探究加速度與力質量的關系實驗裝置

『壹』 如圖為「探究加速度與力、質量的關系」的實驗裝置示意圖．砝碼和小桶的質量為m，小車和鉤碼的總質量為M．

（1）砝碼和小桶的質量以及小車和鉤碼的總質量需要用天平測量；
利用紙帶求加速度時需要用刻度尺測量紙帶上點與點之間的距離，
故還需要的工具是：天平、刻度尺（或直尺）；
（2）小車下滑時受到重力、細線的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等於合力，則應該用重力的下滑分量來平衡摩擦力，可以將長木板的一段墊高，撤去砂和砂桶，輕推小車，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運動，故B正確；
故選：B；
②重物加速下滑，處於失重狀態，其對細線的拉力小於重力，設拉力為T，根據牛頓第二定律，有
對重物，有 mg-T=ma
對小車，有 T=Ma
解得：T=

M

M+m

g，故當M＞＞m時，有T≈mg
故C符合要求
故選：C；
故答案為：（1）天平、刻度尺（或直尺）；（2）B；（3）C．

『貳』 探究加速度與力質量的關系的實驗裝置,已知小車的質量為M,小桶的質量為m

把木板的一端墊高，使小車在沒有受到拉力時恰能夠在木板上做勻速運動，就是用重力的下滑分力與摩擦力平衡，這時再加拉力，小車的加速度就只由拉力而產生了。
所用的小車質量是相同的，這樣我們把大家的數據綜合起來，就得到質量相同的小車在若干個不同拉力作用下的加速度了。

『叄』 圖為「探究加速度與力、質量的關系」實驗裝置示意圖A．實驗小組利用此裝置來探究：在外力一定的條件下，

①為了保證在改變小車中砝碼的質量時，小車所受的拉力近似不變，則應滿足回的條件是：小吊盤和盤中物答塊的質量之和遠小於小車和砝碼的總質量． ②由圖示紙帶可知，s 1 =3.56cm-1.20cm=2.36cm，s 2 =7.20cm-3.56cm=3.64cm，計數點間的時間間隔t=0.02×5=0.1s， 由△x=at 2 得：加速度a= s 2 - s 1 t 2 = 0.0364-0.0236 0． 1 2 ≈1.28m/s 2 ； ③a- 1 m 圖象是一條直線，a與m成反比；圖象在a軸上有截距，這是平衡摩擦力時長木板的傾角過大造成的． 故答案為：①遠小於；②2.36；1.28；③反比；過大．

『肆』 在「探究加速度與力、質量的關系」實驗中，實驗裝置如圖1所示（1）為了探究加速度與力的關系，應保持____

（1）該同學要探究小車的加速度a和力F的關系，應該保持質量M不變；作出a-F圖象；
（2）要探究小車的加速度a和質量m的關系，應該保持細線對車的拉力F不變，做出a?

1

m

圖象；
（3）為減小實驗誤差，盤和砝碼的質量應比小車的質量小得多，才可以用盤和砝碼的重力來表示小車的拉力，．
（4）每打五個點取一個計數點，又因打點計時器每隔0.02s打一個點，所以相鄰兩計數點間的時間T=0.1s；
根據勻變速直線運動中時間中點的速度等於該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上3點時小車的瞬時速度大小．
v₃=

x24

t24

=

0.0400+0.0519

0.2

=0.46m/s
根據紙帶的數據得相鄰的相等的時間間隔位移之差幾乎相等，所以小車做的為勻加速直線運動．
設0到1之間的距離為x₁，以後各段分別為x₂、x₃、x₄，
根據勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，
得：x₃-x₁=2a₁T²
x₄-x₂=2a₂T²
為了更加准確的求解加速度，我們對兩個加速度取平均值
得：a=

1

2

（a₁+a₂）
即a=

(0.04+0.0519)?(0.016+0.0281)

4×(0.1)2

m/s²=1.2m/s²
故答案為：（1）質量；a-F；（2）力；a?

1

m

（3）小；（4）0.1；0.46；勻加速；1.2

『伍』 如圖是《探究加速度與力、質量的關系》的實驗裝置. （1）下列說法中正確的是 。...

