探究牛顿第二定律

3.2 实验 探究加速度与力、质量的关系

一、实验题：

1．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中：

（1）为了“探究加速度与质量”的关系，应保持_________不变，为了直观地判断加速度a 与质量M 的数量关系，应作_________图像（选填“a M -”或者“1a

M

-”）； （2）某同学采用了如图所示的实验装置，为了使实验中能将砝码和砝码

盘的总重力当作小车受到的合外力，以下步骤必须采用的有

A 、保证小车下面的长木板水平放置

B 、将小车下面的长木板右端适当垫高以平衡摩擦力

C 、使小车质量远远大于砝码和砝码盘的总质量

D 、使小车质量远远小于砝码和砝码盘的总质量

（3）已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz ，每相邻两个计数点间还有4个点未画出，利用图中给出的数据，求出小车运动的加速度a=____________（结果保留三位有效数字）

2．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中：

（1）下面的说法中正确的是（ ）

A ．平衡摩擦力时，吊盘应用细线通过定滑轮系在车上，但吊

盘内不能放砝码

B ．实验中应始终保持小车和砝码的质量远大于砝码和盘的总质量

C ．实验中若用纵坐标表示加速度，用横坐标表示小车和车内砝码的总质量，描出相应的点在一条直线上，即可证明加速度与质量成反比

D ．平衡摩擦力时，若不考虑纸带对小车的拉力，则不需在小车后面连接纸带，且实验中不需再平衡摩擦力

（2）如图所示是实验中打点计时器打出的记录小车做匀加速直线运动的一条纸带的一部分。打点计时器使用的交流电频率为50Hz ，在纸带上选定标有A ~F 六个记数点，相邻两个记数点之间还有四个点图上没有画出。纸带旁边有一根最小刻度为毫米的刻度尺测量记数点间的距离，刻度尺的零刻度线跟“A ”记数点对齐。（小数点后保留两位小数） ①由图可读出记数点“B ”与“C ”之间的距离为_________cm ；

②打下记数点“B ”时小车运动的速度为_________m/s ；

③小车的加速度为

__________m/s 2。

3．探究加速度与物体质量、

物体受力的关系”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，打出了一条纸带。从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，用刻度尺测量计数点间的距离如图（乙）所示。已知打点计时器所用的电源的频率为50Hz 。求：

从图中所给的刻度尺上读出A 、B 两点间的距离s 1= cm ；

②该小车的加速度a=m/s2。（结果保留两位有效数字）

（2）平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在上车上。挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表：

①请根据该组实验数据在答卷的坐标纸上作出a---F的关系图象；

②根据提供的实验数据作出a----F图线不通过原点的主要原因是。

4．“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图甲所示，实验时小刚同学将长木

板放在水平桌面上，并利用安装在小车上的拉力传感器测出细线的拉力，保持小车的

质量不变，通过改变钩码的个数，得

到多组数据，从而确定小车加速度a与细线拉力F的关系。

（1）图乙中符合小刚的实验结果的是_____

（2）小丽同学做该实验时，拉力传感器出现了故障。为此，小丽同学移走拉力传感器，保持小车的质量不变，并改进了小刚实验操作中的不足之处。用所挂钩码的重力表示细线的拉力F，则小丽同学得到的图象可能是乙图中的______；小森同学为得到类似乙图中的A图，在教师的指导下，对小丽实验的基础上进行如下改进：称出小车质量M、所有钩码的总质量m，先挂上所有钩码，实验时依次将钩码摘下，并把每次摘下的钩码都放在小车上，多次实验，仍用F表示所挂钩码的重力，画出a-F图，则图线的斜率k=_______。（用题中给出的字母表示）

5．在做“探究加速度与力、质量关系”的实验时，采用如图所示的实验装置，让重物通过轻绳拖动小车在长木板上做匀加速直线运动．其中小车质量用M表示，重物质量用m表示，加速度用a表示．

（1）实验时需要将长木板的一端垫起适当的高度，这样做是为了消除的影响，使小车所受合外力F等于绳对小车的拉力．

（2）实验中由于绳对小车的拉力（选填“大于”、“等于”、“小于”）重物所受的重力，会给实验带来系统误差．为减小此误差，实验中要对小车质量M和重物质量m进行选取，以下四组数据中最合理的一组是．（填写相应序号）

①M=200g，m=40g、60g、80g、100g、120g、140g

②M=200g，m=30g、35g、40g、45g、50g、55g

③M=400g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g

④M=400g，m=10g、15g、20g、25g、30g、35g

（3）实验中某同学先保持重物质量m不变，改变小车质量M，测出了相应的加速度a．为便于得到a与M的关系，他采用图象法处理数据，你建议他做a与的图象．

6．在探究加速度与力、质量关系的实验中，

（1）某同学保持小车合力不变改变小

车质量M，作出的a－1

M关系图象如右图所示．从图象可以看出，作用在小车上的恒力F=________N，当小车的质量

为M=5 kg时，它的加速度a=________m/s2.

（2）如图（a），甲同学根据测量数据画出a－F图线，表明实验存在的问题是________．

（3）乙、丙同学用同一装置实验，画出了各自得到的a－F图线如图（b）所示，说明两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同？并比较其大小．

7.如图所示，重力为40N的物体与竖直墙壁间的动摩擦因数0.4，若用斜向上F=50N的推力托住物体，使物体处于平衡状态，这时物体受到的摩擦力是? 要使物体匀速下滑，推力的大小应变为多少？（sin 37°=0.6，cos 37°=0.8）

8. 如图所示，一轻弹簧AB原长为35 cm，现A端固定于一个放在倾角为30°的斜面、重50 N

的物体上，手执B端，使弹簧与斜面平行．当弹簧和物体沿斜面匀速下滑时，弹簧长变为40 cm；当匀速上滑时，弹簧长变为50 cm.求：

(1)弹簧的劲度系数k；

(2)物体跟斜面间的动摩擦因数μ.

9.倾角为θ＝37°的斜面与水平面保持静止，斜面上有一重为G的物体A，物体A与斜面间的动摩擦因数为μ＝0.5.现给A 施以一水平力F，如右图所示．设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)，如果物体A能在斜面上静止，水平推力F与G的比值的范围．

参考答案