面固定的條形擋光片的總質(zhì)量為M，擋光片寬度為D，光電門間距離為x，牽引砝碼的質(zhì)量為m。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始應(yīng)先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺釘，使氣墊導(dǎo)軌水平。回答下列問(wèn)題：
(1)若取細(xì)繩牽引滑塊的拉力T＝mg，測(cè)得滑塊質(zhì)量M＝0.2 kg，改變m的值，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，以下m的取值不合適的一個(gè)是________。
A．m1＝5 g B．m2＝15 g
C．m3＝20 g D．m4＝200 g
(2)在此實(shí)驗(yàn)中，需要測(cè)得每一個(gè)牽引力對(duì)應(yīng)的加速度，其中求得的加速度的表達(dá)式為a＝________(用t1、t2、D、x表示)。
(3)以小車和牽引砝碼為研究對(duì)象，小車質(zhì)量M一定，改變牽引砝
18、碼的質(zhì)量m，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描繪的小車加速度a與牽引砝碼的質(zhì)量m之間的實(shí)驗(yàn)關(guān)系圖象。能正確反映-關(guān)系的圖是________。
答案 (1)D (2) (3)C
解析 (1)在實(shí)驗(yàn)中，認(rèn)為m的重力等于滑塊所受的合力，所以m的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于M的質(zhì)量，故D不合適。
(2)滑塊經(jīng)過(guò)光電門的速度為：v2＝，v1＝，則根據(jù)v－v＝2ax，得。
(3)根據(jù)牛頓第二定律，則有a＝，＝·＋，則-圖象是一條傾斜的直線，且在縱軸上有截距，故C正確。
1．(2018·江西景德鎮(zhèn)質(zhì)檢)用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、水平木板(包括定滑輪)、小車等器材做“研究小車加速度與質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，如圖是某學(xué)生做該實(shí)驗(yàn)時(shí)小車
19、即將釋放之前的實(shí)驗(yàn)裝置圖；該圖中有4處錯(cuò)誤，它們分別是：
(1)________________________________________________________________________；
(2)________________________________________________________________________；
(3)________________________________________________________________________；
(4)_______________________________
20、_________________________________________。
答案 見(jiàn)解析
解析 (1)水平木板左端未適當(dāng)墊高來(lái)平衡摩擦力。(2)電源要用低壓交流電源。(3)小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。(4)連接沙桶的細(xì)線通過(guò)定滑輪后應(yīng)與木板平行。
2．(2017·遼寧重點(diǎn)高三期末)某物理興趣小組利用圖示實(shí)驗(yàn)裝置做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。
(1)在平衡摩擦力后，要使細(xì)線的拉力可近似認(rèn)為等于砝碼盤及盤中砝碼受到的總重力，小車的質(zhì)量M和砝碼盤及盤中砝碼的總質(zhì)量m應(yīng)滿足的條件是________。
(2)下列實(shí)驗(yàn)操作中，正確的是________。(填正確選項(xiàng)前的字母)
21、A．調(diào)節(jié)定滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨募?xì)線與長(zhǎng)木板表面保持平行
B．每次小車都要從同一位置開(kāi)始運(yùn)動(dòng)
C．實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先放小車，然后再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源
D．平衡摩擦力后，通過(guò)增減小車上的砝碼改變小車的質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力
答案 (1)M?m(或m?M) (2)AD
解析 (1)平衡摩擦力后，小車開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度a＝，當(dāng)M?m時(shí)，加速度近似等于a＝，即細(xì)線拉力近似等于砝碼盤及盤中砝碼受到的總重力。
