探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系-2024年高考物理一輪復(fù)習(xí)熱點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)含答案

探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系-2024年高考物理一輪復(fù)習(xí)熱點(diǎn)

重點(diǎn)鹿殺速度鳥力、質(zhì)量的關(guān)系

特訓(xùn)目標(biāo)特訓(xùn)內(nèi)容

目標(biāo)1拉力替代法(IT-3T)

目標(biāo)2拉力直測法(4T-6T)

目標(biāo)3光門測速法(7T-9T)

目標(biāo)4整體系統(tǒng)法(10T-12T)

目標(biāo)5雙車比較法(137-15T)

【特訓(xùn)典例】

一、拉力替代法

題目［物理小組的同學(xué)在實驗室利用下圖甲所示的裝置來探究“在外力一定時，物體的加速度與其質(zhì)量之

間的關(guān)系”。已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。

(1)實驗中，需要補(bǔ)償阻力。在小車后面固定一條紙帶，紙帶穿過打點(diǎn)計時器,調(diào)節(jié)木板的傾斜度。接通打

點(diǎn)計時器的電源，使小車在(選填"掛”或“不掛”)砂桶時，打出的紙帶上的點(diǎn)跡間隔相等,則說明

補(bǔ)償好阻力。

(2)保持砂和砂桶質(zhì)量不變，改變小車上祛碼的質(zhì)量，如圖乙所示是某次用打點(diǎn)計時器打下的一條紙帶。已

知打點(diǎn)計時器所用電源的頻率為50Hz,紙帶上每兩個相鄰計數(shù)點(diǎn)之間還有4個打出的點(diǎn)未畫出，根據(jù)紙帶

可求出小車運(yùn)動時的加速度大小為2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

m/so

(3)小組同學(xué)根據(jù)多次實驗數(shù)據(jù),描繪出如圖丙所示的工-M(a表示小車加速度，M表示小車及祛碼總質(zhì)

a

量)。己知實驗中已經(jīng)完全補(bǔ)償了阻力的影響，發(fā)現(xiàn)圖像不過原點(diǎn)，原因是，縱軸上的截距的物理意

義是(用題中所給的字母表示)。

題目區(qū)］某同學(xué)用如圖1所示的裝置做“探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系”的實驗，使槽碼的質(zhì)量不

變以保持拉力不變，通過在小車內(nèi)放置祛碼改變小車的質(zhì)量通過打點(diǎn)計時器打出的紙帶計算小車的加

速度a,已知打點(diǎn)計時器的頻率為50Hz。

小車打點(diǎn)計時器紙帶

(1)如圖2所示是某次實驗時得到的一條紙帶，已知相鄰兩計數(shù)點(diǎn)間還有四個計時點(diǎn)未畫出，可知打下2點(diǎn)

時小車的速度大小為m/s,小車的加速度大小為m/s2。(保留2位有效數(shù)字)

01234?

??**

?

)3.40」?

?

7.20?單位：cm

11.40

16.0(/

圖2

(2)該同學(xué)通過改變小車的質(zhì)量，根據(jù)多組數(shù)據(jù)作出了如圖3所示的圖像，該圖像不過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因可能

是。

圖3圖4

(3)該同學(xué)在小車上固定一豎直薄板，欲探究空氣阻力與速度的關(guān)系,一次實驗中得到了小車速度。與時

間t的圖像如圖4所示，可以得出的結(jié)論是。

題目J某同學(xué)用如圖甲所示裝置做“探究物體的加速度跟力的關(guān)系”的實驗。

甲

乙丙

(1)實驗時保持小車的質(zhì)量不變，為了能使鉤碼所受的重力近似作為小車受到的合力，鉤碼質(zhì)量小和小車

質(zhì)量M選取以下哪一組更好o

A.M=200g,m=10g、15g、20g、25g、30g、35gB.M=200g,m=20g、40g、60g、80g、100g、120g

C.M=400g,m=10g、15g、20g、25g、30g、35gD.M=400g,m=20g.40g、60g、80g、100g、120g

（2）按正確的實驗操作,打出的一條紙帶如圖乙所示，紙帶上A、B、C、D、E為計數(shù)點(diǎn),相鄰兩計數(shù)點(diǎn)間還

有一個計時點(diǎn)，打點(diǎn)計時器所用交流電頻率為50Hz,則小車做勻加速直線運(yùn)動的加速度a=m/s?

（結(jié)果保留二位有效數(shù)字）;如果當(dāng)時電網(wǎng)中交變電流的頻率/>50Hz,但當(dāng)時該同學(xué)并不知道，那么測得的

加速度值比真實值（填“偏大”或“偏小”）。

（3）若不斷增大鉤碼質(zhì)量進(jìn)行實驗,得到的a-尸的關(guān)系如圖丙所示，由圖可見R較大時圖線發(fā)生明顯彎

曲，如果已知小車質(zhì)量為A1,某次對應(yīng)鉤碼質(zhì)量為重力加速度為g,則圖中a2表達(dá)式應(yīng)為（用

TT21和9表示）。

二、拉力宣測法

題目口］某實驗小組利用如圖中所示的實驗裝置探究加速度與力的關(guān)系。甲圖中小車力的質(zhì)量為朋■，連接

在小車后的紙帶穿過電火花計時器，它們均置于已平衡摩擦力的一端帶有定滑輪的足夠長的木板上，鉤碼

B的質(zhì)量為為力傳感器（與計算機(jī)連接可以直接讀數(shù)）。實驗時改變B的質(zhì)量，記下力傳感器的對應(yīng)