（1）源CD（2）0.18 1.20（3）C 『陸』 圖1是「探究加速度與力、質量的關系」實驗裝置示意圖，（1）在探究拉力一定時，加速度與質量的關系時，為 （1）在探究拉力一定時，加速度與質量的關系時，為消除摩擦力對實驗的影響，應採用版將木板傾斜來平衡權小車與木板間的滑動摩擦力．改變小車的質量，不需要重新平衡摩擦力． （2）為了研究加速度與質量的關系，因為合力一定時，加速度與質量成反比，a-m圖線是曲線，不能得出a與m的定量關系，應作a- 1 m 圖線，橫坐標應取 1 m 作為變數． （3）根據牛頓第二定律得，整體的加速度a= mg M+m ，則繩子的拉力F=Ma= Mmg M+m ＝ mg 1+ m M ，當盤和砝碼的質量比小車的質量小得多時，繩子的拉力等於砝碼和砝碼盤的重力．a-F圖象未過原點，知F不等於零，加速度仍然為零，可知未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足． 故答案為：（1）將木板傾斜，不需要，（2） 1 m ，（3）小，未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足． 『柒』 在「探究加速度與力、質量的關系」實驗中，採用如圖所示的實驗裝置．（1）本實驗採用的實驗方法是______A （1）該實驗是探究加速度與力、質量的三者關系，研究三者關系必須運用控制變數法，故BC錯誤，A正確． 故選A． （2）A、該實驗採用的是控制變數法研究，即保持一個量不變，研究其他兩個量之間的關系，在探究加速度與質量的關系時，應保持拉力的大小不變，故A錯誤； B、在探究加速度與外力的關系時，應該保持小車的質量不變，故B錯誤； C、要直觀的反映兩個量之間的關系，可以通過作圖來解決．但是只有作出一條直線，才可以直觀的反映兩個變數之間的關系．在探究加速度a與質量m的關系時，為了直觀判斷二者間的關系，應作出a- 1 m 圖象，故C正確； D、設小車的質量為M，砝碼盤和砝碼的質量為m，設繩子上拉力為F， 以整體為研究對象有mg=（m+M）a 解得a= mg m+M 以M為研究對象有繩子的拉力F=Ma= M m+M mg 顯然要有F=mg必有m+M=M，故有M＞＞m，即只有M＞＞m時才可以認為繩對小車的拉力大小等於盤和盤中砝碼的重力．故D錯誤． E、平衡摩擦力時不能將砝碼盤及盤內砝碼通過定滑輪系在小車上，故E錯誤． 故選C． 『捌』 在探究加速度與力、質量的關系實驗中，採用如圖所示的實驗裝置，小車及車中砝碼的質量用M表示，盤及盤中 （1）A、平衡摩擦力時，抄應將繩從小車上拿去，輕輕推動小車，是小車沿木板運動，通過打點計時器打出來的紙帶判斷小車是否勻速運動．故A錯誤． B、每次改變小車的質量時，小車的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消，不需要重新平衡摩擦力．故B正確． C、實驗時，應先放開小車，再接通打點計時器電源，由於小車運動較快，可能會使打出來的點很少，不利於數據的採集和處理．故C錯誤． D、小車運動的加速度是利用打點計時器測量，如果用天平測出m以及小車質量M，直接用公式a= mg M 求出，這是在直接運用牛頓第二定律計算的，而我們實驗是在探究加速度與物體所受合外力和質量間的關系．故D錯誤． 本題選錯誤的，故選ACD （3）從上圖中發現直線沒過原點，當F≠0時，a=0．也就是說當繩子上有拉力時小車的加速度還為0，說明小車的摩擦力與繩子的拉力抵消呢．該組同學實驗操作中遺漏了平衡摩擦力或平衡摩擦力不足這個步驟．即傾角過小 故答案是：①ACD；②平衡摩擦力不充分或者沒有平衡摩擦力 『玖』 「探究加速度與力、質量的關系」的實驗裝置如圖甲所示．（1）在平衡小車與桌面之間摩擦力的過程中，打出 （1）由△x=aT2，有： a= x23?x12 T2 = (3.68?3.52)×10?2 0．12 =0.16m/s2 （2）①根據表中數據，在表格中作出畫出a-F圖象如圖所示專．

1

2

；
由題意可知，5個相同的砝碼的質量為0.25kg，砝碼盤質量m₀=0.05kg；
因此小車的質量M=0.5-0.25-0.05=0.2kg；
故答案為：
（1）0.16；
（2）①a-F圖象如上；②0.2．

『拾』 （2013天津模擬）如圖所示，為「探究加速度與力、質量的關系」實驗裝置圖．圖中A為小車，B為砝碼及砝碼

（1）A：平衡摩擦力，假設木板傾角為θ，則有：f=mgsinθ=μmgcosθ，m約掉了，故不需要重新平衡摩擦力．故A錯誤．
B：實驗時應先接通電源後釋放小車，故B錯誤．
C：讓小車的質量M遠遠大於小桶（及砝碼）的質量，因為：際上繩子的拉力F=Ma=

M

m+M

＝

1

1+ m M

mg，故應該是m＜＜M，即m₂應遠小於m₁，故C錯誤．
D：F=ma，所以：a=

F

m1

F，當F一定時，a與

1

m1

成正比，故D正確．
故選：D．
（2）遺漏了平衡摩擦力這一步驟，就會出現當有拉力時，物體不動的情況．故圖線為丙．
（3）每5個點取一個計數點，說明相鄰的計數點時間間隔：T=0.1s，
根據逐差法有：
a=

s6+s5+s4?s3?s2?s1

9T2

=

0.1026+0.0961+0.0895?0.0833?0.0768?0.0705

0.09

=0.64m/s²．
故答案為：（1）D；（2）丙；（3）0.64