探究a與fm的關系實驗裝置

㈠ 驗證牛頓第二定律的實驗中，某同學採用如圖甲所示的實驗裝置．在探究加速度a與所受外力F的關系時，測得小

（1）平衡摩擦力的本質就是使小車的重力沿斜面方向的分力與小車所受的阻力相平衡，其目的是使小車所受的合力等於細繩對小車的拉力．
正確操作是將小車靜止地放在水平長木板上，把木板不帶滑輪的一端慢慢墊高，當小車帶動紙帶勻速下滑時說明平衡摩擦力．
（2）據所提供數據，採用描點法得出圖象如下所示：
1m，即小車的總質量的倒數．

㈡ （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

㈢ 如圖所示為「探究加速度與物體受力和質量的關系」實驗裝置圖．圖中A為小車，B為裝有砝碼的小盤，C為一端

（1）A：只有當小車的質量遠遠大於砝碼和盤的質量時，才能認為繩子的拉力等於砝碼和盤的總重力，故A正確；
B、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B錯誤．
C：F=ma，所以：a=

F

m

，當F一定時，a與

1

m

成正比，所以要畫出a-

1

m

圖象，故C錯誤；
D、平衡摩擦力時，不能掛上小盤，故D錯誤．
故選：A
（2）根據作差法得：
a=

xCE?xAC

4T2

＝

0.76?0.34?0.34

0.04

＝2m/s2
故答案為：（1）A；（2）2；

㈣ 某同學設計了一個「探究加速度與物體所受合力F及質量m的關系」實驗，如圖a為實驗裝置簡圖．實驗中認為細

（1）相鄰兩個計數點之間有一個點未畫出，每兩個計數點之間的時間間隔T=0.04s，
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：x₄-x₂=2a₁T²
x₃-x₁=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）=3.2m/s²，
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
得：v_B=

xAC

tAC

=1.6m/s
（2）作a-

1

m

圖線，
1m圖線的斜率代表小車所受合外力F
根據圖象斜率求得小車所受合外力F=0.50N
故答案為：（1）3.2，1.6
（2）0.50

㈤ 物理探究a與fm關系實驗為什麼在改變質量後不要重新平衡摩擦力

最重要的原因是，重力沿斜面向下的分力與摩擦力是成比例變化的，所以不需要重新平衡摩擦力。
另外，實際上車輪等摩擦力還是會有影響。

㈥ 在探究加速度與力、質量的關系實驗中，採用如圖1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）根據牛頓第二定律得：mg=（M+m）a，解得：a=

mg

M+m

，
則繩子的拉力F=Ma=

Mmg

M+m

＝

mg

1+ m M

，知當砝碼總質量遠小於滑塊質量時，即M＞＞m，滑塊所受的拉力等於砝碼的總重力；
（2）根據牛頓第二定律F=Ma，a與M成反比，而反比例函數圖象是曲線，而根據曲線很難判定出自變數和因變數之間的關系，故不能作a-M圖象；但存在關系：a=

F

M

，故a與

1

M

成正比，而正比例函數圖象是過坐標原點的一條直線，就比較容易判定自變數和因變數之間的關系，故應作a-

1

M

圖象；
（3）圖中沒有拉力時就產生了加速度，說明平衡摩擦力時木板傾角過大，故B正確．
故選：B
故答案為：（1）M＞＞m；（2）

1

M

；（3）B．

㈦ 為了探究加速度與力的關系，某同學設計了如圖1所示的實驗裝置，一端帶有定滑輪的長木板水平放置，長木板

（1）根據運動學公式d=

1

2

at2得，a=

2d

t2

＝

2×0.5

0.25

m/s2＝4.0m/s2．
（2）依據表中數據運用描點法作出圖象，如圖所示．
（3）根據F-μmg=ma得a=

F

m

?μg，所以滑塊運動的加速度a和所受拉力F的關系圖象斜率等於滑塊質量的倒數．
由圖形得加速度a和所受拉力F的關系圖象斜率k=4，所以滑塊質量m=0.25Kg，
由圖形得，當F=0.5N時，滑塊就要開始滑動，所以滑塊與軌道間的最大靜摩擦力等於0.5N，
而最大靜摩擦力等於滑動摩擦力，即μmg=0.5N，
解得μ=0.2
故答案為：（1）4.0；（2）如圖；（3）0.25，0.2

㈧ 如圖所示是某同學設計的「探究加速度a與物體所受合力F及質量m間關系」的實驗．圖（a）為實驗裝置簡圖，A

（1）相鄰計數點之間還有4個點未畫出，說明相鄰的兩個計數點時間間隔為0.1s
運用勻變速直線運動的公式△x=at²
a=

△x

T2

=0.510m/s²；
（2）根據F=ma可得a=

F

m

，即在合外力F一定的情況，小車的加速度與小車的質量成反比即小車的加速度與小車的質量的倒數成正比，但反比例關系不容易根據圖象判定，而正比例關系容易根據圖象判定，故應該建立小車加速度（a）與小車質量的倒數（

1

m

）關系圖象．
12m．
（3）實驗前未平衡摩擦力
（4）砂和砂桶質量、木塊的質量、以及對應的加速度；偏大