讀數(shù)E,不計繩與滑輪的摩擦。

（1）在實驗過程中，（選填“需要”或“不需要”）滿足“小車A的質(zhì)量初遠(yuǎn)大于鉤碼B的質(zhì)量館”這

一條件。

（2）該同學(xué)在實驗中得到如圖乙所示的一條紙帶（兩計數(shù)點(diǎn)間還有四個點(diǎn)沒有畫出），已知打點(diǎn)計時器采用

的是頻率為50Hz的交流電，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度為m/s'結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。

-<?<?<?<?M1-^

6.196.707.217.72單位：cm

乙

（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),畫出的a—R圖像是一條直線,如圖丙所示,

圖線與橫坐標(biāo)軸的夾角為。，求得圖線的斜率為鼠則小車的質(zhì)量為。

A.2tan0B.2CD.系

tan<2-1k

甲

(1)下列做法正確的是;

A.實驗需要平衡摩擦力B.實驗不需要平衡摩擦力

C.實驗需要滿足m遠(yuǎn)小于M的條件D.實驗不需要滿足rn遠(yuǎn)小于舊的條件

(2)某次實驗中，小車拖動紙帶做勻加速直線運(yùn)動,打點(diǎn)計時器所用的電源頻率為50Hz,實驗得到的一條紙

帶如圖乙所示，紙帶上每相鄰的兩個計數(shù)點(diǎn)之間都有四個點(diǎn)未畫出。按時間順序取0、1、2、3、4、5六個計

數(shù)點(diǎn)，實驗中用直尺量出各計數(shù)點(diǎn)到0點(diǎn)的距離如圖乙所示(單位：cm)。在計數(shù)點(diǎn)1所代表的時亥J,紙帶

運(yùn)動的瞬時速度為幼=m/s,小車的加速度a=m/s.l保留兩位有效數(shù)字)。

[012345~

，；：：cm

01.403.556.4510.10

乙

(3)有一位同學(xué)通過實驗測量作出了如圖丙中的A圖線，該圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是

題目[6為了探究物體質(zhì)量一定時加速度與力的關(guān)系，甲、乙兩向?qū)W設(shè)計了如圖甲所示的實驗裝置。其中M

為小車的質(zhì)量，m為砂和砂桶的質(zhì)量，7no為固定在小車前端的小滑輪的質(zhì)量，力傳感器可測出輕繩中的拉

力大小。

（單位:cm）

|1.10|3.0915.1217.10|9.1311.09

rTTTTT1

0123456

(1)實驗時，一定要進(jìn)行的操作是。

A.用天平測出砂和砂桶的質(zhì)量

B.為減小誤差,實驗中一定要保證砂和砂桶的質(zhì)量小遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M

C.小車靠近打點(diǎn)計時器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時記錄力傳感器的示數(shù)

D.將帶定滑輪的長木板右端墊高，以平衡摩擦力

（2）甲同學(xué)在實驗中得到如圖乙所示的一條紙帶（兩計數(shù)點(diǎn)間還有四個點(diǎn)沒有畫出），已知打點(diǎn)計時器采用

的是頻率為50Hz的交流電，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度為結(jié)果保留3位有效數(shù)字）.

（3）甲同學(xué)以力傳感器的示數(shù)P為橫坐標(biāo),加速度a為縱坐標(biāo),畫出的a-R圖像是一條直線（如圖丙）,圖

線與橫坐標(biāo)的夾角為仇求得圖線的斜率為配則小車的質(zhì)量為?

m

A.*]〃B.n~?C.春D.-m（）

tant*tan〃kk

三、光門能速法

題目Li）圖（a）裝置可以研究物體質(zhì)量一定時,其加速度與合外力的關(guān)系。實驗時，氣墊導(dǎo)軌水平放置，右側(cè)

