第15講 實(shí)驗(yàn)：探案加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系（原卷版）

第15講探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系模塊一思維導(dǎo)圖串知識(shí)模塊二基礎(chǔ)知識(shí)全梳理（吃透教材）模塊三教材習(xí)題學(xué)解題模塊四核心考點(diǎn)精準(zhǔn)練模塊五小試牛刀過關(guān)測(cè)1.經(jīng)歷探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的設(shè)計(jì)過程，感情悟控制變量法、圖像法等科學(xué)研究方法的應(yīng)用能夠依據(jù)要求設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，學(xué)會(huì)選擇合理的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究；2.經(jīng)歷用圖像處理數(shù)據(jù)的過程，從圖像中發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律，培養(yǎng)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)量的過程，知道運(yùn)用阻力補(bǔ)償法，減小系統(tǒng)誤差等操作方法。1．實(shí)驗(yàn)思路探究方法——(1)探究加速度與力的關(guān)系：保持不變，通過改變槽碼的個(gè)數(shù)改變。(2)探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系：保持不變，通過在小車上增加重物改變。2．物理量的測(cè)量本實(shí)驗(yàn)要測(cè)量的物理量有三個(gè)：、和。(1)質(zhì)量的測(cè)量：可以用測(cè)量質(zhì)量。為了改變小車的質(zhì)量，可以在小車中增減的數(shù)量。(2)加速度的測(cè)量方法1：小車做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，用刻度尺測(cè)量小車移動(dòng)的，并用測(cè)量發(fā)生這段位移所用的時(shí)間t，然后由a＝計(jì)算出加速度a。方法2：將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶連在小車上，根據(jù)紙帶上打出的點(diǎn)來測(cè)量加速度(參考第一章的實(shí)驗(yàn)方法)。方法3：本實(shí)驗(yàn)探究的是加速度與其他物理量之間的比例關(guān)系，因此也可以不測(cè)量加速度的具體數(shù)值，只測(cè)量不同情況下物體的比值即可。如果兩個(gè)做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t相等，那么它們的位移之比就等于加速度之比，即＝eq\f(a1,a2)，這樣，測(cè)量加速度就轉(zhuǎn)換成測(cè)量了。(3)力的測(cè)量：一個(gè)單獨(dú)的力的作用效果與跟它大小、方向都相同的合力的作用效果是相同的。因此，實(shí)驗(yàn)中作用力F的含義可以是物體所受的。參考案例1：用阻力補(bǔ)償法探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。把木板的一側(cè)，以補(bǔ)償打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)小車的阻力及其他阻力。調(diào)節(jié)木板的，使小車在不受牽引時(shí)能拖動(dòng)紙帶沿木板勻速運(yùn)動(dòng)。將槽碼、小車、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶安裝好。通過改變的個(gè)數(shù)可以成倍地改變小車所受的拉力，與此相對(duì)應(yīng)，處理紙帶上打出的點(diǎn)來測(cè)量加速度。保持小車受的拉力不變，通過增減小車中的重物改變小車的質(zhì)量。處理紙帶上打出的點(diǎn)來測(cè)量加速度。參考案例2：通過位移之比測(cè)量加速度之比將兩輛相同的小車放在水平木板上，前端各系一條細(xì)線，線的另一端跨過定滑輪各掛一個(gè)小盤，盤中可以放不同的重物。把木板一端墊高，參考案例1的方法補(bǔ)償?shù)挠绊?。兩小車后端各系一條細(xì)線，用一個(gè)物體，例如黑板擦，把兩條細(xì)線同時(shí)按壓在上(圖乙)。抬起黑板擦，兩小車同時(shí)開始，按下黑板擦，兩小車同時(shí)。用測(cè)出兩小車移動(dòng)的位移x1、x2。由于兩小車運(yùn)動(dòng)時(shí)間t相同，從它們的位移之比就可以得出加速度之比。在盤中重物相同的情況下，通過增減小車中的重物改變小車的質(zhì)量。注意：(1)以上兩個(gè)案例中，補(bǔ)償阻力只需進(jìn)行次；(2)每次實(shí)驗(yàn)細(xì)線一端所掛重物的質(zhì)量須小車的質(zhì)量。3．進(jìn)行實(shí)驗(yàn)調(diào)試實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。加速度與力的關(guān)系設(shè)計(jì)表格，把測(cè)得的同一個(gè)小車在不同拉力F作用下的加速度a填在表1中。表1小車質(zhì)量一定拉力F加速度a加速度與質(zhì)量的關(guān)系設(shè)計(jì)表格，把測(cè)得的不同質(zhì)量的小車在相同拉力作用下的加速度a填在表2中表2小車所受的拉力一定質(zhì)量m加速度a4．?dāng)?shù)據(jù)分析、得出結(jié)論(1)探究加速度與力的關(guān)系：作出圖像，得到一條過原點(diǎn)的直線，可知a與F成。