探究加速度与力质量的关系实验装置

『壹』 如图为“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置示意图．砝码和小桶的质量为m，小车和钩码的总质量为M．

（1）砝码和小桶的质量以及小车和钩码的总质量需要用天平测量；
利用纸带求加速度时需要用刻度尺测量纸带上点与点之间的距离，
故还需要的工具是：天平、刻度尺（或直尺）；
（2）小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力，要使拉力等于合力，则应该用重力的下滑分量来平衡摩擦力，可以将长木板的一段垫高，撤去砂和砂桶，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动，故B正确；
故选：B；
②重物加速下滑，处于失重状态，其对细线的拉力小于重力，设拉力为T，根据牛顿第二定律，有
对重物，有 mg-T=ma
对小车，有 T=Ma
解得：T=

M

M+m

g，故当M＞＞m时，有T≈mg
故C符合要求
故选：C；
故答案为：（1）天平、刻度尺（或直尺）；（2）B；（3）C．

『贰』 探究加速度与力质量的关系的实验装置,已知小车的质量为M,小桶的质量为m

把木板的一端垫高，使小车在没有受到拉力时恰能够在木板上做匀速运动，就是用重力的下滑分力与摩擦力平衡，这时再加拉力，小车的加速度就只由拉力而产生了。
所用的小车质量是相同的，这样我们把大家的数据综合起来，就得到质量相同的小车在若干个不同拉力作用下的加速度了。

『叁』 图为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置示意图A．实验小组利用此装置来探究：在外力一定的条件下，

①为了保证在改变小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，则应满足回的条件是：小吊盘和盘中物答块的质量之和远小于小车和砝码的总质量． ②由图示纸带可知，s 1 =3.56cm-1.20cm=2.36cm，s 2 =7.20cm-3.56cm=3.64cm，计数点间的时间间隔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 图象是一条直线，a与m成反比；图象在a轴上有截距，这是平衡摩擦力时长木板的倾角过大造成的． 故答案为：①远小于；②2.36；1.28；③反比；过大．

『肆』 在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，实验装置如图1所示（1）为了探究加速度与力的关系，应保持____

（1）该同学要探究小车的加速度a和力F的关系，应该保持质量M不变；作出a-F图象；
（2）要探究小车的加速度a和质量m的关系，应该保持细线对车的拉力F不变，做出a?

1

m

图象；
（3）为减小实验误差，盘和砝码的质量应比小车的质量小得多，才可以用盘和砝码的重力来表示小车的拉力，．
（4）每打五个点取一个计数点，又因打点计时器每隔0.02s打一个点，所以相邻两计数点间的时间T=0.1s；
根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上3点时小车的瞬时速度大小．
v₃=

x24

t24

=

0.0400+0.0519

0.2

=0.46m/s
根据纸带的数据得相邻的相等的时间间隔位移之差几乎相等，所以小车做的为匀加速直线运动．
设0到1之间的距离为x₁，以后各段分别为x₂、x₃、x₄，
根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT²可以求出加速度的大小，
得：x₃-x₁=2a₁T²
x₄-x₂=2a₂T²
为了更加准确的求解加速度，我们对两个加速度取平均值
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
故答案为：（1）质量；a-F；（2）力；a?

1

m

（3）小；（4）0.1；0.46；匀加速；1.2

『伍』 如图是《探究加速度与力、质量的关系》的实验装置. （1）下列说法中正确的是 。...

