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在探究加速度與力質量的關系實驗中某小組設計了如圖所示的實驗裝置

 發布時間：2021-11-30 01:40:40

❶ （1）為了探究加速度與力、質量的關系，某實驗小組設計如圖甲所示的實驗裝置：一個木塊放在水平長木板上

由給出的數據可知，重物落地後，木塊在連續相等的時間T內的位移分別是：
s 1 =7.72cm，s 2 =7.21cm，s 3 =6.71cm，s 4 =6.25cm，s 5 =5.76cm，s 6 =5.29cm，s 7 =4.81cm，s 8 =4.31cm
以a表示加速度，根據勻變速直線運動的規律，有
a=
( s 5 - s 1 )+( s 6 - s 2 )+( s 7 - s 3 )+( s 8 - s 4 )
16 T 2

又知T=0.04s
解得：a=-3.0m/s 2
重物落地後木塊只受摩擦力的作用，用m表示木塊的質量，根據牛頓第二定律有：
-μmg=ma
解得μ=0.30
（2）①如圖所示：



②紅正黑負，紅表筆連接表頭的正接線柱，故電流從紅表筆流入；
③當電壓為0.8V時，由I-U圖象到電流約為0.01A，故電阻約為80歐姆；
故答案為：（1）①0.04；②3.0；③0.3；（2）①如圖所示；②紅；③80．

❷ （2010連城縣模擬）在「探究加速度與物體質量、物體受力的關系」實驗中，某小組設計了如圖所示的實驗裝

（1）對系統研究，加速度a=

mg
M+m
，則繩子的拉力T=Ma＝
Mmg
M+m
＝
mg
1+
m
M
，當砝碼盤和砝碼的質量遠小於小車的質量，T=mg．
（2）在初速度為零的勻變速直線運動中有x=
1
2
at2，若運動時間相等，則位移與加速度成正比．
故答案為：（1）遠小於，（2）兩車從靜止開始作勻加速直線運動，且兩車的運動時間相等，據x=
1
2
at2知，x與a成正比．

❸ 在探究加速度與力、質量的關系活動中，某小組設計了如圖1所示的實驗裝置．圖中上下兩層水平軌道表面光滑

（1）兩小車均做初速度為零的勻加速直線運動，根據公式s=

1
2
at2有：
對小車1：s1=
1
2
a1t2 ①
對小車2：s2=
1
2
a2t2②
由於：t1=t2③
聯立①②③得
a1
a2
=
s1
s2
．
故本實驗通過比較兩小車的位移來比較小車加速度的大小，能這樣比較．是因為兩小車從靜止開始做勻加速直線運動，且兩小車的運動時間相等；
（2）由毫米刻度尺讀出讀數為：23.36cm；
兩小車從靜止開始作勻加速直線運動，且兩小車的運動時間相等，所以兩小車的位移之比等於加速度之比，即位移與所受合外力成正比，所以拉力之比應該近似等於位移之比，從實驗數據中發現第3次實驗數據存在明顯錯誤，應舍棄．
故答案為：（1）兩小車從靜止開始做勻加速直線運動，且兩小車的運動時間相等；
（2）23.36；3．

❹ 在「探究加速度與物體質量、物體受力的關系」活動中，某小組設計了如圖甲所示的實驗裝置．圖中上下兩層水

（1）在安裝實驗裝置時，應調整滑輪的高度，使細線與軌道平行（或水平），如果細線不保持水平，那麼小車的合力就不等於繩子的拉力，小車的合力就不能正確測量．
設小車的質量為M，砝碼盤和砝碼的質量為m，根據牛頓第二定律得：
對m：mg-F拉=ma
對M：F拉=Ma
解得：F拉=

mMg
m+M
=
mg
1+
m
M

當m＜＜M時，即當砝碼盤和砝碼的總重力要遠小於小車的重力，繩子的拉力近似等於砝碼盤和砝碼的總重力．
（2）本實驗通過比較兩小車的位移來比較小車加速度的大小，能這樣比較，是因為兩小車從靜止開始作勻加速直線運動，且兩小車的運動時間相等．
（3）從刻度尺讀出A點的讀數為0.49cm，B點的讀數為23.85cm，所以點運動到B點的位移為23.36cm．
當小車質量一定時，小車的加速度與合力成正比，
而兩小車從靜止開始作勻加速直線運動，且兩小車的運動時間相等，所以兩小車的位移之比等於加速度之比，
所以拉力之比應該近似等於位移之比，從實驗數據中發現第3次實驗數據存在明顯錯誤，應舍棄．
故答案為：（1）細線與軌道平行（或水平），遠小於；
（2）兩小車從靜止開始作勻加速直線運動，且兩小車的運動時間相等；
（3）23.36，3．

