探究加速度与物体质量

实验 探究加速度与物体质量、物体受力的关系

智能演练场

1．在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验中，以下做确的是( )

A ．平衡摩擦力时，应将小盘用细绳通过定滑轮系在小车上

B ．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力

C ．实验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源

D ．求小车运动的加速度时，可用天平测出小盘和砝码的质量(M ′和m ′)以及小车质

量M ，直接用公式a ＝M′＋m′M

g 求出 答案：B

2．在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验中，按实验要求装置好器材后，应按一定步骤进行实验，下述操作步骤的安排顺序不尽合理，请将合理的顺序以字母代号填写在下面的横线上：____________________.

A ．保持小盘和砝码的质量不变，在小车里加砝码，测出加速度，重复几次

B ．保持小车质量不变，改变小盘和砝码的质量，测出加速度，重复几次

C ．用天平测出小车和小盘的质量

D ．平衡摩擦力，使小车近似做匀速直线运动

E ．挂上小盘，放进砝码，接通打点计时器的电源，放开小车，在纸带上打下一系列 的点

F ．根据测量的数据，分别画出a －F 和a －1M

的图线 答案：DCEABF 或DCEBAF

3．(2010·模拟)为了探究加速度与力的关系，使用如图实－3－9所示的气垫导轨装置进行实验．其中G 1、G 2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G 1、G 2光电门时，光束被遮挡的时间Δt 1、Δt 2都可以被测量并记录，滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M ，挡光片宽度为D ，光电门间距离为x ，牵引砝码的质量为m .回答下列问题：

图实－3－9

(1)实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气垫导轨水平，在不增加其他仪器的情

况下，如何判定调节是否到位？

答：_______________________________________________________________________

(2)若取M ＝0.4kg ，改变m 的值，进行多次实验，以下m 的取值不合适的一个是_____________________________________________________________________．

A ．m 1＝5 g

B ．m 2＝15 g

C ．m 3＝40 g

D ．m 4＝400 g

(3)在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，其中求得的加速度的表达式 为：_____________________________________________________________________ (用Δt 1、Δt 2、D 、x 表示)．

解析：(1)如果气垫导轨水平，则不挂砝码时，M 应能在任意位置静止不动，或推动M 后能使M 匀速运动．

(2)应满足M ≫m ，故m 4＝400 g 不合适．

(3)由v 1＝D Δt1，v 2＝D Δt2

，v 2－v 21＝2ax 可得：a ＝错误!.

答案：(1)取下牵引砝码，M 放在任意位置都不动；或取下牵引砝码，轻推滑行器M ，数字计时器记录每一个光电门的光束被挡的时间Δt 都相等．

(2)D (3)a ＝错误!

4．(2009·高考)如图实－3－10所示为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速度和力的关系”的实验装置．

图实－3－10

(1)在该实验中必须采用控制变量法，应保持________不变，用钩码所受的重力作为

________，用DIS 测小车的加速度．

(2)改变所挂钩码的数量，多次重复测量．在某次实验中根据测得的多组

数据可画出a －F 关系图线(如图实－3－11所示)．①分析此图线的OA

段可得出的实验结论是

_______________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________.

②(单选题)此图线的AB 段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是( )

A ．小车与轨道之间存在摩擦

B ．导轨保持了水平状态

C ．所挂钩码的总质量太大

D ．所用小车的质量太大

解析：(1)在研究加速度与力的关系时必须保持小车质量不变，才能找出二者的关系．

(2)①OA 段在实验的允许围，图线是一条直线，因此可得出a 与F 成正比的关系．

②由实验的原理a ＝m 钩g M 车＋m 钩＝F M 车＋m 钩

可知AB 段明显偏离直线是由于没有满足M 车

≫m 钩造成的．

答案：(1)小车的总质量(或：小车的质量)

小车所受外力(或：外力、合外力)

(2)①在质量不变的条件下，加速度与合外力成正比

②C

5．如图实－3－12所示的实验装置可以探究加速度与物体质量、物体受力的关系．小车上固定一个盒子，盒子盛有沙子．沙桶的总质量(包括桶以及桶沙子质量)记为m ，小车的总质量(包括车、盒子及盒沙子质量)记为M .

图实－3－12

(1)验证在质量不变的情况下，加速度与合外力成正比：从盒子中取出一些沙子，装入沙桶中，称量并记录沙桶的总重力mg ，将该力视为合外力F ，对应的加速度a 则从打下的纸带中计算得出．多次改变合外力F 的大小，每次都会得到一个相应的加速度．本次实验中，桶的沙子取自小车中，故系统的总质量不变．以合外力F 为横

轴，以加速度a 为纵轴，画出a －F 图象，图象是一条过原点的直线．

①a －F 图象斜率的物理意义是________________________________________． ②你认为把沙桶的总重力mg 当作合外力F 是否合理？

答：________.(填“合理”或“不合理”)

③本次实验中，是否应该满足M ≫m 这样的条件？

答：________(填“是”或“否”)；

理由是_____________________________________________________________．

(2)验证在合外力不变的情况下，加速度与质量成反比：保持桶沙子质量m 不变，在盒子添加或去掉一些沙子，验证加速度与质量的关系．本次实验中，桶的沙子总质量不变，