適當(dāng)位置的上方固定光電門，調(diào)整定滑輪的高度，使滑塊與滑輪間的細(xì)繩水平。

（2）在右側(cè)吊籃中放入祛碼，將滑塊由靜止釋放，力傳感器測得細(xì)繩中的拉力P,光電門測得寬度為d的擋

光片的擋光時間心。保持滑塊質(zhì)量不變，逐漸增加吊籃中祛碼的個數(shù),再將滑塊由靜止釋放，測得多組拉

力尸和對應(yīng)的擋光時間△八建立圖所示的坐標(biāo)系，若希望從圖像方便而又準(zhǔn)確地得出加速度與合外力

的關(guān)系，則每次滑塊（選填“必須”、“不必”）從相同位置釋放，擋光片寬度改變（選填“可

以”、“不可以”）。

（3）某同學(xué)依據(jù)采集的數(shù)據(jù)繪出圖。）所示的圖線，并得出圖線的斜率從軌道標(biāo)尺上讀出滑塊釋放位置

與光電門之間的距離多,則滑塊與擋光片的總質(zhì)量河=（用k、H、d表示）。

（4）為了提高實驗的準(zhǔn)確度，可以采取的措施有。（不少于2條措施）

題目區(qū)某實驗小組的同學(xué)利用如圖所示的實驗裝置探究小車勻加速運(yùn)動速度和位移的關(guān)系并測量小車（含

遮光條）的質(zhì)量M。

以下是該實驗的主要步驟：

①實驗小組的同學(xué)用刻度尺測量出遮光條的寬度d

②掛上托盤和祛碼，改變木板的傾角，使小車（含遮光條）沿木板勻速下滑；

③取下托盤和祛碼，測出其總質(zhì)量為小,讓小車從起點(diǎn)由靜止出發(fā)沿木板下滑通過光電門并通過計算機(jī)記

錄了擋光時間

④改變祛碼質(zhì)量和木板傾角，重復(fù)步驟②③，每次釋放小車位置相同且光電門在木板上位置不變，用刻度尺

測出小車在起點(diǎn)時遮光條的中點(diǎn)到光電門的距離L,已知重力加速度為9。

根據(jù)實驗步驟回答以下問題(結(jié)果均用m.k、g、d、L表示):

(1)根據(jù)步驟③可知,小車受到的合外力為o

(2)某小組成員通過實驗記錄的數(shù)據(jù)作出小-圖像,若已知該圖像斜率為k,則小車的質(zhì)量河=

如)

題目某物理興趣小組利用如圖1所示的裝置,探究牛頓第二定律。氣墊導(dǎo)軌置于水平桌面上，G和G2為

兩個光電門，A為帶有遮光片的滑塊，其質(zhì)量為M，B為重物，其質(zhì)量為重力加速度為g,實驗過程如

下：

G2G\遮光片F(xiàn)o1cm-I-主尺

?墊導(dǎo)軌當(dāng)小小游標(biāo)尺

圖1圖2

(1)將細(xì)線取下，輕推滑塊A,測得遮光片通過光電門G、G2的時間分別為△樸82,若氣墊導(dǎo)軌水平,則有

At,______△以填“>”、"=”或

(2)范至導(dǎo)軌調(diào)成水平狀態(tài)后，掛上細(xì)線和重物,用重物的重力mg作為系統(tǒng)受到的合外力。

(3)用20分度的游標(biāo)卡尺測量遮光片的寬度如圖2所示,讀數(shù)為mm。為了測定系統(tǒng)的加速度，除

了測定滑塊A經(jīng)過光電門G和G的時間和遮光片的寬度d外，還需要測量。

(4)多次改變重物B的質(zhì)量獲得對應(yīng)的加速度唳若牛頓第二定律成立,則滿足的關(guān)系式為(用m、

g和a表示)。

四、整體系統(tǒng)法

題目10某實驗小組利用如圖甲所示的裝置驗證牛頓第二定律。

小車紙帶打點(diǎn)計時器

(1)實驗前補(bǔ)償阻力的做法是:把實驗器材安裝好，先不掛重物，將小車放在木板上，后面固定一條紙帶，紙

帶穿過打點(diǎn)計時器。用墊塊把木板一端墊高，接通打點(diǎn)計時器，讓小車以一定初速度沿木板向下運(yùn)動，并不

斷調(diào)節(jié)木板的傾斜度，直到小車拖動紙帶沿木板做運(yùn)動。

(2)為使砂桶和砂的總重力在數(shù)值上近似等于小車運(yùn)動時受到的拉力，需滿足的條件是砂桶及砂的總質(zhì)量

(填“遠(yuǎn)大于”“遠(yuǎn)小于”或“近似等于”)小車的總質(zhì)量。

(3)實驗中打出的一條紙帶的一部分如圖乙所示。紙帶上標(biāo)出了連續(xù)的3個計數(shù)點(diǎn)4B、C,相鄰計數(shù)點(diǎn)

之間還有4個點(diǎn)沒有標(biāo)出。打點(diǎn)計時器接在頻率為50Hz的交流電源上。則打點(diǎn)計時器打B點(diǎn)時，小車的

速度vB=m/s。多測幾個點(diǎn)的速度作出”-1圖像，就可以算出小車的加速度。

、3456789101112131415)

乙

(4)在研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時，要保證砂和砂桶的質(zhì)量不變。若砂和砂桶的質(zhì)量館與小車的總質(zhì)量”

間的關(guān)系不滿足第(2)問中的條件，由實驗數(shù)據(jù)作出a和應(yīng)匕的圖線，則圖線應(yīng)如圖中的所示

(填正確選項的字母)。

題目口T：某物理興趣小組用如圖所示的裝置研究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系。帶擋光片的物體同內(nèi)有若干