(2)為了減少誤差，應(yīng)使?fàn)恳≤嚨募?xì)線與長(zhǎng)木板表面保持平行，A正確；根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器可知位移s和時(shí)間t，所以不必讓小車每一次都從同一位置開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，
22、再釋放小車，C錯(cuò)誤；平衡摩擦力后，設(shè)長(zhǎng)木板傾角為θ，根據(jù)mgsinθ＝μmgcosθ，μ＝tanθ，可知θ與質(zhì)量無(wú)關(guān)，故增減砝碼后不需要重新平衡摩擦力，D正確。
3．(2017·威海模擬)某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示的裝置進(jìn)行驗(yàn)證：當(dāng)質(zhì)量m一定時(shí)，加速度a與力F成正比的關(guān)系，其中F＝m2g，m＝m1＋m2(m1為小車及車內(nèi)砝碼的總質(zhì)量，m2為桶及桶中砝碼的總質(zhì)量)。具體做法是：將小車從A處由靜止釋放，用速度傳感器測(cè)出它運(yùn)動(dòng)到B處時(shí)的速度v，然后將小車內(nèi)的一個(gè)砝碼拿到小桶中，小車仍從A處由靜止釋放，測(cè)出它運(yùn)動(dòng)到B處時(shí)對(duì)應(yīng)的速度，重復(fù)上述操作。圖中AB相距x。
(1)設(shè)加速度大小為a，則a與v及
23、x間的關(guān)系式是______。
(2)如果實(shí)驗(yàn)操作無(wú)誤，四位同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)做出了下列圖象，其中哪一個(gè)是正確的( )
(3)下列哪些措施能夠減小本實(shí)驗(yàn)的誤差________。
A．實(shí)驗(yàn)中必須保證m2?m1
B．實(shí)驗(yàn)前要平衡摩擦力
C．細(xì)線在桌面上的部分應(yīng)與長(zhǎng)木板平行
D．圖中AB之間的距離x盡量小些
答案 (1)v2＝2ax (2)A (3)BC
解析 (1)小車做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度位移公式得：v2＝2ax。
(2)由(1)可知：v2＝2ax，由牛頓第二定律得：a＝，則：v2＝F，v2與F成正比，故選A。
(3)以系統(tǒng)為研究對(duì)象，加速度：
24、a＝＝，系統(tǒng)所受拉力等于m2g，不需要滿足m2?m1，故A錯(cuò)誤；為使系統(tǒng)所受合力等于桶與桶中砝碼的重力，實(shí)驗(yàn)需要平衡摩擦力，還需要細(xì)線在桌面上的部分與長(zhǎng)木板平行，故B、C正確；為減小實(shí)驗(yàn)誤差，圖中A、B之間的距離x應(yīng)盡量大些，故D錯(cuò)誤；故選B、C。
4．(2017·遼寧育才學(xué)校二模)如圖所示為用光電門測(cè)定鋼球下落時(shí)受到的阻力的實(shí)驗(yàn)裝置。直徑為d、質(zhì)量為m的鋼球自由下落的過(guò)程中，先后通過(guò)光電門A、B，計(jì)時(shí)裝置測(cè)出鋼球通過(guò)A、B的時(shí)間分別為tA、tB。用鋼球通過(guò)光電門的平均速度表示鋼球球心通過(guò)光電門的瞬時(shí)速度。測(cè)出兩光電門間的距離為h，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。
(1)鋼球下落的加速度大小a＝
25、______________，鋼球受到的空氣平均阻力f＝__________________。
(2)本題“用鋼球通過(guò)光電門的平均速度表示鋼球球心通過(guò)光電門的瞬時(shí)速度”，但從嚴(yán)格意義上講是不準(zhǔn)確的，實(shí)際上鋼球通過(guò)光電門的平均速度________(填“>”或“<”)鋼球球心通過(guò)光電門的瞬時(shí)速度。
答案 (1)－ mg－－ (2)<
解析 (1)鋼球通過(guò)光電門A、B時(shí)的瞬時(shí)速度分別為vA＝、vB＝，由v－v＝2ah得，加速度a＝－，由牛頓第二定律得mg－f＝ma，解得f＝mg－－。
(2)由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可知，鋼球通過(guò)光電門的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，而球心通過(guò)光電門的中間位移
26、的速度大于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，因此鋼球通過(guò)光電門的平均速度小于鋼球球心通過(guò)光電門的瞬時(shí)速度。
5．(2017·廣東執(zhí)信中學(xué)模擬)(1)如圖甲所示為某同學(xué)所安裝的“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置。
①在“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)中，為了使小車受到合外力等于砝碼和砝碼盤的總重量，通常采用如下兩個(gè)措施：
A．平衡摩擦力：將長(zhǎng)木板無(wú)滑輪的一端下面墊一小木塊，反復(fù)移動(dòng)木塊的位置，直到小車在砝碼盤的拉動(dòng)下帶動(dòng)紙帶與小車一起做勻速直線運(yùn)動(dòng)；