❺ （ I）在「探究加速度與物體質量、物體受力的關系」實驗中，某小組設計了如圖所示的實驗裝置．圖中上、下

（ I）
（1）只有讓細線與軌道平行，才能保證拉力和小車前進的方向相同，不對小車產生其它影響，只是拉著它前進．故填：細線與軌道平行
（2）假設小車的加速度為a，拉力為F，設砝碼盤和砝碼的總質量m，小車質量M
對砝碼盤和砝碼：mg-F=ma；對小車：F=Ma；
聯立得：F=

Mmg
M+m
，故只有在M＞＞m的情況下近似認為拉力等於mg．故填：遠小於
（3）小車均做勻加速運動，且兩小車都從靜止開始加速相同的時間，根據s＝
1
2
at2可得，s與a成正比．故填：兩小車都從靜止開始加速相同的時間，根據s＝
1
2
at2可得，s與a成正比．
（ II）
（1）彈簧秤本身誤差就比較大，讀數時可不用估讀．讀數為：3.6
（2）A：因為我們要用力的圖示畫重力，故需要測出重力的大小；故A需要．
B、C：為了讓測出來的兩個分力更精確，故彈簧測力計應在使用前校零且拉線方向應與木板平面平行來減小摩擦；故BC需要
D：實驗是驗證三個力的關系，只要測出三個力就可以了，所以不需要固定O點位置，故D不必要
本題選不必要的，故選：D
（3）彈簧測力計A的指針稍稍超出量程，可改變合力的大小，即：減小重物的質量，也可以讓兩個分力夾角變小，即：改變彈簧測力計B的方向或減小彈簧測力計B的拉力使O點向右移動來減小夾角．故填：①改變彈簧測力計B的方向，②減小彈簧測力計B的拉力，③減小重物的質量．三個中的任意兩個．
故答案為：Ⅰ：（1）細線與軌道平行；（2）遠小於；（3）兩小車都從靜止開始加速相同的時間，根據s＝
1
2
at2可得，s與a成正比．
Ⅱ：（1）3.6；（2）D；（3）①改變彈簧測力計B的方向，②減小彈簧測力計B的拉力，③減小重物的質量．三個中的任意兩個．

❻ 在「探究加速度與力、質量的關系」實驗中．某實驗小組用如圖所示裝置，採用控制變數的方法來研究小車質量

（1）xAB=d2-d1=1.8cm，xBC=d3-d2=2cm，則a=

xBC?xAB
T2
=
(2?1.8)×10?2
0.022
m/s2＝5.0m/s2．
（2）本實驗是在小車質量遠大於鉤碼的質量時，用鉤碼的重力代替繩子的拉力F，隨著F增大，說明鉤碼的重力增大，因此小車質量不再滿足遠大於鉤碼的質量，加速度不可能一直均勻增大，加速度的增大幅度將逐漸減小．故C正確．
故答案為：5.0，C．

❼ （1）為了探究加速度與力、質量的關系，某實驗小組設計了如圖一（甲）所示的實驗裝置：一個木塊放在水平

由圖2所示紙帶可知，計數點間的時間間隔為：t=0.02s×2=0.04s；
①木塊加速階段的加速度約為：a=

△s
t2
=
0.0156-0.0132
(0.04)2
=1.5m/s2；
②木塊做減速運動時加速度約為：a′=
△s′
t2
=
0.0148-0.0164
(0.04)2
=-1.0m/s2，
由牛頓第二定律得：-μmg=ma′，
解得動摩擦因數為：μ=0.10；
③平衡木塊與木板間的摩擦力時，應當取下鉤碼，將木板右端墊高，使木塊沿木板勻速下滑；若有效平衡掉摩擦力後，物體將做勻速直線運動，則紙帶打出的點跡是均勻的．
故答案為：（1）1.5；（2）0.1；（3）取下重物．右．與木塊相連的紙帶打出的點間隔均勻（或木塊在木板上勻速運動）；
（2）①實驗中接法應採用電流表外接法，並且開關應控制整個電路；答案如下圖所示；
②由表中數據作出伏安特性曲線，則圖象與縱坐標的交點為電源的電動勢；則電動勢為E=6.1V；圖象的斜率等於內阻，則r=
6-5
0.05-0.002
=20.8Ω；
③由表中數據可知，20℃時電阻為：
5.48
0.026
=210Ω；40℃時為：
5.33
0.033
=161Ω；60℃為：
5.20
0.040
=130Ω；隨溫度的升高，電壓減小，而電流增大，則說明隨溫度的升高，熱敏電阻的阻值減小；
故答案為：①如下圖；
②如下圖；6.1；20.8；
③減小．

