第2節(jié)實(shí)驗(yàn)探究加速度與力質(zhì)量的關(guān)系（學(xué)生版）-高一物理講義（人教2019）

第2節(jié)實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系目標(biāo)導(dǎo)航目標(biāo)導(dǎo)航課程標(biāo)準(zhǔn)課標(biāo)解讀1．明確影響物體加速度的兩個(gè)因素——力和質(zhì)量。2．學(xué)會(huì)測(cè)量物體的質(zhì)量、加速度和受到的力，通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。3．會(huì)運(yùn)用圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。4．體會(huì)“控制變量法”對(duì)研究問(wèn)題的意義。1、經(jīng)歷探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的設(shè)計(jì)過(guò)程，能夠依據(jù)要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)選擇合理的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)。2、經(jīng)歷用圖像法處理數(shù)據(jù)的過(guò)程，從圖像中發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生收集信息、獲取證據(jù)的能力。3、經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)操作和測(cè)量的過(guò)程，知道如何平衡摩擦力、減小系統(tǒng)誤差等操作方法，體會(huì)探究過(guò)程的科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性，培養(yǎng)與人合作、學(xué)會(huì)分享的團(tuán)隊(duì)精神。知識(shí)精講知識(shí)精講知識(shí)點(diǎn)01實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)的基本思想——控制變量法(1)保持質(zhì)量不變，探究加速度跟的關(guān)系．(2)保持合外力不變，探究加速度與的關(guān)系．(3)作出a－F圖象和a－eq\f(1,m)圖象，確定a與F、m的關(guān)系．【即學(xué)即練1】(多選)在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，關(guān)于平衡摩擦力的說(shuō)法中正確的是()A.“平衡摩擦力”的本質(zhì)就是使小車(chē)受到的摩擦力為零B.“平衡摩擦力”的本質(zhì)就是使小車(chē)所受的重力沿斜面方向的分力與所受到的摩擦阻力相平衡C.“平衡摩擦力”的目的就是要使小車(chē)所受的合力等于所掛鉤碼通過(guò)細(xì)繩對(duì)小車(chē)施加的拉力D.“平衡摩擦力”是否成功，可由小車(chē)拖動(dòng)由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上的點(diǎn)跡間距是否均勻而確定【即學(xué)即練2】在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)步驟中，下列做法中正確的是()A．同時(shí)改變拉力F和小車(chē)質(zhì)量m的大小B．先保持小車(chē)質(zhì)量m不變，研究加速度a與拉力F的關(guān)系，再保持F不變，研究a與m的關(guān)系，最后導(dǎo)出a與m及F的關(guān)系C．只改變拉力F的大小，小車(chē)質(zhì)量m的大小始終保持不變D．只改變小車(chē)質(zhì)量m的大小，拉力F的大小始終保持不變知識(shí)點(diǎn)02實(shí)驗(yàn)器材小車(chē)、槽碼、細(xì)繩、一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板、墊木、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、學(xué)生電源、導(dǎo)線(xiàn)、紙帶、天平、刻度尺、坐標(biāo)紙．知識(shí)點(diǎn)03實(shí)驗(yàn)過(guò)程1.用測(cè)出小車(chē)的質(zhì)量M，并把數(shù)值記錄下來(lái).2.按如圖所示的裝置把實(shí)驗(yàn)器材安裝好(小車(chē)上先不系繩).3.平衡摩擦力：在長(zhǎng)木板不帶定滑輪的一端下面墊一木塊，反復(fù)移動(dòng)木塊位置，直到輕推小車(chē)在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)可保持運(yùn)動(dòng)為止(紙帶上相鄰點(diǎn)間距相等).4.在砝碼盤(pán)里放入適量的砝碼，用細(xì)繩繞過(guò)定滑輪系在小車(chē)上，在小車(chē)上加放適量的砝碼，用天平測(cè)出砝碼盤(pán)和砝碼的質(zhì)量m，記錄下來(lái).接通電源，放開(kāi)小車(chē)，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打好點(diǎn)后取下紙帶，并設(shè)計(jì)表格如下.(表1)次數(shù)123456小車(chē)加速度a/(m·s－2)砝碼盤(pán)和砝碼的質(zhì)量m/kg拉力F/N5.保持小車(chē)的不變，改變砝碼和砝碼盤(pán)的質(zhì)量，按步驟4再做5次實(shí)驗(yàn).6.用公式Δx＝aT2或a＝eq\f(2x,T2)求得小車(chē)的加速度a，并記錄到表格中.7.保持砝碼和砝碼盤(pán)的質(zhì)量不變，在小車(chē)上加放砝碼，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)，求出相應(yīng)的加速度，把數(shù)據(jù)記錄到下面的表格中.