(2)探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系：作出圖像，得到一條過原點(diǎn)的直線，可知a與m成?！緟⒖即鸢浮?．實(shí)驗(yàn)思路控制變量法(1)小車質(zhì)量、小車所受的拉力(2)小車所受的拉力、小車的質(zhì)量。2．物理量的測(cè)量物體的質(zhì)量、物體所受的作用力、物體運(yùn)動(dòng)的加速度(1)天平測(cè)、砝碼(2)加速度的測(cè)量位移x、秒表、eq\f(2x,t2)、加速度、eq\f(x1,x2)＝eq\f(a1,a2)、位移(3)合力參考案例1：用阻力補(bǔ)償法探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系墊高、傾斜度、槽碼參考案例2：通過位移之比測(cè)量加速度之比阻力、木板、運(yùn)動(dòng)、停下來、刻度尺注意：(1)一、遠(yuǎn)小于4．?dāng)?shù)據(jù)分析、得出結(jié)論(1)aF、正比(2)aeq\f(1,m)、反比教材習(xí)題01某同學(xué)在做“探究加速度與力的關(guān)系”和“探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)，把兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)都記錄在表1中。數(shù)據(jù)是按加速度的大小排列的，兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)混在一起，而且有兩個(gè)加速度數(shù)據(jù)模糊不清（表1中空格）。請(qǐng)你把這些數(shù)據(jù)分拆填入表2和表3中，如果模糊的加速度數(shù)據(jù)是正確的，其數(shù)值應(yīng)該是多少？請(qǐng)?zhí)钤诒?中。表1

實(shí)驗(yàn)記錄F/Nm/kga/（m·s2）0.290.860.340.140.360.390.290.610.480.190.360.530.240.360.290.410.710.290.360.810.290.310.340.360.94表2探究加速度與力的關(guān)系（條件：

）表3探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系（條件：

）解題方法利用控制變量法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)【答案】0.67m/s2，0.94m/s2；表2探究加速度與力的關(guān)系（條件：0.36kg）0.140.190.240.290.340.390.530.670.810.94在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，應(yīng)保證力不變，由表1可知，F(xiàn)=0.29N，故表3中所填數(shù)據(jù)如下表3探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系（條件：0.29N）0.860.610.410.360.310.340.480.710.810.94教材習(xí)題02某同學(xué)用圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究小車的加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系。所用交變電流的頻率為50。(1)圖是他某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)未畫出，部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖所示。求小車的加速度是。(2)保持小車所受的拉力不變，改變小車質(zhì)量m，分別測(cè)得不同質(zhì)量時(shí)小車加速度a的數(shù)據(jù)如表所示。表實(shí)驗(yàn)記錄次數(shù)12345678質(zhì)量0.250.290.330.400.500.711.001.67加速度0.6180.5570.4820.4030.3170.2350.1520.086質(zhì)量倒數(shù)4.003.453.032.502.001.411.000.60請(qǐng)?jiān)趫D的坐標(biāo)紙中做出圖像。根據(jù)圖像可以得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論是？解題方法利用控制變量法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)處理，用圖像法得出結(jié)論?！敬鸢浮?，拉力不變，物體的加速度和質(zhì)量成反比考向一：實(shí)驗(yàn)原理和方法【例1】在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，滲透了研究問題的多種科學(xué)方法。(以下各題均選填“理想實(shí)驗(yàn)法”“圖像法”“阻力補(bǔ)償法”“化曲為直法”“控制變量法”或“近似法”)(1)對(duì)阻力的處理：________________。(2)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路：________________。(3)對(duì)小車所受合力的簡(jiǎn)化：________，即當(dāng)小車質(zhì)量M車?m槽時(shí)，細(xì)繩對(duì)小車的拉力大小近似等于所掛槽碼的重力m槽g。(4)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的科學(xué)方法：________。(5)由aM車圖像轉(zhuǎn)化為aeq\f(1,M車)圖像，所用的科學(xué)方法：________。