質(zhì)量均為私)的小鐵片,初態(tài)時力、B系統(tǒng)剛好靜止，物體4、B的質(zhì)量相等。

///_////

不

光電門

口

擋光片一~|A

(1)用游標(biāo)卡尺測量擋光片的寬度d,如圖所示，則擋光片的寬度d=cm。

12

III」」」！III口JjJJJJI

「「「「i丁門1"IIfff「「「

01020

(2)測量擋光片到光電門中心的距離入，將4中的1個小鐵片移到B中，由靜止釋放A,記錄擋光片的擋光

時間&。

(3)將A中的2個小鐵片移到3中,在相同的初始位置由靜止釋放A,記錄擋光片的擋光時間t2o

(4)多次重復(fù)，得到移動的小鐵片的數(shù)量n和對應(yīng)的擋光時間加。

(5)以n為橫坐標(biāo)，以為縱坐標(biāo)，將實驗測得的數(shù)據(jù)描點(diǎn)連線,若得到一條傾斜的直線,則表明物體

的加速度與質(zhì)量成反比,與所受合力成正比。

(6)請寫出一條產(chǎn)生實驗誤差的原因。

題目至1(1)敏敏利用圖(a)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，置于實驗臺上的

長木板水平放置，其右端固定一輕滑輪:輕繩跨過滑輪，一端與放在木板上的小車相連，另一端可懸掛鉤碼。

本實驗中可用的鉤碼共有N=5個,每個質(zhì)量均為O.OlOkgo實驗步驟如下：

i.將5個鉤碼全部放入小車中，在長木板左下方墊上適當(dāng)厚度的小物塊，使小車（和鉤碼）可以在木板上勻

速下滑。

u.將論（依次取n=l,2,3,4,5）個鉤碼掛在輕繩右端，其余N—n個鉤碼仍留在小車內(nèi)。先用手按住小

車再由靜止釋放，同時用速度傳感器記錄小車的運(yùn)動情況，繪制期一￡圖象，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后可得到相應(yīng)的加

速度a。

Hi.對應(yīng)不同的n的a值作出a—n?圖像（c）,并得出結(jié)論。

①該同學(xué)實驗過程中重物始終未落地,得到如圖所示v—t圖象。）,根據(jù)圖象可以分析出在實驗操作中可

能存在的問題是

A.實驗中未保持細(xì)線和軌道平行B.實驗中沒有滿足小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量

C.實驗中先釋放小車后打開打點(diǎn)計時器

②利用a-論圖像求得小車（空載）的質(zhì)量為kg（保留2位有效數(shù)字，重力加速度g取9.8m/s2）。

③若以“保持木板水平”來代替步驟①，則所得的a-n的圖像（）（填入正確選項前的標(biāo)號）。

五、雙車比較法

題目某物理興趣小組用控制變量法”探究加速度與合外力、物體質(zhì)量的關(guān)系”，在研究加速度與質(zhì)量的關(guān)

系時設(shè)計了如圖甲所示實驗，兩輛小車放在光滑水平板上，前端各系一根細(xì)繩，繩的另一端跨過光滑定滑輪

各掛一個相同小盤,盤中放有相同的重物，兩小車后端各系一根細(xì)線，將兩小車放置在同一起點(diǎn)，用黑板擦

壓住細(xì)線，釋放黑板擦，兩小車同時出發(fā)，運(yùn)動一段時間后，再用黑板擦壓下細(xì)線讓兩小車同時停止運(yùn)動。

(1)為了用小盤和重物所受的重力表示細(xì)繩的拉力，需要滿足的條件是。

(2)實驗中某同學(xué)測出兩小車運(yùn)動的位移分別為電、出，小盤和重物的質(zhì)量與小車、小盤和重物的總質(zhì)量的

比值分別為何、自，則如履=。

(3)小組同學(xué)只用一輛小車研究加速度與外力之間的關(guān)系，得到數(shù)據(jù)并繪制出了相應(yīng)的工-3圖像如圖

aF

乙所示，取重力加速度為g,小車質(zhì)量為M,圖中斜率k=，截距b=o

題目上［在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中,兩位同學(xué)設(shè)計了不同的實驗方案。

(1)甲同學(xué)采用圖(甲)的實驗裝置進(jìn)行實驗。

①為了能將槽碼盤和槽碼的總重力當(dāng)作小車受到的合外力，以下步驟必須采用的有;

A.長木板右端適當(dāng)墊高，小車在不受牽引時能拖動紙帶沿木板勻速運(yùn)動

B.長木板右端適當(dāng)墊高，小車在槽碼盤和槽碼牽引下能拖動紙帶沿木板勻速運(yùn)動

C.使小車質(zhì)量遠(yuǎn)小于槽碼和槽碼盤的總質(zhì)量

D.使小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于槽碼和槽碼盤的總質(zhì)量

②圖乙是實驗時打下的紙帶，其中。、4、B、C、O為我們在紙帶上所選的計數(shù)點(diǎn)。打點(diǎn)周期為T,相鄰兩

點(diǎn)間還有四個點(diǎn)沒畫出，則小車的加速度表示為；(用題中和圖乙中物理量的符號表示)

(2)乙同學(xué)采用圖丙的實驗裝置進(jìn)行實驗(圖丁為俯視圖)。

9

將兩個相同的小車放在水平木板上，前端各系一條繩子，繩子的另一端跨過定滑輪各掛一個小盤，盤中放上

不同的重物。兩個小車后各系一條細(xì)線，用夾子把兩條細(xì)線同時夾住,使小車靜止。打開夾子，兩個小車同

時開始運(yùn)動，合上夾子，兩個小車同時停下來。只需要測量兩小車的位移。及兩小盤和盤中重物的總質(zhì)量

即可探究加速度與合外力的關(guān)系。

①乙同學(xué)的實驗方案中，是否需要平衡摩擦力？（填“需要”或“不需要”）

②一次實驗中，用刻度尺測量兩個小車的位移g和工2,已知小盤和盤中重物的總質(zhì)量分別對應(yīng)為他和人，

為了驗證加速度與合外力成正比，只需驗證表達(dá)式（用0、/2、館1、恒2表示）成立即可。

題目叵在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中，某小組設(shè)計了如圖所示的實驗裝置.圖中上下兩層水平

軌道表面光滑，兩小車前端系上細(xì)線，細(xì)線跨過滑輪并掛上法碼盤，兩小車尾部細(xì)線連到控制裝置上，實驗

時通過控制裝置使兩小車同時開始運(yùn)動，然后同時停止.