（1）源CD（2）0.18 1.20（3）C 『陆』 图1是“探究加速度与力、质量的关系”实验装置示意图，（1）在探究拉力一定时，加速度与质量的关系时，为 （1）在探究拉力一定时，加速度与质量的关系时，为消除摩擦力对实验的影响，应采用版将木板倾斜来平衡权小车与木板间的滑动摩擦力．改变小车的质量，不需要重新平衡摩擦力． （2）为了研究加速度与质量的关系，因为合力一定时，加速度与质量成反比，a-m图线是曲线，不能得出a与m的定量关系，应作a- 1 m 图线，横坐标应取 1 m 作为变量． （3）根据牛顿第二定律得，整体的加速度a= mg M+m ，则绳子的拉力F=Ma= Mmg M+m ＝ mg 1+ m M ，当盘和砝码的质量比小车的质量小得多时，绳子的拉力等于砝码和砝码盘的重力．a-F图象未过原点，知F不等于零，加速度仍然为零，可知未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足． 故答案为：（1）将木板倾斜，不需要，（2） 1 m ，（3）小，未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足． 『柒』 在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，采用如图所示的实验装置．（1）本实验采用的实验方法是______A （1）该实验是探究加速度与力、质量的三者关系，研究三者关系必须运用控制变量法，故BC错误，A正确． 故选A． （2）A、该实验采用的是控制变量法研究，即保持一个量不变，研究其他两个量之间的关系，在探究加速度与质量的关系时，应保持拉力的大小不变，故A错误； B、在探究加速度与外力的关系时，应该保持小车的质量不变，故B错误； C、要直观的反映两个量之间的关系，可以通过作图来解决．但是只有作出一条直线，才可以直观的反映两个变量之间的关系．在探究加速度a与质量m的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出a- 1 m 图象，故C正确； D、设小车的质量为M，砝码盘和砝码的质量为m，设绳子上拉力为F， 以整体为研究对象有mg=（m+M）a 解得a= mg m+M 以M为研究对象有绳子的拉力F=Ma= M m+M mg 显然要有F=mg必有m+M=M，故有M＞＞m，即只有M＞＞m时才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力．故D错误． E、平衡摩擦力时不能将砝码盘及盘内砝码通过定滑轮系在小车上，故E错误． 故选C． 『捌』 在探究加速度与力、质量的关系实验中，采用如图所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中 （1）A、平衡摩擦力时，抄应将绳从小车上拿去，轻轻推动小车，是小车沿木板运动，通过打点计时器打出来的纸带判断小车是否匀速运动．故A错误． B、每次改变小车的质量时，小车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正确． C、实验时，应先放开小车，再接通打点计时器电源，由于小车运动较快，可能会使打出来的点很少，不利于数据的采集和处理．故C错误． D、小车运动的加速度是利用打点计时器测量，如果用天平测出m以及小车质量M，直接用公式a= mg M 求出，这是在直接运用牛顿第二定律计算的，而我们实验是在探究加速度与物体所受合外力和质量间的关系．故D错误． 本题选错误的，故选ACD （3）从上图中发现直线没过原点，当F≠0时，a=0．也就是说当绳子上有拉力时小车的加速度还为0，说明小车的摩擦力与绳子的拉力抵消呢．该组同学实验操作中遗漏了平衡摩擦力或平衡摩擦力不足这个步骤．即倾角过小 故答案是：①ACD；②平衡摩擦力不充分或者没有平衡摩擦力 『玖』 “探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图甲所示．（1）在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出 （1）由△x=aT2，有： a= x23?x12 T2 = (3.68?3.52)×10?2 0．12 =0.16m/s2 （2）①根据表中数据，在表格中作出画出a-F图象如图所示专．

1

2

；
由题意可知，5个相同的砝码的质量为0.25kg，砝码盘质量m₀=0.05kg；
因此小车的质量M=0.5-0.25-0.05=0.2kg；
故答案为：
（1）0.16；
（2）①a-F图象如上；②0.2．

『拾』 （2013天津模拟）如图所示，为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置图．图中A为小车，B为砝码及砝码

（1）A：平衡摩擦力，假设木板倾角为θ，则有：f=mgsinθ=μmgcosθ，m约掉了，故不需要重新平衡摩擦力．故A错误．
B：实验时应先接通电源后释放小车，故B错误．
C：让小车的质量M远远大于小桶（及砝码）的质量，因为：际上绳子的拉力F=Ma=

M

m+M

＝

1

1+ m M

mg，故应该是m＜＜M，即m₂应远小于m₁，故C错误．
D：F=ma，所以：a=

F

m1

F，当F一定时，a与

1

m1

成正比，故D正确．
故选：D．
（2）遗漏了平衡摩擦力这一步骤，就会出现当有拉力时，物体不动的情况．故图线为丙．
（3）每5个点取一个计数点，说明相邻的计数点时间间隔：T=0.1s，
根据逐差法有：
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．
故答案为：（1）D；（2）丙；（3）0.64