考向二：實(shí)驗(yàn)操作及注意事項(xiàng)【例2】在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，某組同學(xué)用如圖所示裝置，采用控制變量的方法，來研究小車質(zhì)量不變的情況下，小車的加速度與小車受到的力的關(guān)系，下列措施中正確的是()①首先要補(bǔ)償阻力，使小車受到的合力就是細(xì)繩對(duì)小車的拉力②補(bǔ)償阻力的方法就是在砂桶中添加砂子，使小車能勻速運(yùn)動(dòng)③每次改變拉小車的拉力后，都需要重新補(bǔ)償阻力④實(shí)驗(yàn)中通過在砂桶中增加砂子來改變小車受到的拉力⑤實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先放開小車，然后再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源⑥實(shí)驗(yàn)中牽引小車的繩子應(yīng)跟平板平行A．①④⑤ B．②③⑥C．①③⑥ D．①④⑥考向三：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及誤差分析【例3】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及物體質(zhì)量m的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，如圖甲所示為實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖(交流電源的頻率為50Hz)。(1)如圖乙所示為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為________m/s2。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(2)保持沙和沙桶的質(zhì)量不變，改變小車質(zhì)量m，分別得到小車加速度a與質(zhì)量m及對(duì)應(yīng)的eq\f(1,m)，數(shù)據(jù)如下表。序號(hào)12345678小車加速度a/(m·s－2)1.901.721.491.251.000.750.500.30小車質(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)趫D丙所示的坐標(biāo)紙中畫出aeq\f(1,m)圖線，由圖線可得小車的加速度a與質(zhì)量的倒數(shù)eq\f(1,m)之間的關(guān)系式為________。(3)保持小車的質(zhì)量不變，改變沙和沙桶的質(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，如圖丁所示。該圖線不通過原點(diǎn)，其主要原因是____________________________?？枷蛩模簩?shí)驗(yàn)創(chuàng)新【例4】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，它們與數(shù)字計(jì)時(shí)器相連，當(dāng)滑行器通過G1、G2光電門時(shí)，光束被遮擋的時(shí)間Δt1、Δt2都可以被測(cè)量并記錄?；衅鬟B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，光電門間距離為x，牽引砝碼的質(zhì)量為m?；卮鹣铝袉栴}。(1)實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，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的取值最不合適的一個(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，其中求得的加速度的表達(dá)式為a＝__________________(用Δt1、Δt2、D、x表示)。一、單選題1．用圖示裝置做“探究物體的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，下列操作中正確的是（）A．電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器選用4~6V交流電源B．平衡摩擦力時(shí)將砝碼盤通過細(xì)線掛在小車上C．實(shí)驗(yàn)中，釋放小車與接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需同時(shí)進(jìn)行D．實(shí)驗(yàn)中改變小車的質(zhì)量后，不需要重新平衡摩擦力2．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，某研究小組利用如圖1所示實(shí)驗(yàn)裝置，在滿足所掛鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的前提下，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)量、計(jì)算和分析。根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，作出小車的加速度隨細(xì)線拉力變化的圖線，如圖2所示。你認(rèn)為在實(shí)驗(yàn)過程中可能存在的問題是（

）A．先釋放小車，后接通電源B．補(bǔ)償阻力時(shí)木板右端墊得不夠高C．先接通電源，后釋放小車D．電源電壓過高造成小車加速度測(cè)量值偏大3．某學(xué)習(xí)小組用如圖所示的裝置“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”，下列操作正確的是（）A．固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)調(diào)節(jié)圖中PB．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通過Q與電源相連C．當(dāng)細(xì)繩與木板不平行時(shí)應(yīng)調(diào)節(jié)圖中R使細(xì)繩與木板平行D．阻力補(bǔ)償時(shí)應(yīng)調(diào)節(jié)圖中S使小車能勻速下滑4．小米同學(xué)用如圖所示裝置探究物體的加速度與力的關(guān)系。下列操作中，是為了保證“細(xì)線下端懸掛鉤碼的重力可視為小車受到的合力”這一條件的是（）