（表2）次數(shù)123456小車(chē)加速度a/(m·s－2)小車(chē)質(zhì)量M/kgeq\f(1,M)/kg－1整理實(shí)驗(yàn)器材，結(jié)束實(shí)驗(yàn).【即學(xué)即練3】(1)用如圖所示的裝置研究在作用力F一定時(shí)，小車(chē)的加速度a與小車(chē)(含砝碼)質(zhì)量M的關(guān)系，甲同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：A.用天平稱(chēng)出小車(chē)和小桶及內(nèi)部所裝砂子的質(zhì)量B.按圖裝好實(shí)驗(yàn)器材C.把輕繩系在小車(chē)上并繞過(guò)定滑輪懸掛小桶D.將電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在6V電壓的蓄電池上，接通電源，釋放小車(chē)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)，并在紙帶上標(biāo)明小車(chē)質(zhì)量E.保持小桶及其中砂子的質(zhì)量不變，增加小車(chē)上的砝碼個(gè)數(shù)，并記錄每次增加后的M值，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)F.分析每條紙帶，測(cè)量并計(jì)算出加速度的值G.作a－M關(guān)系圖象，并由圖象確定a與M的關(guān)系①甲同學(xué)漏掉的重要實(shí)驗(yàn)步驟是________，該步驟應(yīng)排在步驟________之后.②在上述步驟中，有錯(cuò)誤的是步驟________，應(yīng)把____________改為_(kāi)___________.③在上述步驟中，處理不恰當(dāng)?shù)氖遣襟E________，應(yīng)把________改為_(kāi)_______.(2)乙同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求安裝的實(shí)驗(yàn)裝置如圖(圖為已接通電源剛要釋放紙帶的情況)，請(qǐng)改正乙同學(xué)的五個(gè)錯(cuò)誤.①電源________；②電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器位置________；③滑輪位置________；④小車(chē)位置________；⑤長(zhǎng)木板________.知識(shí)點(diǎn)04數(shù)據(jù)處理1.由表1中記錄的數(shù)據(jù)，以a為縱坐標(biāo)、F為橫坐標(biāo)，根據(jù)數(shù)據(jù)作a－F圖象(如圖所示)，找出規(guī)律，分析a與F的關(guān)系.圖象(如圖所示)，分析a與M的關(guān)系.3.實(shí)驗(yàn)結(jié)論(1)保持物體質(zhì)量不變時(shí)，物體的加速度a與所受力F成正比.(2)在力F不變時(shí)，物體的加速度a與質(zhì)量M成反比.【即學(xué)即練4】為了探究物體質(zhì)量一定時(shí)加速度與力的關(guān)系，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置，其中M為小車(chē)和小車(chē)上的滑輪的總質(zhì)量，m為沙和沙桶的總質(zhì)量，力傳感器可測(cè)出輕繩中的拉力大?。?1)下列實(shí)驗(yàn)操作中，一定要進(jìn)行的是________．A．用天平測(cè)出沙和沙桶的總質(zhì)量B．將帶滑輪的長(zhǎng)木板右端適當(dāng)墊高，以平衡摩擦力C．調(diào)整力傳感器和定滑輪的高度，使連接它們的輕繩與長(zhǎng)木板平行D．為減小誤差，一定要保證m遠(yuǎn)小于M(2)該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中得到如圖2所示的一條紙帶(相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出)，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器采用的是頻率為50Hz的交流電，根據(jù)紙帶可求出小車(chē)的加速度為_(kāi)___________m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)．(3)該同學(xué)以力傳感器的示數(shù)F為橫坐標(biāo)，加速度a為縱坐標(biāo)，畫(huà)出的a－F圖象是一條直線(xiàn)(圖象沒(méi)有畫(huà)出)，求得圖線(xiàn)的斜率為k，則小車(chē)和小車(chē)上的滑輪的總質(zhì)量為_(kāi)_______．A.eq\f(1,k)B．kC.eq\f(2,k)D．2k知識(shí)點(diǎn)05注意事項(xiàng)1.打點(diǎn)前小車(chē)應(yīng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器且應(yīng)先后釋放.2.在平衡摩擦力時(shí)，(填“要”或“不要”)懸掛砝碼盤(pán)，但小車(chē)應(yīng)連著紙帶且接通電源.用手輕輕地給小車(chē)一個(gè)初速度，如果在紙帶上打出的點(diǎn)的間隔，表明小車(chē)受到的阻力跟它受到的重力沿斜面向下的分力平衡.3.改變砝碼的質(zhì)量的過(guò)程中，要始終保證砝碼和砝碼盤(pán)的質(zhì)量小車(chē)的質(zhì)量.4.作圖時(shí)應(yīng)使所作的通過(guò)盡可能多的點(diǎn)，不在直線(xiàn)上的點(diǎn)也要盡可能的對(duì)稱(chēng)分布在直線(xiàn)的兩側(cè)，但若遇到個(gè)別偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)可舍去.