11．在探究物體的加速度a與物體所受外力F、物體質(zhì)量M間的關(guān)系時，采用如下圖3所示的實驗裝置小車及車中的砝碼質(zhì)量用M表示，盤及盤中的砝碼質(zhì)量用m表示．
（1）當M與m的大小關(guān)系滿足m＜＜M時，才可以認為繩子對小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力．
（2）另兩組同學保持小車及車中的砝碼質(zhì)量M一定，探究加速度a與所受外力F的關(guān)系，由于他們操作不當，這兩組同學得到的a-F關(guān)系圖象分別如圖1和圖2所示，其原因分別是：

圖1：隨著F的增大，m不滿足遠小于M的條件；
圖2：沒有平衡摩擦力或木板的傾角過�。�

分析 （1）當盤及盤中砝碼的總質(zhì)量遠小于小車及砝碼總質(zhì)量時，可以認為小車受到的拉力等于盤及砝碼的重力．
（2）由b圖象可以看出：圖線通過坐標原點，當拉力增大到一值時，加速度在偏小，原因是沒有滿足M＞＞m的條件．而c圖象可以看出：圖線不通過坐標原點，當拉力為某一值時，a為零，知沒有平衡摩擦力或傾角過小．

解答 解：（1）該實驗的研究對象是小車，采用控制變量法研究．當質(zhì)量一定時，研究小車的加速度和小車所受合力的關(guān)系．那么小車的合力怎么改變和測量呢？為消除摩擦力對實驗的影響，可以把木板D的左端適當墊高，以使小車的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小車的合力就是繩子的拉力．
根據(jù)牛頓第二定律得：
對m：mg-T=ma
對M：T=Ma
解得：T=$\frac{M}{M+m}$mg
當M＞＞m時，即當砝碼和盤的總重力要遠小于小車的重力，繩子的拉力近似等于砝碼和盤的總重力．
（2）當F≠0時，a=0．也就是說當繩子上有拉力時小車的加速度還為0，說明小車的摩擦力與繩子的拉力抵消呢．該組同學實驗操作中遺漏了平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；
而后者：隨著F的增大，即砂和砂桶質(zhì)量的增大，不在滿足砂和砂桶遠小于小車的質(zhì)量，因此曲線上部出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象．
故答案為：（1）m＜＜M      （2）隨著F的增大，m不滿足遠小于M的條件；沒有平衡摩擦力或木板的傾角過小

點評 解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項．第2題考查的是力學問題，隨著拉力的增大，加速度在偏小，這些我們都要從學過的力學知識中解決，知道沒有滿足：砝碼和盤的總重力要遠小于小車的重力，繩子的拉力近似等于砝碼和盤的總重力的條件．

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中物理 來源： 題型：多選題

4．把一木塊放在水平桌面上保持靜止，下例說法中正確的是（　�。�
A．木塊對桌面的壓力就是木塊受的重力，施力物體是地球
B．木塊對桌面的壓力是彈力，是由于木塊發(fā)生形變而產(chǎn)生的
C．木塊對桌面的壓力在數(shù)值上等于木塊受的重力
D．木塊對桌面的壓力與桌面對木塊的支持力是一對平衡力

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科目：高中物理 來源： 題型：解答題

2．在探究物體的加速度a與物體所受外力F、物體質(zhì)量M間的關(guān)系時，采用如圖1所示的實驗裝置．小車及車中的砝碼質(zhì)量用M表示，盤及盤中的砝碼質(zhì)量用m表示．
（1）當M與m的大小關(guān)系滿足m＜＜M時，才可以認為繩子對小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力．
（2）某一組同學先保持盤及盤中的砝碼質(zhì)量m一定來做實驗，其具體操作步驟如下，以下做法正確
的是B．
A．平衡摩擦力時，應(yīng)將盤及盤中的砝碼用細繩通過定滑輪系在小車上
B．每次改變小車的質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力
C．實驗時，先放開小車，再接通打點計時器的電源
D．用天平測出m以及小車質(zhì)量M，小車運動的加速度可直接用公式a=mg/M求出
（3）另兩組同學保持小車及車中的砝碼質(zhì)量M一定，探究加速度a與所受外力F的關(guān)系，由于他們操
作不當，這兩組同學得到的a-F關(guān)系圖象分別如圖2甲和圖2乙所示，其原因分別是：

圖甲：不滿足m＜＜M
圖乙：平衡摩擦力時長木板的傾角過�。�

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科目：高中物理 來源： 題型：實驗題

19．為了“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”，現(xiàn)提供如圖甲中所示實驗裝置．請思考探究思路并回答下列問題：