A．實(shí)驗(yàn)前應(yīng)調(diào)節(jié)定滑輪高度，使定滑輪和小車間的細(xì)線與木板平行B．小車的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于鉤碼的質(zhì)量C．實(shí)驗(yàn)前應(yīng)將木板遠(yuǎn)離打點(diǎn)器的一端適當(dāng)墊高，以平衡摩擦力D．實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，后釋放小車5．“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，下列說法正確的是（）A．每次改變小車質(zhì)量時(shí)，應(yīng)重新平衡摩擦力B．實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先釋放小車后接通電源C．本實(shí)驗(yàn)砝碼及砝碼盤B的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)大于小車A的質(zhì)量D．在用圖像探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，應(yīng)作圖像6．某同學(xué)將長(zhǎng)木板右端適當(dāng)墊高，其目是為了平衡摩擦力。但他把長(zhǎng)木板的右端墊得過高，使得傾角過大。用a表示小車的加速度，F(xiàn)表示細(xì)線作用于小車的拉力。則他繪出的關(guān)系圖像是（）A． B．C． D．7．在驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)中，用改變砂的質(zhì)量的辦法來改變對(duì)小車的作用力，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)出小車的加速度，得出若干組和的數(shù)據(jù)。然后根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)作出如圖所示的圖線，發(fā)現(xiàn)圖線既不過原點(diǎn)，又不是直線，原因是（）A．平衡摩擦力時(shí)，所墊木板太低，且小車質(zhì)量較大B．平衡摩擦力時(shí)，所墊木板太低，且砂和小桶的質(zhì)量較大C．平衡摩擦力時(shí)，所墊木板太高，且小車質(zhì)量較大D．平衡摩擦力時(shí)，所墊木板太高，且砂和小桶的質(zhì)量較大8．利用圖甲所示裝置“探究加速度與物體受力的關(guān)系”，已知小車的質(zhì)量為M，砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量為m，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接的交流電頻率為50Hz，實(shí)驗(yàn)步驟如下：①按圖甲所示安裝實(shí)驗(yàn)裝置，其中跨過動(dòng)滑輪的兩側(cè)細(xì)線及彈簧測(cè)力計(jì)沿豎直方向；②調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板的傾角，輕推小車后，使小車（未連細(xì)線）能沿長(zhǎng)木板向下勻速運(yùn)動(dòng)；③掛上砝碼盤，接通電源后再釋放小車，由紙帶求出小車的加速度；④改變砝碼盤中砝碼的質(zhì)量，重復(fù)步驟③，求得小車在不同外力作用下的加速度。對(duì)于上述實(shí)驗(yàn)，下列說法中正確的是（）

A．小車的加速度與砝碼盤的加速度大小相等B．彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為小車所受合外力的大小C．實(shí)驗(yàn)過程中砝碼處于超重狀態(tài)D．砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量二、多選題9．在“探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，下列對(duì)圖片中存在問題糾正的說法正確的是（）A．圖中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、小車安裝完全正確B．圖中，轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕，取交流電壓等于8VC．圖中，應(yīng)調(diào)節(jié)紙帶使其位于軌道中軸線上，讓紙帶穿過兩個(gè)限位孔且紙帶處于復(fù)寫紙放的下面D．讓小車的運(yùn)動(dòng)趨近于勻速運(yùn)動(dòng)，砂和桶的重力才近似等于繩的拉力10．甲、乙、丙、丁四位同學(xué)在做探究加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系和加速度與合力的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)時(shí)，使用圖所示的裝置，設(shè)小車和車上砝碼（圖中未畫出）的總質(zhì)量為，小盤及盤中砝碼的總質(zhì)量為，分別得出如圖（a）、（b）、（c）、（d）四個(gè)圖像，其中圖（a）、（b）、（c）是圖像，圖（d）是圖像，則下列說法正確的是（