B．在調(diào)整砝碼多少的過(guò)程中，要保證砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量M。
以上哪一個(gè)措施中有何重大錯(cuò)誤？(說(shuō)明錯(cuò)誤點(diǎn))________
27、______ ______________________________________________。
②如圖是上述實(shí)驗(yàn)打出的一條紙帶，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期是0.02 s，結(jié)合圖乙給出的數(shù)據(jù)(單位：cm)，求出小車運(yùn)動(dòng)加速度的大小為_(kāi)_______m/s2，并求出紙帶中P點(diǎn)瞬時(shí)速度的大小為_(kāi)_______m/s。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)
(2)某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖a所示的實(shí)驗(yàn)裝置，通過(guò)改變重物的質(zhì)量，利用計(jì)算機(jī)可得滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象。他們?cè)谲壍浪胶蛢A斜的兩種情況下分別做了實(shí)驗(yàn)，得到了兩條a-F圖線，如圖b所示。
①圖線________(填“甲”
28、或“乙”)是在軌道左側(cè)抬高成為斜面情況下得到的。
②滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量m＝________kg，滑塊和軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝________。
答案 (1)①A有錯(cuò)誤，平衡摩擦力時(shí)不能懸掛砝碼盤?、?.0 2.6 (2)①甲 ②0.5 0.2
解析 (1)①A有錯(cuò)誤，平衡摩擦力時(shí)不能懸掛砝碼盤。
②小車運(yùn)動(dòng)的加速度計(jì)算表達(dá)式為：
a＝ m/s2
＝4.0 m/s2，
紙帶中P點(diǎn)瞬時(shí)速度大小為vP＝ m/s≈2.6 m/s。
(2)①由圖象可知，當(dāng)F＝0時(shí)，a≠0。也就是說(shuō)當(dāng)繩子上沒(méi)有拉力時(shí)小車就有加速度，該同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中平衡摩擦力過(guò)大，即傾角過(guò)大，平衡摩擦力
29、時(shí)木板的左端墊得過(guò)高。所以圖線甲是在軌道左側(cè)抬高成為斜面情況下得到的。②根據(jù)F＝ma得a＝。所以滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象斜率等于滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量的倒數(shù)。由圖得加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象斜率k＝2，所以滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量m＝0.5 kg；在水平軌道上F＝1 N時(shí)，加速度a＝0，根據(jù)牛頓第二定律得F－μmg＝0，解得μ＝0.2。
6．(2017·江門模擬)如圖甲所示是某同學(xué)探究加速度與力的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置。他在氣墊導(dǎo)軌上安裝了一個(gè)光電門B?；瑝K上固定一遮光條，滑塊用細(xì)線繞過(guò)氣墊導(dǎo)軌左端的定滑輪與力傳感器相連，傳感器下方懸掛鉤碼，每次滑塊都從A處由靜
30、止釋放。
(1)該同學(xué)用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光條的寬度d，如圖乙所示，則d＝________mm。
(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)，將滑塊從A位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過(guò)光電門B的時(shí)間t，若要得到滑塊的加速度，還需要測(cè)量的物理量是______________________。
(3)下列不必要的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)要求是________。(填選項(xiàng)前的字母)
A．應(yīng)使滑塊質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量
B．應(yīng)使A位置與光電門間的距離適當(dāng)大些
C．應(yīng)將氣墊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)水平
D．應(yīng)使細(xì)線與氣墊導(dǎo)軌平行
(4)改變鉤碼質(zhì)量，測(cè)出對(duì)應(yīng)的力傳感器的示數(shù)F和遮光條通過(guò)光電門的時(shí)間t，通過(guò)描點(diǎn)作出線性圖象，研