❽ 在「探究加速度和力、質量的關系」實驗中，某實驗小組採用了如圖1所示的實驗裝置進行測量．（1）本實驗中

（1）在研究物體的「加速度、作用力和質量」三個物理量的關系時，由於變數較多，因此採用了「控制變數法」進行研究，分別控制一個物理量不變，看另外兩個物理量之間的關系，
（2）A、在實驗中托盤和砝碼的總質量應遠小於小車和砝碼的總質量時，托盤和砝碼的重力才近似等於小車的合外力，故A正確；
B、為了用托盤和砝碼的總重力來代替小車所受的合力，應當平衡小車與軌道間的摩擦力，故B正確；
C、開始實驗時，應先接通電源，再釋放小車，故C錯誤；
D、實驗中，打點計時器應接交流低壓電源，故D錯誤；
故選：AB．
（3）據勻變速直線運動的推論公式△x=aT2
可以求出加速度：a=

△x
T2
=
0.025?0.023
0．12
m/s2=0.2m/s2；
（4）要探究小車的加速度和力的關系，應該保持小車質量不變，根據F=ma，為了直觀地判斷加速度a與力F的數量關系，應作出a-F圖象．
要探究小車的加速度和質量的關系，應該保持拉力不變，根據a=
F
m
，為了直觀地判斷加速度a與質量m的數量關系，應作a-
1
m
圖象．
故答案為：（1）A；（2）AB；（3）0.2m/s2；（4）作出a-
1
m
圖象．

❾ 在「探究加速度與物體質量、物體受力的關系」實驗中，某小組設計呢如圖所示的實驗裝置．圖中上下兩層水平

（1）操作中為了使繩子上的拉力等於小車所受外力大小，應該使小車與滑輪之間的細線水平（或與軌道平行）．
（2）在該實驗中實際是：mg=（M+m）a，要滿足mg=Ma，應該使砝碼盤和砝碼的總質量遠小於小車的質量．
（3）在初速度為零的勻變速直線運動中有x=
1
2
at 2 ，若運動時間相等，則位移與加速度成正比．
故答案為：（1）小車與滑輪之間的細線水平（或與軌道平行）；遠小於
（2）兩車從靜止開始作勻加速直線運動，且兩車的運動時間相等，據X=
1
2
aT 2 知，X與a成正比

❿ 在「探究加速度與物體質量、物體受力的關系」活動中，某小組設計了如圖所示的實驗裝置．圖中上下兩層水平

（1）兩小車均做初速度為零的勻加速直線運動，根據公式 s=
1
2
a t 2 有：
對小車1： s 1 =
1
2
a 1 t 2 ①
對小車2： s 2 =
1
2
a 2 t 2 ②
由於：t 1 =t 2 ③
聯立①②③得
a 1
a 2
=
s 1
s 2
．
故具體推導過程可為： s 1 =
1
2
a 1 t 2 ， s 2 =
1
2
a 2 t 2 ，t 1 =t 2 得：
a 1
a 2
=
s 1
s 2
．
（2）操作中為了使繩子上的拉力等於小車所受外力大小，應該使小車與滑輪之間的細線與軌道平行；
在該實驗中實際是：mg=（M+m）a，要滿足mg=Ma，應該使砝碼盤和砝碼的總質量遠小於小車的質量．
故答案為：使細繩與木板保持平行；遠小於．
（3）兩小車從靜止開始作勻加速直線運動，且兩小車的運動時間相等，所以兩小車的位移之比等於加速度之比，即位移與所受合外力成正比，所以拉力之比應該近似等於位移之比，從實驗數據中發現第3次實驗數據存在明顯錯誤，應舍棄．
故答案為：3．

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