滑輪細(xì)線小車!

控

Lg-ph.

制

小車II裝

置

&跌碼盤和祛碼

（1）在安裝實驗裝置時，應(yīng)調(diào)整滑輪的高度，使;在實驗時，為減小系統(tǒng)誤差，應(yīng)使磋碼盤和祛碼的總

質(zhì)量小車的質(zhì)量（選填“遠(yuǎn)大于”“遠(yuǎn)小于”“等于"）.

（2）本實驗通過比較兩小車的位移來比較小車加速度的大小,能這樣比較,是因為

（3）實驗中獲得數(shù)據(jù)如下表所示:

小車1、n的質(zhì)量都約為200g.

實驗次數(shù)小車?yán)/N位移x/cm

I0.1

1

II0.246.51

I0.229.04

2

II0.343.63

I0.341.16

3

II0.444.80

I0.436.43

4

II0.545.56

在第1次實驗中小車I從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)的位移如下圖所示，請將測量結(jié)果填到表中空格處.通過分析,

可知表中第次實驗數(shù)據(jù)存在明顯錯誤，應(yīng)舍棄.

AB

cm|iiii|iiii|iiii|iiii|iiii|iui|iin|

01222324

see

林亮加速席$力、質(zhì)量"臬，

特訓(xùn)目標(biāo)特訓(xùn)內(nèi)容

目標(biāo)1拉力替代法(1T-3T)

目標(biāo)2拉力直費(fèi)法(4T-6T)

目標(biāo)3光門泅速法(7T-9T)

目標(biāo)4整體系統(tǒng)法(10T-12T)

目標(biāo)5雙車比較法(13T-15T)

【特訓(xùn)典例】

一、拉力替代法

題目人物理小組的同學(xué)在實驗室利用下圖甲所示的裝置來探究“在外力一定時，物體的加速度與其質(zhì)量之

間的關(guān)系“。已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。

打點(diǎn)計時器

砂

桶

甲

(1)實驗中，需要補(bǔ)償阻力。在小車后面固定一條紙帶，紙帶穿過打點(diǎn)計時器,調(diào)節(jié)木板的傾斜度。接通打

點(diǎn)計時器的電源，使小車在(選填"掛”或“不掛”)砂桶時，打出的紙帶上的點(diǎn)跡間隔相等,則說明

補(bǔ)償好阻力。

(2)保持砂和砂桶質(zhì)量不變，改變小車上祛碼的質(zhì)量，如圖乙所示是某次用打點(diǎn)計時器打下的一條紙帶。已

知打點(diǎn)計時器所用電源的頻率為50Hz,紙帶上每兩個相鄰計數(shù)點(diǎn)之間還有4個打出的點(diǎn)未畫出，根據(jù)紙帶

可求出小車運(yùn)動時的加速度大小為m/s2o(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

(3)小組同學(xué)根據(jù)多次實驗數(shù)據(jù)，描繪出如圖丙所示的上一M(a表示小車加速度，M表示小車及祛碼總質(zhì)

a

量)。己知實驗中已經(jīng)完全補(bǔ)償了阻力的影響，發(fā)現(xiàn)圖像不過原點(diǎn),原因是，縱軸上的截距的物理意

義是(用題中所給的字母表示)。

【答案】不掛0.50未滿足小車和車上底碼總質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂和砂桶的質(zhì)量—

9

【詳解】(1)口］補(bǔ)償阻力是利用小車沿斜面向下的分力等于小車受到的阻力，則接通打點(diǎn)計時器的電源，使

小車在不掛砂桶時，打出的紙帶上的點(diǎn)跡間隔相等，則說明補(bǔ)償好阻力。

(2)［2］紙帶上每兩個相鄰計數(shù)點(diǎn)之間還有4個打出的點(diǎn)未畫出，可知相鄰計數(shù)點(diǎn)的時間間隔為

1

T=5x0.02s=0.1s根據(jù)逐差法可得小車運(yùn)動時的加速度大小為

(2.79+3.30+3.81-1.30-1.81-2.30)x10-2,人「,、,

a=-----------------------------------；--------------------------m/s2?=0.50m/s2

9X0.12

(3)[3][4]設(shè)砂和砂桶的質(zhì)量為小，以小車為對象，由牛頓第二定律可得T=以砂和砂桶為對象，由牛

頓第二定律可得小一T=ma聯(lián)立可得a=產(chǎn)整理可得上=怨十碼.=」一?河+工可知圖像不過

M+mamgmgg

原點(diǎn)，原因是未滿足小車和車上硅碼總質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂和砂桶的質(zhì)量；縱軸上的截距的物理意義是工。

9

題目以〕某同學(xué)用如圖1所示的裝置做“探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系”的實驗，使槽碼的質(zhì)量不

變以保持拉力不變，通過在小車內(nèi)放置祛碼改變小車的質(zhì)量通過打點(diǎn)計時器打出的紙帶計算小車的加

速度a,已知打點(diǎn)計時器的頻率為50Hzo

(1)如圖2所示是某次實驗時得到的一條紙帶，已知相鄰兩計數(shù)點(diǎn)間還有四個計時點(diǎn)未畫出，可知打下2點(diǎn)