31、究滑塊的加速度與力的關(guān)系，處理數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)作出________填“t2-F”“-F”或“-F”圖象。
答案 (1)2.30 (2)遮光條到光電門的距離L (3)A
(4)-F
解析 (1)由圖知第6條刻度線與主尺對(duì)齊，d＝2 mm＋6×0.05 mm＝2.30 mm。
(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)，將滑塊從A位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過(guò)光電門B的時(shí)間t，滑塊經(jīng)過(guò)光電門時(shí)的瞬時(shí)速度可近似認(rèn)為是滑塊經(jīng)過(guò)光電門的平均速度。
根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v2＝2ax知若要得到滑塊的加速度，還需要測(cè)量的物理量是遮光條到光電門的距離L。
(3)拉力是直接通過(guò)力傳感器測(cè)量的，故與小車質(zhì)量和鉤碼質(zhì)量大小關(guān)系無(wú)關(guān)，故A
32、項(xiàng)不必要；應(yīng)使A位置與光電門間的距離適當(dāng)大些，有利于減小誤差，故B項(xiàng)必要；應(yīng)將氣墊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)水平，拉力才等于合力，故C項(xiàng)必要；要保持拉線方向與木板平面平行，拉力才等于合力，故D項(xiàng)必要；故選A。
(4)由題意可知，該實(shí)驗(yàn)中保持小車質(zhì)量M不變，因此有：v2＝2aL，v＝，a＝，＝2··L，所以研究滑塊的加速度與力的關(guān)系，處理數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)作出-F圖象。
7．(2016·全國(guó)卷Ⅲ)某物理課外小組利用圖a中的裝置探究物體加速度與其所受合外力之間的關(guān)系。圖中，置于實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的長(zhǎng)木板水平放置，其右端固定一輕滑輪，輕繩跨過(guò)滑輪，一端與放在木板上的小滑車相連，另一端可懸掛鉤碼。本實(shí)驗(yàn)中可用的鉤碼共有N＝5個(gè)，每個(gè)質(zhì)
33、量均為0.010 kg。實(shí)驗(yàn)步驟如下：
(1)將5個(gè)鉤碼全部放入小車中，在長(zhǎng)木板左下方墊上適當(dāng)厚度的小物塊，使小車(和鉤碼)可以在木板上勻速下滑。
(2)將n(依次取n＝1,2,3,4,5)個(gè)鉤碼掛在輕繩右端，其余N-n個(gè)鉤碼仍留在小車內(nèi)；用手按住小車并使輕繩與木板平行。釋放小車，同時(shí)用傳感器記錄小車在時(shí)刻t相對(duì)于其起始位置的位移s，繪制s-t圖象，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后可得到相應(yīng)的加速度a。
(3)對(duì)應(yīng)于不同的n的a值見(jiàn)下表。n＝2時(shí)的s-t圖象如圖b所示；由圖b求出此時(shí)小車的加速度(保留兩位有效數(shù)字)，將結(jié)果填入下表。
n
1
2
3
4
5
a/(m·s－2)
0.2
34、0
____
0.58
0.78
1.00
(4)利用表中的數(shù)據(jù)在圖c中補(bǔ)齊數(shù)據(jù)點(diǎn)，并作出a-n圖象。從圖象可以看出：當(dāng)物體質(zhì)量一定時(shí)，物體的加速度與其所受的合外力成正比。
(5)利用a-n圖象求得小車(空載)的質(zhì)量為_(kāi)_______kg(保留兩位有效數(shù)字，重力加速度取g＝9.8 m/s2)。
(6)若以“保持木板水平”來(lái)代替步驟(1)，下列說(shuō)法正確的是________(填入正確選項(xiàng)前的標(biāo)號(hào))。
A．a(chǎn)-n圖線不再是直線
B．a(chǎn)-n圖線仍是直線，但該直線不過(guò)原點(diǎn)
C．a(chǎn)-n圖線仍是直線，但該直線的斜率變大
答案 (3)0.40 (4)如圖所示 (5)0.45 (6)BC
解析 (3)因?yàn)樾≤囎龀跛俣葹榱愕膭蚣铀僦本€運(yùn)動(dòng)，故在圖b中任選一組數(shù)據(jù)代入公式s＝at2，可得a＝0.40 m/s2。
(4)將n＝2,3,5時(shí)的點(diǎn)描到圖c中，再連線。
(5)當(dāng)掛n個(gè)鉤碼時(shí)，由牛頓第二定律方程可得nmg＝(5m＋M)a，故有a＝·n，則a-n圖象斜率k＝＝，可得M＝0.45 kg。
(6)如果不平衡摩擦力，則有nmg－μ[(5－n)m＋M]g＝(5m＋M)a，得a＝·n－μg，說(shuō)明圖線仍為直線，但不再過(guò)原點(diǎn)，并且斜率增大，B、C正確。
18
2019版高考物理總復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新增分 專題四 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系學(xué)案