）（a）（b）（c）（d）A．甲和乙較好地把握了實(shí)驗(yàn)條件：遠(yuǎn)大于B．丙和丁沒有把握好實(shí)驗(yàn)條件：遠(yuǎn)大于C．長(zhǎng)木板的傾角太小時(shí)，得到（a）圖，長(zhǎng)木板的傾角太大時(shí)，得到（b）圖D．甲、乙、丙三位同學(xué)中，丙同學(xué)較好地完成了平衡摩擦力的操作三、實(shí)驗(yàn)題11．某實(shí)驗(yàn)小組用如圖1所示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。用托盤和砝碼的總重力充當(dāng)滑塊的合力，圖中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的頻率為50Hz。(1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是。（填選項(xiàng)前的字母）A．在如圖1所示的裝置中，調(diào)整墊塊的位置，在掛托盤（及砝碼）的情況下使滑塊恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)，以補(bǔ)償滑塊所受的阻力B．每次改變滑塊的質(zhì)量時(shí)，都需要重新補(bǔ)償滑塊所受的阻力C．本實(shí)驗(yàn)中托盤和砝碼的總質(zhì)量m應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量MD．實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先釋放滑塊，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源(2)某次實(shí)驗(yàn)過程中，打出的一條清晰的紙帶如圖2所示，圖中A、B、C、D、E、F是計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間有4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)沒有畫出，甲同學(xué)只測(cè)量了AB、DF之間的距離，請(qǐng)根據(jù)紙帶上的數(shù)據(jù)推測(cè)，滑塊的加速度大小a=m/s2，打下點(diǎn)C時(shí)滑塊運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度大小vC=m/s。（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）(3)乙、丙兩位同學(xué)把所掛托盤和砝碼的總重力記為F，通過多次改變F的大小，得到多條打點(diǎn)的紙帶，利用紙帶求出不同F(xiàn)下對(duì)應(yīng)的滑塊的加速度大小a，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出a-F關(guān)系圖像如圖3中的①、②所示，下列說法正確的是。（填選項(xiàng)前的字母）A．圖線①不過原點(diǎn)可能是沒有補(bǔ)償滑塊所受的阻力B．圖線②不過原點(diǎn)可能是在補(bǔ)償滑塊所受的阻力時(shí)長(zhǎng)木板的傾角過大C．兩條圖線的斜率均表示在實(shí)驗(yàn)中所用滑塊的質(zhì)量D．實(shí)驗(yàn)中，乙同學(xué)所用滑塊的質(zhì)量比丙同學(xué)的小12．研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲用補(bǔ)償法探究小車質(zhì)量不變時(shí)，其加速度與力的關(guān)系，在實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)了一套如圖1所示的裝置，由于實(shí)驗(yàn)室的槽碼不足，于是該同學(xué)想到了墊片、回形針，如圖2所示。墊片掛在回形針上面，回形針綁在細(xì)線的下端，細(xì)線上端通過定滑輪連接小車。(1)若取車子的質(zhì)量是，改變墊片個(gè)數(shù)，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，以下一個(gè)墊片取值最合適的是______。A． B． C．(2)已知交流電源的頻率為，某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶如圖3所示，圖中A、B、C、D為計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出，測(cè)得AB間為4.60cm、BC數(shù)據(jù)模糊不清、CD為6.40cm。由該紙帶可求得小車的加速度。（保留2位有效數(shù)字）(3)若該同學(xué)正確補(bǔ)償了摩擦力后，實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范、數(shù)據(jù)計(jì)算正確，由于回形針存在質(zhì)量，導(dǎo)致小車的加速度與合力（墊片的重力近似為合力）圖像可能不過原點(diǎn)，上圖4中最有可能的圖線是（甲或乙）13．某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來探究當(dāng)合外力一定時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)的加速度與其質(zhì)量之間的關(guān)系。(1)實(shí)驗(yàn)前用刻度尺測(cè)出兩個(gè)光電門中心之間的距離s，并測(cè)得遮光條的寬度d。該實(shí)驗(yàn)小組在做實(shí)驗(yàn)時(shí)，將滑塊從如圖所示位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器可以讀出遮光條通過光電門1的時(shí)間Δt1，遮光條通過光電門2的時(shí)間Δt2，則滑塊經(jīng)過光電門1時(shí)的瞬時(shí)速度的表達(dá)式v1=，滑塊經(jīng)過光電門2時(shí)的瞬時(shí)速度的表達(dá)式v2=，則滑塊的加速度的表達(dá)式a=。