【即學(xué)即練5】在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)作用力一定時(shí)(小盤(pán)和砝碼的重力不變)，探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，以下說(shuō)法中正確的是()A．平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將小盤(pán)和砝碼用細(xì)繩通過(guò)定滑輪系在小車(chē)上B．每次改變小車(chē)的質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力C．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開(kāi)小車(chē)，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源D．小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度可用天平測(cè)出小車(chē)的質(zhì)量m和小盤(pán)與砝碼的總質(zhì)量m0，直接用公式a＝eq\f(m0,m)g求出知識(shí)點(diǎn)06誤差分析1、實(shí)驗(yàn)原理不完善：本實(shí)驗(yàn)用槽碼的總重力m′g代替小車(chē)的拉力，而實(shí)際上小車(chē)所受的拉力要小于槽碼的總重力．2、平衡摩擦阻力不準(zhǔn)確、質(zhì)量測(cè)量不準(zhǔn)確、計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離測(cè)量不準(zhǔn)確、紙帶和細(xì)繩不嚴(yán)格與木板平行都會(huì)引起誤差．【即學(xué)即練6】在探究加速度與物體所受合外力和質(zhì)量間的關(guān)系時(shí)，采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，小車(chē)及車(chē)中的砝碼的總質(zhì)量用M表示，盤(pán)及盤(pán)中的砝碼的總質(zhì)量用m表示，小車(chē)的加速度可由小車(chē)后拖動(dòng)的紙帶上的由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的點(diǎn)計(jì)算得出．(1)當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿(mǎn)足________時(shí)，才可以認(rèn)為細(xì)線(xiàn)對(duì)小車(chē)的拉力大小等于盤(pán)和盤(pán)中砝碼的重力．(2)一組同學(xué)在保持盤(pán)及盤(pán)中的砝碼質(zhì)量一定的情況下，探究加速度與小車(chē)質(zhì)量的關(guān)系．以下做法正確的是()A．平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將盤(pán)及盤(pán)中的砝碼用細(xì)線(xiàn)繞過(guò)定滑輪系在小車(chē)上B．每次改變小車(chē)的質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力C．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開(kāi)小車(chē)，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源D．用天平測(cè)出m和M，之后可直接用公式a＝eq\f(mg,M)求出小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度(3)在保持小車(chē)及車(chē)中的砝碼質(zhì)量M一定，探究加速度與所受合外力的關(guān)系時(shí)，由于平衡摩擦力時(shí)操作不當(dāng)，兩位同學(xué)得到的a－F關(guān)系分別如圖中甲、乙所示(a是小車(chē)的加速度，F(xiàn)是細(xì)線(xiàn)作用于小車(chē)的拉力)．出現(xiàn)以下情況的原因分別是：甲圖：_____________________________________________________________.乙圖：_____________________________________________________________.能力拓展能力拓展考法01教材原型實(shí)驗(yàn)【典例1】在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，采用如圖所示的裝置．(1)下列說(shuō)法中正確的是()A．在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，應(yīng)該改變拉力的大小B．在探究加速度與外力的關(guān)系時(shí)，應(yīng)該改變小車(chē)的質(zhì)量C．在探究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系時(shí)，為了直觀(guān)判斷二者間的關(guān)系，應(yīng)作出a－eq\f(1,m)圖像D．選擇器材測(cè)質(zhì)量時(shí)，同時(shí)有天平和彈簧測(cè)力計(jì)，應(yīng)優(yōu)先選擇彈簧測(cè)力計(jì)(2)某同學(xué)測(cè)得小車(chē)的加速度a和拉力F的數(shù)據(jù)如下表所示：(小車(chē)質(zhì)量保持不變)F/N0.200.300.400.500.60a/(m·s－2)0.100.200.280.400.52①根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)圖上作出a－F圖像．②圖像不過(guò)原點(diǎn)的原因可能是_______________________________________________________________.