（1）為了消除小車與木板之間摩擦力的影響應(yīng)采取的做法是C
A．將木板不帶滑輪的一端適當墊高，使小車在鉤碼拉動下恰好做勻速運動
B．將木板帶滑輪的一端適當墊高，使小車在鉤碼拉動下恰好做勻速運動
C．使木板不帶滑輪的一端適當墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運動
D．使木板不帶滑輪的一端適當墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車能夠靜止在木板上
（2）在實驗中，得到一條打點的紙帶，如圖乙所示，已知相鄰計數(shù)點的時間間隔為T，且間距s1、s2、s3、s4、s5、s6已量出，則小車加速度的表達式為a=$\frac{（{s}_{4}+{s}_{5}+{s}_{6}）-（{s}_{1}+{s}_{2}+{s}_{3}）}{9{T}^{2}}$；
（3）有一組同學保持小車及車中的砝碼質(zhì)量一定，探究加速度a與所受外力F的關(guān)系，他們在軌道水平和傾斜兩種情況下分別做了實驗，得到了兩條aF圖線，如圖丙所示．圖線①（選填“①”或“②”）是在軌道傾斜情況下得到的；小車及車中的砝碼總質(zhì)量m=0.5kg．

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科目：高中物理 來源： 題型：實驗題

6．要驗證“當質(zhì)量一定時，物體運動的加速度與它所受的合外力成正比”這一物理規(guī)律．給定的器材如下：一傾角可以調(diào)節(jié)的長斜面（如圖）、小車、計時器一個、米尺．
（1）填入適當?shù)墓交蛭淖�，完善以下實驗步驟（不考慮摩擦力的影響）：
①小車自斜面上方一固定點A1從靜止開始下滑至斜面底端A2，記下所用的時間t
②用米尺測量A1與A2之間的距離s，則小車的加速度a=$\frac{2s}{{t}^{2}}$．
③用米尺A1相對于A2的高h．設(shè)小車所受重力為mg，則小車所受的合外力F=mg$\frac{h}{s}$．④改變斜面傾角（或填h的數(shù)值），重復上述測量．
⑤以h為橫坐標，$\frac{1}{{t}^{2}}$為縱坐標，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作用作圖．如能得到一條過原點的直線，則可以驗證“當質(zhì)量一定時，物體運動的加速度與它所受的合外力成正比”這一規(guī)律．
（2）在探究如何消除上述實驗中摩擦阻力影響的過程中，某同學設(shè)計的方案是：
①調(diào)節(jié)斜面傾角，使小車在斜面上勻速下滑．測量此時A1點相對于斜面底端A2的高度ho．
②進行（1）中的各項實驗
③計算與作圖時用（h-ho）代替h．
對此方案有以下幾種評論意見：
A、方案正確可行
B、方案的理論依據(jù)正確，但利用所給的器材無法確定小車在斜面上是否做勻速運動．
C、方案的理論依據(jù)有問題，小車所受摩擦力與斜面傾角有關(guān)．
其中合理的意見是C．

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科目：高中物理 來源： 題型：實驗題

16．如圖1所示，為“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)獲得了小車加速度a與鉤碼的質(zhì)量及小車和砝碼的質(zhì)量對應(yīng)的關(guān)系圖．鉤碼的質(zhì)量為m1，小車和砝碼的質(zhì)量為m2，重力加速度為g．

（1）下列說法正確的是D
A．每次在小車上加減砝碼時，應(yīng)重新平衡摩擦力
B．平衡摩擦時小車應(yīng)與輕繩和鉤碼相連
C．本實驗m2應(yīng)遠小于m1
D．在用圖象探究加速度與質(zhì)量關(guān)系時，應(yīng)作a-$\frac{1}{{m}_{2}}$圖象
（2）實驗時，某同學由于疏忽，遺漏了平衡摩擦力這一步驟，若鉤碼重力記為F，作出a-F圖象，他可能作出圖2中丙 （選填“甲”、“乙”、“丙”）圖線．此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是C
A．小車與軌道之間存在摩擦          B．導軌保持了水平狀態(tài)
C．所掛鉤碼的質(zhì)量太大                  D．所用小車的質(zhì)量太大
（3）實驗時，由于沒有平衡摩擦力且軌道水平，繪制的$\frac{1}{{m}_{2}}$-a圖象如圖3所示，設(shè)圖中直線的斜率為k，在縱軸上的截距為b，則小車與木板間的動摩擦因數(shù)μ=$\frac{gk}$，鉤碼的質(zhì)量m1=$\frac{1}{gk}$．