時小車的速度大小為m/s,小車的加速度大小為m/s：(保留2位有效數(shù)字)

0124<

??*

11

L3.40J

7.20單位：cm

11.40

16.00,

圖2

(2)該同學(xué)通過改變小車的質(zhì)量，根據(jù)多組數(shù)據(jù)作出了如圖3所示的圖像，該圖像不過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因可能

(3)該同學(xué)在小車上固定一豎直薄板，欲探究空氣阻力與速度的關(guān)系，一次實驗中得到了小車速度。與時

間e的圖像如圖4所示，可以得出的結(jié)論是。

【答案】0.4()0.40未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足空氣阻力的大小隨速度的增大而增大

【詳解】[2]相鄰兩計數(shù)點(diǎn)間還有四個計時點(diǎn)未畫出，所以打點(diǎn)時間周期為T=0.1s根據(jù)做勻變速直

線運(yùn)動的物體中間時刻的速度等于該段時間內(nèi)的平均速度可知，打下2點(diǎn)時小車的速度大小為

v.2=]”,切0,xlo-m/s=0.40m/s結(jié)合逐差法可知小車的加速度大小為

a=照。七篙/。x10-W-0.40m/s2

4x0.01

(2)[3]根據(jù)圖3可知小車的質(zhì)量較大時，加速度為零，說明實驗中未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足。

(3)[4]根據(jù)u—t圖線的斜率表示加速度可知，小車的加速度逐漸減小，說明小車所受空氣阻力逐漸增大，

即空氣阻力的大小隨速度的增大而增大。

題目nr某同學(xué)用如圖甲所示裝置做“探究物體的加速度跟力的關(guān)系”的實驗。

甲

乙丙

(1)實驗時保持小車的質(zhì)量不變，為了能使鉤碼所受的重力近似作為小車受到的合力，鉤碼質(zhì)量小和小車

質(zhì)量M選取以下哪一組更好。

A.M=200g,m=10g、15g、20g、25g、30g、35gB.M—200g,m=20g、40g、60g、80g、100g、120g

C.M=400g,m=10g、15g、20g、25g、30g、35gD.M=400g,m=20g、40g、60g、80g、100g、120g

(2)按正確的實驗操作，打出的一條紙帶如圖乙所示,紙帶上A、B、C、D、E為計數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計數(shù)點(diǎn)間還

有一個計時點(diǎn)，打點(diǎn)計時器所用交流電頻率為50Hz,則小車做勻加速直線運(yùn)動的加速度a=______m/s2

(結(jié)果保留二位有效數(shù)字);如果當(dāng)時電網(wǎng)中交變電流的頻率/>50Hz,但當(dāng)時該同學(xué)并不知施贏Z測得的

加速度值比真實值(填“偏大”或“偏小”)。

(3)若不斷增大鉤碼質(zhì)量進(jìn)行實驗,得到的a—尸的關(guān)系如圖丙所示，由圖可見F較大時圖線發(fā)生明顯彎

曲，如果已知小車質(zhì)量為某次對應(yīng)鉤碼質(zhì)量為小,重力加速度為g,則圖中az表達(dá)式應(yīng)為(用

M、tn和g表示)。

【答案】C3.9偏小—g

【詳解】(1)口]重物加速下滑，處于失重狀態(tài)，其對細(xì)線的拉力小于重力，設(shè)拉力為T,根據(jù)牛頓第二定律

得，對重物mg-T=ma對小車T=朋&解得7=上，故當(dāng)M?m時，有mg故選C?

1+節(jié)'

22

(2)[2][3]根據(jù)Ar=aT可得xCE-xAC=a(2T)小車運(yùn)動的加速度為

a='/G=7.07J~6.4]-5.2°x39m/s^如果當(dāng)時電網(wǎng)中交變電流的頻率/>

50Hz，則實際打點(diǎn)周期變小，則測得的加速度值比真實值偏小。

(3)[4]偏離直線后，把硅碼以及小車看成一個整體，根據(jù)牛頓第二定律求出如=不髻一

M-Vm

二、拉力直漓法

題目區(qū)〕某實驗小組利用如圖甲所示的實驗裝置探究加速度與力的關(guān)系。甲圖中小車人的質(zhì)量為朋■，連接

在小車后的紙帶穿過電火花計時器，它們均置于已平衡摩擦力的一端帶有定滑輪的足夠長的木板上，鉤碼

B的質(zhì)量為C為力傳感器（與計算機(jī)連接可以直接讀數(shù)）。實驗時改變B的質(zhì)量，記下力傳感器的對應(yīng)

讀數(shù)P,不計繩與滑輪的摩擦。

（1）在實驗過程中，（選填“需要”或“不需要”）滿足“小車A的質(zhì)量“遠(yuǎn)大于鉤碼B的質(zhì)量小”這

一條件。

（2）該同學(xué)在實驗中得到如圖乙所示的一條紙帶（兩計數(shù)點(diǎn)間還有四個點(diǎn)沒有畫出），已知打點(diǎn)計時器采用

的是頻率為50Hz的交流電，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度為m/s2（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。