考法02拓展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)【典例2】探究“加速度與力、質(zhì)量關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，小車(chē)后面固定一條紙帶，穿過(guò)電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，細(xì)線(xiàn)一端連著小車(chē)，另一端通過(guò)光滑的定滑輪和動(dòng)滑輪與掛在豎直面內(nèi)的拉力傳感器相連，拉力傳感器用于測(cè)小車(chē)受到拉力的大小．(1)關(guān)于平衡摩擦力，下列說(shuō)法正確的是________．A．平衡摩擦力時(shí)，需要在動(dòng)滑輪上掛上鉤碼B．改變小車(chē)質(zhì)量時(shí)，需要重新平衡摩擦力C．改變小車(chē)?yán)r(shí)，不需要重新平衡摩擦力(2)實(shí)驗(yàn)中________(選填“需要”或“不需要”)滿(mǎn)足所掛鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量．(3)某同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了加速度a與力F的關(guān)系圖象如圖乙所示，圖線(xiàn)不過(guò)原點(diǎn)的原因是________．A．鉤碼質(zhì)量沒(méi)有遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量B．平衡摩擦力時(shí)木板傾角過(guò)大C．平衡摩擦力時(shí)木板傾角過(guò)小或未平衡摩擦力實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮淼膭?chuàng)新(1)將實(shí)驗(yàn)裝置的平面改為斜面(2)將探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系改為測(cè)定動(dòng)摩擦因數(shù)實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新利用位移傳感器與計(jì)算機(jī)相連，直接得出小車(chē)的加速度(1)用光電門(mén)代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，結(jié)合遮光條的寬度可測(cè)滑塊的速度(2)利用氣墊導(dǎo)軌代替長(zhǎng)木板，無(wú)需平衡摩擦阻力(3)用力傳感器測(cè)滑塊的拉力，無(wú)需滿(mǎn)足m?M實(shí)驗(yàn)過(guò)程的創(chuàng)新(1)結(jié)合光電門(mén)得出物塊在A、B兩點(diǎn)的速度，由vB2－vA2＝2ax得出位移，算出物塊的加速度(2)結(jié)合牛頓第二定律mg－μMg＝(M＋m)a得出物塊與水平桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)題組A基礎(chǔ)過(guò)關(guān)練1．通過(guò)小車(chē)在拉力作用下的加速運(yùn)動(dòng)，來(lái)探究加速度、力和質(zhì)量三者之間的關(guān)系．下列說(shuō)法中符合實(shí)際的是()A．通過(guò)同時(shí)改變小車(chē)的質(zhì)量m及受到的拉力F，能歸納出加速度、力和質(zhì)量三者之間的關(guān)系B．通過(guò)保持小車(chē)的質(zhì)量不變，只改變小車(chē)受到的拉力，就可以歸納出加速度、力和質(zhì)量三者之間的關(guān)系C．通過(guò)保持小車(chē)受力不變，只改變小車(chē)的質(zhì)量，就可以得出加速度、力和質(zhì)量三者之間的關(guān)系D．先不改變小車(chē)的質(zhì)量，研究加速度與力的關(guān)系；再不改變小車(chē)受到的拉力，研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系；最后歸納出加速度、力和質(zhì)量三者之間的關(guān)系2.如圖所示，在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，若1、2兩個(gè)相同的小車(chē)所受拉力分別為F1、F2，車(chē)中所放砝碼的質(zhì)量分別為m1、m2，打開(kāi)夾子后經(jīng)過(guò)相同的時(shí)間兩車(chē)的位移分別為x1、x2，則在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，有()A．當(dāng)m1＝m2、F1＝2F2時(shí)，x1＝2x2B．當(dāng)m1＝m2、F1＝2F2時(shí)，x2＝2x1C．當(dāng)F1＝F2、m1＝2m2時(shí)，x1＝2x2D．當(dāng)F1＝F2、m1＝2m2時(shí)，x2＝2x13.幾位同學(xué)在研究加速度a和力F、質(zhì)量m的關(guān)系時(shí)，設(shè)小車(chē)質(zhì)量和車(chē)上砝碼質(zhì)量之和為M，砂及砂桶的總質(zhì)量為m，分別得出如圖中四條圖線(xiàn)，其中圖A、B、C是aF圖線(xiàn)，圖D是aeq\f(1,M)圖線(xiàn)，其中沒(méi)有平衡摩擦力的是()4.用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量加速度，探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，需要平衡摩擦力．平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)該讓小車(chē)()A．掛上鉤碼，拖上紙帶，開(kāi)動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器B．不掛鉤碼，拖上紙帶，開(kāi)動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器C．掛上鉤碼，不拖紙帶D．不掛鉤碼，不拖紙帶5.