（以上表達(dá)式均用直接測(cè)量的物理量的字母表示）(2)在本次實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)小組通過改變滑塊質(zhì)量做了6組實(shí)驗(yàn)，得到如下表所示的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)次數(shù)123456質(zhì)量m/g250300350400500800加速度a/（m·s-2）2.021.651.431.251.000.63通過計(jì)算分析上表數(shù)據(jù)后，得出的結(jié)論是在合外力不變的情況下，物體運(yùn)動(dòng)的加速度跟物體的質(zhì)量成反比，如果想通過圖像法進(jìn)一步確認(rèn)自己的結(jié)論，須建立（選填“a-m”或“a-”）坐標(biāo)系，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描點(diǎn)作圖，如果圖線是一條，就可確認(rèn)上述結(jié)論。14．為探究質(zhì)量一定時(shí)物體的加速度與力的關(guān)系，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置。(1)關(guān)于實(shí)驗(yàn)的操作，下列說法正確的是（填標(biāo)號(hào)）。A．應(yīng)將長(zhǎng)木板右端墊高，以平衡摩擦阻力B．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)連接直流電源C．使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時(shí)記錄力傳感器的示數(shù)D．實(shí)驗(yàn)中一定要保證砂和砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量(2)該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中得到如圖乙所示的一條紙帶，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒有畫出，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率為50Hz，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為m/s2（保留2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)、小車的加速度大小a為縱坐標(biāo)作出a-F圖像如圖丙所示，已知固定在小車上的滑輪的質(zhì)量為，測(cè)得圖線的斜率為k，則小車的質(zhì)量M為（用題中已知物理量的字母表示）；圖像未過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是。15．小李同學(xué)利用如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。該裝置中，遮光條寬度為，記錄經(jīng)過光電門1和光電門2的時(shí)間分別為，小車從光電門1運(yùn)動(dòng)到光電門2的時(shí)間為。調(diào)節(jié)定滑輪高度，使細(xì)線平行于氣墊導(dǎo)軌，通過調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下的螺母，使氣墊導(dǎo)軌水平。(1)探究加速度與質(zhì)量關(guān)系時(shí)，要進(jìn)行槽碼總質(zhì)量和小車質(zhì)量的選取，以下最合理的一組是________。A．B．C．D．(2)在探究加速度與合外力關(guān)系時(shí)，通過運(yùn)動(dòng)學(xué)公式計(jì)算出滑塊的加速度（用已知字母表示）。若在上圖所示裝置的槽碼上方，增加一個(gè)力傳感器，改變槽碼質(zhì)量，則圖中所示的四個(gè)圖像中能正確反映加速度與傳感器的示數(shù)之間規(guī)律的是。A．B．

C．

D．(3)小李同學(xué)又設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案：共有個(gè)槽碼，每個(gè)槽碼質(zhì)量為，槽碼盤的質(zhì)量為，小車的質(zhì)量為，重力加速度為。初始時(shí)，所有槽碼都在小車上，后續(xù)每做完一組實(shí)驗(yàn)，都將一個(gè)槽碼從小車轉(zhuǎn)移到槽碼盤中。該實(shí)驗(yàn)方案是控制變量法，控制小車和、的總質(zhì)量保持不變。當(dāng)槽碼盤中有個(gè)槽碼時(shí)，小車的加速度（用表示）。16．某學(xué)習(xí)小組利用氣墊導(dǎo)軌、位移傳感器和滑塊等器材做驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)（如圖甲）。首先將位移傳感器固定在氣墊導(dǎo)軌左端，把氣墊導(dǎo)軌右端墊起一定高度，測(cè)量氣墊導(dǎo)軌的長(zhǎng)度L和右端墊起的高度H；將質(zhì)量為M的滑塊從氣墊導(dǎo)軌頂端由靜止釋放，傳感器采集數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后得到滑塊的位移與時(shí)間的比值隨時(shí)間t變化的圖像。(1)某次實(shí)驗(yàn)得到的圖線如圖乙所示，從圖線可得滑塊下滑的加速度大?。ńY(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。(2)此裝置還可用來測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭，實(shí)驗(yàn)時(shí)保持滑塊從氣墊導(dǎo)軌頂端靜止釋放，通過改變H的大小，測(cè)出