C-o1234~f

'L工工工JI

6.196.707.217.72單位：cm

乙

（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),畫出的a—F圖像是一條直線,如圖丙所示,

圖線與橫坐標(biāo)軸的夾角為。，求得圖線的斜率為卜,則小車的質(zhì)量為。

【答案】不需要0.51C

【詳解】（1）口］拉力傳感器可以直接測量出小車受到了拉力，不需要滿足“小車4的質(zhì)量河遠(yuǎn)大于鉤碼3

的質(zhì)量這一條件。

（2）［2］相鄰計數(shù)點(diǎn)時間間隔為T=5X/s=0.1s小車加速度為a=［型，（;［彳翼-乂10-2m/s2

=0.51m/s2

⑶⑶根據(jù)牛頓第二定律R=Mci得a==F則小車質(zhì)量為Af=/如果坐標(biāo)軸的標(biāo)度選擇不同，

則圖線與橫坐標(biāo)軸的夾角6也不同，故圖線的斜率不能用tan。表示。故選C。

題目J在探究加速度a與物體所受合力P關(guān)系的實驗中，如圖甲所示為實驗裝置簡圖。

zz

甲

(1)下列做法正確的是;

A.實驗需要平衡摩擦力B.實驗不需要平衡摩擦力

C.實驗需要滿足恒遠(yuǎn)小于M的條件D.實驗不需要滿足恒遠(yuǎn)小于河的條件

(2)某次實驗中，小車拖動紙帶做勻加速直線運(yùn)動，打點(diǎn)計時器所用的電源頻率為50Hz,實驗得到的一條紙

帶如圖乙所示，紙帶上每相鄰的兩個計數(shù)點(diǎn)之間都有四個點(diǎn)未畫出。按時間順序取0、1、2、3、4、5六個計

數(shù)點(diǎn)，實驗中用直尺量出各計數(shù)點(diǎn)到0點(diǎn)的距離如圖乙所示(單位：cm)。在計數(shù)點(diǎn)1所代表的時刻，紙帶

運(yùn)動的瞬時速度為5=m/s,小車的加速度a=m/s2(保留兩位有效數(shù)字)。

[012345~

，；：：cm

01.403.556.4510.10

乙

(3)有一位同學(xué)通過實驗測量作出了如圖丙中的4圖線，該圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是

【答案】AD/DA0.180.75平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力

【詳解】探究加速度a與物體所受合力F關(guān)系的實驗中，讓繩子的拉力為小車的合力，則需要平

衡摩擦力，故3錯誤，4正確；

CD.實驗過程中，繩子的拉力由力傳感器得到，則不需要滿足rn遠(yuǎn)小于”的條件，故。錯誤，。正確。

故選

(2)[2]根據(jù)題意可知，電源頻率為50Hz,相鄰的兩個計數(shù)點(diǎn)之間都有四個點(diǎn)未畫出，則相鄰計數(shù)點(diǎn)間時間

間隔為T=0.1s由中間時刻的瞬時速度等于這段時間的平均速度可得，計數(shù)點(diǎn)1所代表的時刻，紙帶運(yùn)動

的瞬時速度為vi=?O.lSm/s

[3]由逐差法Ar=aT2有/()2=a(2T)2解得a=0.75m/s2

(3)[4]由圖丙可知，當(dāng)a=0時，F(xiàn)>0,則說明平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力。

題目為了探究物體質(zhì)量一定時加速度與力的關(guān)系，甲、乙兩向?qū)W設(shè)計了如圖甲所示的實驗裝置。其中河

為小車的質(zhì)量，m為砂和砂桶的質(zhì)量，小。為固定在小車前端的小滑輪的質(zhì)量，力傳感器可測出輕繩中的拉

力大小。

(1)實驗時，一定要進(jìn)行的操作是。

A.用天平測出砂和砂桶的質(zhì)量

B.為減小誤差,實驗中一定要保證砂和砂桶的質(zhì)量僅遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M

C.小車靠近打點(diǎn)計時器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時記錄力傳感器的示數(shù)

D.將帶定滑輪的長木板右端墊高，以平衡摩擦力

(2)甲同學(xué)在實驗中得到如圖乙所示的一條紙帶(兩計數(shù)點(diǎn)間還有四個點(diǎn)沒有畫出)，已知打點(diǎn)計時器采用

的是頻率為50Hz的交流電，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度為m/s'結(jié)果保留3位有效數(shù)字).

(3)甲同學(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),畫出的a—R圖像是一條直線(如圖丙)，圖

線與橫坐標(biāo)的夾角為。，求得圖線的斜率為札則小車的質(zhì)量為。

A.--B.C.系D-系一館。

tan(7tanaKK

【答案】CD/DC2.00D

【詳解】(1)實驗中有力傳感器測量小車所受的拉力，則不需用天平測出砂和砂桶的質(zhì)量，故A錯誤。

B.實驗中有力傳感器測量小車所受的拉力，不需要保證砂和砂桶的質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量河，故3錯

7天o

。.小車靠近打點(diǎn)計時器，光接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時記錄力傳感器的示數(shù)，故。正確。

D.實驗中需將帶滑輪的長木板右端墊高，以平衡摩擦力，故。正確。故選8。

(2)[2]兩計數(shù)點(diǎn)間還有四個點(diǎn)沒有畫出，則相鄰計數(shù)點(diǎn)的時間間隔為T=5x0.02s=0.1s根據(jù)逐差法可得