某同學(xué)利用如圖甲所示的裝置探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系．實(shí)驗(yàn)時(shí)，把數(shù)據(jù)記錄在表格中，數(shù)據(jù)是按加速度大小排列的，第8組數(shù)據(jù)中小車(chē)質(zhì)量和加速度數(shù)據(jù)漏記．組號(hào)F/Nm/kga/(m·s－2)10.290.860.3420.140.360.3930.290.610.4840.190.360.5350.240.360.6760.290.410.7170.290.360.8180.2990.340.360.94(1)該同學(xué)又找到了第8組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的紙帶以及小車(chē)質(zhì)量，紙帶如圖乙所示．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率為50Hz，紙帶上標(biāo)出的每?jī)蓚€(gè)相鄰點(diǎn)之間還有4個(gè)打出來(lái)的點(diǎn)未畫(huà)出．請(qǐng)你幫助該同學(xué)求出第8組中的加速度a＝________m/s2；(2)如果要研究加速度與物體受力的關(guān)系，需取表格中____________組數(shù)據(jù)(填組號(hào))，作a－F圖象；如果要研究加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系，需取表格中____________組數(shù)據(jù)(填組號(hào))，作a－m圖象．這種研究方法叫作________法；(3)作出的a－m圖象如圖丙所示，由圖象________(填“可以”或“不可以”)判斷a與m成反比．題組B能力提升練1．(多選)如圖所示是根據(jù)探究加速度與力的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描繪的a－F圖象，下列說(shuō)法中正確的有()A．3條傾斜直線(xiàn)所對(duì)應(yīng)的小車(chē)和砝碼的質(zhì)量相同B．3條傾斜直線(xiàn)所對(duì)應(yīng)的小車(chē)和砝碼的質(zhì)量不同C．直線(xiàn)1所對(duì)應(yīng)的小車(chē)和砝碼的質(zhì)量最大D．直線(xiàn)3所對(duì)應(yīng)的小車(chē)和砝碼的質(zhì)量最大2.．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中：(1)當(dāng)質(zhì)量m一定時(shí)，a與F合成________；當(dāng)力F一定時(shí)，a與M成________．(2)如圖所示為“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置圖，以下做法正確的是________．A．平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將重物用細(xì)繩通過(guò)定滑輪系在小車(chē)上B．本實(shí)驗(yàn)中探究的方法是控制變量法C．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開(kāi)小車(chē)，后接通電源D．“重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量”這一條件如不滿(mǎn)足，對(duì)探究結(jié)果也不會(huì)產(chǎn)生影響3.“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示.(1)在平衡小車(chē)與長(zhǎng)木板之間摩擦力的過(guò)程中，打出了一條紙帶如圖乙所示.計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s，從比較清晰的點(diǎn)起，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，測(cè)量并標(biāo)出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離.該小車(chē)的加速度a＝________m/s2.(2)平衡摩擦力后，將5個(gè)相同的砝碼都放在小車(chē)上.掛上砝碼盤(pán)，然后每次從小車(chē)上取一個(gè)砝碼添加到砝碼盤(pán)中，測(cè)量小車(chē)的加速度.小車(chē)的加速度a與砝碼盤(pán)中砝碼總重力F的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：砝碼盤(pán)中砝碼總重力F/N0.1960.3920.5880.7840.980加速度a/(m·s－2)0.691.181.662.182.70請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖所示坐標(biāo)系中作出a－F的關(guān)系圖象.(3)根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的a－F圖線(xiàn)不通過(guò)原點(diǎn)，主要原因是______________.4.用如圖甲所示的裝置探究加速度a與力F的關(guān)系，帶滑輪的長(zhǎng)木板水平放置，彈簧測(cè)力計(jì)固定在墻上。(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，一定要進(jìn)行的操作是________(填選項(xiàng)前的字母)。A．小車(chē)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先接通電源，再釋放小車(chē)，打出一條紙帶，根據(jù)紙帶的數(shù)據(jù)求出加速度a，同時(shí)記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)FB．