1、1专题 24 探究加速度和力、质量的关系实验1(6 分) （2019 云南大姚一中模拟）如图所示，气垫导轨上滑块的质量为 M，悬挂钩码的质量为 m，遮光条宽度为 d，气源开通后滑块在牵引力的作用下先后通过两个光电门的时间为 t1和 t2.当地重力加速度为 g.(1)若光电计时器还记录了滑块从光电门 1 到光电门 2 的时间 t，用上述装置测量滑块加速度，加速度的表达式为_(用所给物理量表示)(2)用上述装置探究滑块加速度 a 与滑块质量 M 及滑块所受拉力 F 的关系时，要用钩码重力代替绳子的拉力，则 m 与 M 之间应满足关系_. (3)若两光电门间的距离为 l， 用上述装置验证系统在运动中
2、的机械能守恒滑块从光电门 1 运动到光电门2 的过程中，满足关系式_(用所给物理量表示)时，滑块和钩码系统机械能守恒正常情况下，在测量过程中，系统动能的增加量总是_(填“ 大于”、“等于”或“小于”)钩码重力势能的减少量【名师解析】(1)滑块通过光电门 1 和 2 的速度分别 为 v1 、 v2 ，根据加速度定义式可知加速d t1 d t2度 a . v2 v1 t d t2 d t1 t（2）由匀变速直线运动规律，v 2=2ah，解得加速度。（3）对系统由牛顿运动定律得出在实验误差允许范围内验证的表达式。4.（2018 年 11 月浙江选考物理）在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，两个
3、相同的小车放在光滑水平板上，前段各系一条细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘中可放重物。小车的停和动通过用黑板擦按住小车后的细线和抬起来控制，如图 1 所示。实验要求小盘和重物所受的重力近似等于使小2车做匀加速直线运动的力。请指出图 2 中错误之处：_。调整好装置后，在某次实验中测得两小车的位移分别是 x1和 x2，则两车的加速度之比为_。【参考答案】拉小车的细线没有与木板表面不平行。 m 没有远远小于 M x1 x2。【命题意图】本题考查 “探究加速度与力和质量的关系实验”。5（2019 北京通州期中，13 分）用图 3 所示的实验装置做“验证牛顿第二定律”的实验。（1）下面列出了一些
4、实验器材：电磁打点计时器、纸带、带滑轮的长木板、垫块 、小车和砝码、砂和砂桶、天平（附砝码）。除以上器材外，还需要的实验器材有_（选填选项前的字母）。A秒表 B刻度尺 C低压直流电源 D低压交流电源（2）实验时把长木板右端垫高，在不挂砂桶且计时器打点的情况下，轻推一下小车，使小车拖着纸带做匀速运动，这样做的目的是_。3（3）长木板右端高度调好后，接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，图 4 是打点计时器打出的一条清晰的纸带。图中标出了 A、 B、 C 三个计数点，相邻计数点之间的时间间隔为 T。 A、 B 间的距离 x1， A、 C 间的距离 x2。则实验中该小车加速度的大小 a
5、 =_（结果用上述字母表示）。（4）某同 学 通 过 数 据 处 理 作 出 了 如 图 5 所 示 的 加 速 度 a 随 合 力 F 变 化 的 图 像 ，从图中可以看出图线是一条经过原点的直线。由此图像可得 a F 图像的 表 达 式 为 _，小车和砝码的质量约为_kg（结果保留两位有效数字）。（ 5） 现要验证“物体质量一定时，加速度与 合外力成正比”这一规律。实验装置如图 6 所示，实验操作如下：一光滑长木板 AB 一端搭在固定在水平面上的竖直挡板上。让小车自木板上一固定点 O 从静止开始下滑到 B 点，用计时器记下所用的时间 t，用米尺测出 O、 B 之间的距离 L 以及 O 到地
6、面的高度 h。改变高度 h，重复上述测量。请分析说明如何根据实验数据作出图像验证此规律。【参考答案】（1）BD （2 分）； （2）平衡摩擦力（2 分）； （3）12xT（2 分）； （4） a = kF ， .8（ ） ms2 N1 （2 分），0.45 :0.56 （2 分）；46（9 分）（2019 河南名校联盟尖子生调研）某同学用如图所示的装置做“探究加速度与合外力、质量关系”实验。实验中打点计时器所用的交流电频率为 f50Hz。（1）该同学根据装置图安装好装置，做了必要的调节后进行实验，打出一条纸带，在纸带上选取A、B、C、D、E、F、G 共 7 个计数点，相邻的两个计数点间有 4
7、个点未标出。如图所示，测出相邻两个计数 点 间的距离 x1、x 2、x 3、x 4、x 5、x 6，则打 F 点时小车速度的表达式vF_（用测得及已知物理量的符号表示）。若求得打 B、C、D、E、F 点时小车的速度为下列表格中所示数 据，以打 A 点为计时起点，请在下列坐标纸上选取合适的标度，作出 vt 图象。根据图象求得打下 G 点时小车的速度 vC_ms，小车的加速度 a_ms 2。（结果均保留两位有效数字）（2）保持小车质量不变，改变砝码盘中砝码的质量，测得多组合外力 F 及对应的小车的加速度 a，作出aF 图象如下图，发现图象不过坐标原点，经分析，主要是某一步操作没到位引起的，则需要重
8、新进行的操作 是_。5A增大小车的质量 B减小小车的质量 C适当增大长木板的倾角 D适当减小砝码盘内砝码质量（3）重新操作到位后，保持悬挂的砝码盘和盘中砝码的质量恒定，测得小车的质量为 M，通过改变小车中砝码的质量 m，进行多次实验，测得多组小车加速 度 a 和小车中砝码质量 m 的数值，通过描点可得到1am 关系图象如图，图中纵轴的截距为 b，则小车受到的拉力 F_。【参考答案】（1） 10)(65fx（1 分） 图象见解析（2 分） 0.34（0.330.35 均给分）（1 分） 0.41（0.390.42 均给分）（2 分） （2）C（1 分） （3） bM（2 分）67(2018余姚选
9、考模拟)某同学在进行“探究加速度与力和质量的关系”实验时，经历了以下过程：(1)在实验准备过程中，发现实验室有两种打点计时器，如图 1 甲所示。该同学决定使用电火花打点计时器，该打点计时器对电源的要求是_。A交流 220 V B直流 220 VC交流 46 V D直流 46 V(2)该同学欲通过图乙所示装置打出的纸带(图丙)来判断是否已经平衡摩擦力。根据纸带的点迹可以判断：为进一步平衡摩擦力，图乙中垫块应向_(选填“左”或“右”)移一些。(3)在利用此装置做实验时，实验中按规范操作打出的一条纸带的一部分如图丁。从比较清晰 的点起，每5 个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离(单位 cm)。则打下计数点 3 时小车的瞬时速度为_m/s，小车的加速度为_m/s 2。(以上两空均保留两位有效数字)丁【名师解析】 电火花打点计时器使用交流 220 V，选项 A 正确；根据纸带点迹分析可知，小车在加速下滑，属于平衡摩擦力过度，应该将垫块向左移动，以降低倾角；计数点 3 时的瞬时速度 vm/s0.38 m/s，小车的加速度由（ 3.68 3.83） 0.0120.1 x aT2，得 a m/s20.16 m/s 2。（ 3.99 3.83） 0.01 （ 3.68 3.52） 0.01（ 0.2） 2【参考答案】 (1)A (2)左 (3)0.38 0.16