1*以上%占工(11.09+9.13+7.10-5.12-3.09-1.10)x10-2,門曲,2

小車的加速度為a=-------------------------------------------m/s22^2.00m/s2o

9X0.12

(3)[3]對小車根據(jù)牛頓第二定律，有2尸=(河+即a=——F可知a-F圖像的斜率為

JVL十772()

k=-―^—解得小車的質(zhì)量為"=恪■一當(dāng)坐標(biāo)軸選擇不同的標(biāo)度時，a—P圖像的傾角不一樣，則圖

M4-771()k

像斜率不一定滿足k-tand則小車的質(zhì)量不一定滿足河=―，?一故選D。

tan”

三、光門測速法

題目叵，圖(a)裝置可以研究物體質(zhì)量一定時,其加速度與合外力的關(guān)系。實驗時，氣墊導(dǎo)軌水平放置，右側(cè)

適當(dāng)位置的上方固定光電門，調(diào)整定滑輪的高度，使滑塊與滑輪間的細(xì)繩水平。

(1)測量前，力傳感器調(diào)零(選填“需要”、“不需要”)。

(2)在右側(cè)吊籃中放入祛碼，將滑塊由靜止釋放，力傳感器測得細(xì)繩中的拉力尸，光電門測得寬度為d的擋

光片的擋光時間加。保持滑塊質(zhì)量不變，逐漸增加吊籃中祛碼的個數(shù),再將滑塊由靜止釋放，測得多組拉

力P和對應(yīng)的擋光時間At。建立圖⑹所示的坐標(biāo)系，若希望從圖像方便而又準(zhǔn)確地得出加速度與合外力

的關(guān)系，則每次滑塊(選填“必須”、“不必”)從相同位置釋放，擋光片寬度改變(選填“可

以“、“不可以”)。

(3)某同學(xué)依據(jù)采集的數(shù)據(jù)繪出圖(b)所示的圖線，并得出圖線的斜率k,從軌道標(biāo)尺上讀出滑塊釋放位置

與光電門之間的距離①，則滑塊與擋光片的總質(zhì)量M=(用卜、必d表示)。

(4)為了提高實驗的準(zhǔn)確度，可以采取的措施有______o(不少于2條措施)

【答案】需要必須不可以與選擇寬度較小的擋光片，適當(dāng)增大滑塊釋放位置

kdr

與光電門之間的距離2

【詳解】(1)口]測量前，力傳感器需要調(diào)零。

(2)[2][3]設(shè)每次滑塊釋放位置與光電門的距離為工，滑塊的質(zhì)量為河,根據(jù)牛頓第二定律可得尸=Ma

滑塊經(jīng)過光電門的速度為u=W根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式可得2ax=商聯(lián)立可得-J—=為了使—-

△t(At)2Md2(At)2

R圖像的斜率保持不變，則每次滑塊必須從相同位置釋放，擋光片寬度不可以改變。

位八包根據(jù)二工二二金/可知吳?一尸圖像的斜率為左二金解得滑塊與擋光片的總質(zhì)量為“;

(At)2Md2(At)Md2

標(biāo)

(4)[5]為了提高實驗的準(zhǔn)確度，可以采取的措施有：選擇寬度較小的擋光片，適當(dāng)增大滑塊釋放位置與光

電門之間的距離Xo

題目H某實驗小組的同學(xué)利用如圖所示的實驗裝置探究小車勻加速運(yùn)動速度和位移的關(guān)系并測量小車(含

遮光條)的質(zhì)量

以下是該實驗的主要步驟：

①實驗小組的同學(xué)用刻度尺測量出遮光條的寬度d

②掛上托盤和祛碼，改變木板的傾角，使小車(含遮光條)沿木板勻速下滑；

③取下托盤和祛碼，測出其總質(zhì)量為讓小車從起點(diǎn)由靜止出發(fā)沿木板下滑通過光電門并通過計算機(jī)記

錄了擋光時間D；

④改變祛碼質(zhì)量和木板傾角，重復(fù)步驟②③，每次釋放小車位置相同且光電門在木板上位置不變，用刻度尺

測出小車在起點(diǎn)時遮光條的中點(diǎn)到光電門的距離L,已知重力加速度為9。

AW

根據(jù)實驗步驟回答以下問題(結(jié)果均用m、Mg、d、L表示)：

(1)根據(jù)步驟③可知,小車受到的合外力為o

(2)某小組成員通過實驗記錄的數(shù)據(jù)作出加一7%圖像，若已知該圖像斜率為k,則小車的質(zhì)量河=

r會實12gkL

【答案】mg——

力

【詳解】由題意可得，取下托盤和砧碼后，小車在斜面上做勻加速直線運(yùn)動，小車受到的合外力為

F=mg

(2)［2］由牛頓第二定律和速度位移公式可得(*y=2翳L化簡可得巾=瑞士則由圖像可知k=

Md2

2gL

2gkL

則M=

d2

題目8］某物理興趣小組利用如圖1所示的裝置,探究牛頓第二定律。氣墊導(dǎo)軌置于水平桌面上，G和G2為

兩個光電門，4為帶有遮光片的滑塊，其質(zhì)量為為重物，其質(zhì)量為小,重力加速度為g,實驗過程如

下：

G2G\遮光片［o1cm—主尺

工??空墊導(dǎo)軌3r山川小—游標(biāo)尺

EJBE