改變小車(chē)的質(zhì)量，打出幾條紙帶C．用天平測(cè)出砂和砂桶的總質(zhì)量D．為減小誤差，實(shí)驗(yàn)中一定要保證砂和砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量(2)若要把小車(chē)所受拉力視為小車(chē)所受的合力，在進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)操作之前，首先應(yīng)該完成的實(shí)驗(yàn)步驟是________________________________。(3)若彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為F，則F________mg(m為砂和桶的總質(zhì)量)。(填“大于”“等于”或“小于”)5.為了探究加速度與力的關(guān)系，使用如圖所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn).其中G1、G2為兩個(gè)光電門(mén)，它們與數(shù)字計(jì)時(shí)器相連，當(dāng)滑行器通過(guò)G1、G2光電門(mén)時(shí)，光束被遮擋的時(shí)間Δt1、Δt2都可以被測(cè)量并記錄.滑行器連同上面固定的一條形擋光片的總質(zhì)量為M，擋光片寬度為D，光電門(mén)間距離為x，牽引砝碼的質(zhì)量為m.回答下列問(wèn)題：(1)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始應(yīng)先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺釘，使氣墊導(dǎo)軌水平，在不增加其他儀器的情況下，判定調(diào)節(jié)是否到位的方法是________________________________.(2)若取M＝0.4kg，改變m的值，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，以下m的取值不合適的一個(gè)是_____.A.m1＝5g B.m2＝15gC.m3＝40g D.m4＝400g(3)在此實(shí)驗(yàn)中，需要測(cè)得每一個(gè)牽引力對(duì)應(yīng)的加速度，其中求得的加速度a的表達(dá)式為：____________.(用Δt1、Δt2、D、x表示)題組C培優(yōu)拔尖練1.在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，下圖給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶的一部分：0、1、2、3、4、5、6是計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)(圖中未標(biāo)出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器頻率為50Hz)，計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示．(1)根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計(jì)算的加速度a＝________m/s2；(保留三位有效數(shù)字)(2)為減小誤差，該實(shí)驗(yàn)要求小車(chē)的質(zhì)量M跟槽碼質(zhì)量m的關(guān)系是M________m.2.用如圖所示的裝置研究在作用力F一定時(shí)，小車(chē)的加速度a與小車(chē)質(zhì)量M的關(guān)系，某位同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：A．用天平稱(chēng)出小車(chē)和小桶及內(nèi)部所裝砂子的質(zhì)量B．按圖示安裝好實(shí)驗(yàn)器材C．把輕繩系在小車(chē)上并繞過(guò)定滑輪懸掛砂桶D．將電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在6V電壓的蓄電池上，接通電源，放開(kāi)小車(chē)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)，并在紙帶上標(biāo)明小車(chē)的質(zhì)量E．保持小桶及內(nèi)部砂子的質(zhì)量不變，增加小車(chē)上的砝碼個(gè)數(shù)，并記錄每次增加后的M值，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)F．分析每條紙帶，測(cè)量并計(jì)算出加速度的值G．作a－M關(guān)系圖像，并由圖像確定a與M的關(guān)系(1)該同學(xué)漏掉的重要實(shí)驗(yàn)步驟是__________________________，該步驟應(yīng)排在________步實(shí)驗(yàn)之后．(2)在上述步驟中，有錯(cuò)誤的是________，應(yīng)把________改為_(kāi)_______．(3)在上述步驟中，處理不恰當(dāng)?shù)氖莀_______，應(yīng)把________改為_(kāi)_______．3.如圖所示為測(cè)量物塊與水平桌面之間動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖，實(shí)驗(yàn)步驟如下：①用天平測(cè)量物塊和遮光條的總質(zhì)量M、重物的質(zhì)量m；用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光條的寬度d＝0.950cm；用米尺測(cè)量?jī)晒怆婇T(mén)之間的距離s；②調(diào)整輕滑輪，使細(xì)線(xiàn)水平；③讓物塊從光電門(mén)A的左側(cè)由靜止釋放，用數(shù)字毫秒計(jì)分別測(cè)出遮光條經(jīng)過(guò)光電門(mén)A和光電門(mén)B所用的時(shí)間ΔtA和ΔtB，求出加速度a；④多次重復(fù)步驟③，求a的平均值eq\x\to(a)；⑤根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求出物塊與水平桌面間動(dòng)摩擦因數(shù)μ。回答下列問(wèn)題：(1)物塊的加速度a可用d、s、ΔtA和ΔtB表示為a＝____________；(2)如果滑輪略向下傾斜，使細(xì)線(xiàn)沒(méi)有完全調(diào)節(jié)水平，由此測(cè)得的μ偏大；這一誤差屬于____________(填“偶然誤差”或“系統(tǒng)誤差”)。4.某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，如圖甲為實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖(交變電流的頻率為50Hz)．(1)圖乙為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，根據(jù)紙帶可求出小車(chē)的加速度大小為_(kāi)_______m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)．(2)保持沙和沙桶的總質(zhì)量不變，改變小車(chē)質(zhì)量m，分別得到小車(chē)的加速度a與質(zhì)量m及對(duì)應(yīng)的eq\f(1,m)數(shù)據(jù)，如表所示：實(shí)驗(yàn)序號(hào)12345678小車(chē)的加速度a/(m·s－2)1.901.721.491.251.000.750.500.30小車(chē)的質(zhì)量m/kg0.250.290.330.400.500.711.001.67eq\f(1,m)/kg－14.003.453.032.502.001.411.000.60請(qǐng)?jiān)谌鐖D丙所示的方格坐標(biāo)紙中畫(huà)出a－eq\f(1,m)圖線(xiàn)，并依據(jù)圖線(xiàn)求出小車(chē)的加速度a與質(zhì)量倒數(shù)eq\f(1,m)之間的關(guān)系式：______________．(3)保持小車(chē)的質(zhì)量不變，改變沙和沙桶的總質(zhì)量，該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了加速度a隨合力F變化的圖線(xiàn)，如圖丁所示，該圖線(xiàn)不通過(guò)原點(diǎn)，其主要原因是________________________________________.5.某實(shí)驗(yàn)小組應(yīng)用如圖所示裝置“探究加速度與物體受力的關(guān)系”，已知小車(chē)的質(zhì)量為M，砝碼及砝碼盤(pán)的總質(zhì)量為m，所使用的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接的交流電的頻率為50Hz.實(shí)驗(yàn)步驟如下：A．按圖所示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，其中與定滑輪及彈簧測(cè)力計(jì)相連的細(xì)線(xiàn)豎直；B．調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板的傾角，輕推小車(chē)后，使小車(chē)能沿長(zhǎng)木板向下勻速運(yùn)動(dòng)；C．掛上砝碼盤(pán)，接通電源后，再放開(kāi)小車(chē)，打出一條紙帶，由紙帶求出小車(chē)的加速度；D．改變砝碼盤(pán)中砝碼的質(zhì)量，重復(fù)步驟C，求得小車(chē)在不同合力作用下的加速度．根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)過(guò)程，回答以下問(wèn)題：(1)對(duì)于上述實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是________．A．小車(chē)的加速度與砝碼盤(pán)的加速度大小相等B．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中砝碼盤(pán)處于超重狀態(tài)C．與小車(chē)相連的輕繩與長(zhǎng)木板一定要平行D．彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)應(yīng)為砝碼和砝碼盤(pán)總重力的一半E．砝碼和砝碼盤(pán)的總質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量(2)實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶如圖15所示，由該紙帶可求得小車(chē)的加速度為_(kāi)_______m/s2.(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)(3)由本實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)作出小車(chē)的加速度a與彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F的關(guān)系圖象，與本實(shí)驗(yàn)相符合的是________．6.某物理課外小組利用圖中的裝置探究物體加速度與其所受合外力之間的關(guān)系．圖中，置于實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的長(zhǎng)木板水平放置，其右端固定一輕滑輪；輕繩跨過(guò)滑輪，一端與放在木板上的小滑車(chē)相連，另一端可懸掛鉤碼．本實(shí)驗(yàn)中可用的鉤碼共有N＝5個(gè)，每個(gè)質(zhì)量均為0.010kg.實(shí)驗(yàn)步驟如下：(1)將5個(gè)鉤碼全部放入小車(chē)中，在長(zhǎng)木板左下方墊上適當(dāng)厚度的小物塊，使小車(chē)(和鉤碼)可以在木板上勻速下滑．(2)將n