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科目：高中物理 來源： 題型：實驗題

3．某同學設(shè)計了一個探究小車的加速度a與小車所受拉力F及質(zhì)量m關(guān)系的實驗，圖（a）為實驗裝置簡圖．（所用交流電的頻率為50Hz）

①為了研究加速度和質(zhì)量的關(guān)系，在實驗中必須采用控制變量法，應(yīng)保持拉力F不變，用砂桶及砂所受的重力作為小車所受的拉力，圖（b）為某次實驗得到的紙帶，實驗數(shù)據(jù)如圖，圖中相鄰計數(shù)點之間還有4個點未畫出，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為0.64 m/s2．（保留三位有效數(shù)字）
②在本次實驗中，實驗小組通過改變小車質(zhì)量共做了8組實驗，得到下表所示的實驗數(shù)據(jù)，通過分析表中數(shù)據(jù)，你得出的結(jié)論是：在小車所受外力不變的條件下，加速度與質(zhì)量成反比例關(guān)系．
實驗序號12345678
小車加速度a/（m•s-2）0.6330.5720.4970.4180.3320.2500.1670.101
小車質(zhì)量m/kg0.250.290.330.400.500.711.001.67
現(xiàn)需通過圖象進一步驗證你的結(jié)論，可利用表格數(shù)據(jù)作圖，應(yīng)在坐標紙中畫出a-$\frac{1}{m}$?圖線．
?在某次實驗中為研究加速度和力的關(guān)系，根據(jù)測得的多組數(shù)據(jù)可畫出a-F關(guān)系圖線，如圖所示．此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是C．
A．小車與木板之間存在摩擦
B．木板保持了水平狀態(tài)
C．所掛砂桶及砂的總質(zhì)量太大
D．所用小車的質(zhì)量太大．

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科目：高中物理 來源： 題型：實驗題

20．用如圖1所示的實驗裝置做“探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系”的實驗：
（1）面列出了一些實驗器材：
電磁打點計時器、紙帶、帶滑輪的長木板、墊塊、小車和砝碼、砂和砂桶．除以上器材外，還需要的實驗器材有：ACD．（多選）
A．天平（附砝碼）
B．秒表
C．刻度尺（最小刻度為mm）
D．低壓交流電源
（2）實驗中，需要平衡小車和紙帶運動過程中所受的阻力，正確的做法是C．
A．小車放在木板上，把木板一端墊高，調(diào)節(jié)木板的傾斜程度，使小車在不受繩的拉力時沿木板做勻速直線運動．
B．小車放在木板上，掛上砂桶，把木板一端墊高，調(diào)節(jié)木板的傾斜程度，使小車在砂桶的作用下沿木板做勻速直線運動．
C．小車放在木板上，后面固定一條紙帶，紙帶穿過打點計時器．把木板一端墊高，調(diào)節(jié)木板的傾斜程度，使小車在不受繩的拉力時能拖動紙帶沿木板做勻速直線運動．
（3）實驗中，為了保證砂和砂桶所受的重力近似等于使小車做勻加速運動的拉力，砂和砂桶的總質(zhì)量m與小車和車上砝碼的總質(zhì)量M之間應(yīng)滿足的條件是m＜＜M．這樣，在改變小車上砝碼的質(zhì)量時，只要砂和砂桶質(zhì)量不變，就可以認為小車所受拉力幾乎不變．
（4）如圖2為某次實驗紙帶，在相鄰兩計數(shù)點間都有四個打點未畫出，用刻度尺測得：
S1=0.55cm，S2=0.94cm，S3=1.35cm，S4=1.76cm，S5=2.15cm，S6=2.54cm．

①相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔為0.1 s；
②計數(shù)點“6”和“7”的位移S7比較接近于C（填“A、B、C、D”序號）
A．2.76cm      B.2.85cm      C.2.96cm       D.3.03cm
③打下“3”點時小車的瞬時速度v3=0.16 m/s；小車的加速度a=0.40 m/s2．（計算結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）
（5）某小組在研究“外力一定時，加速度與質(zhì)量的關(guān)系”時，保持砂和砂桶質(zhì)量不變，改變小車質(zhì)量M，分別記錄小車加速度a與其質(zhì)量M的數(shù)據(jù)．在分析處理數(shù)據(jù)時，該組同學產(chǎn)生分歧：甲同學認為根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可以作出小車加速度a與其質(zhì)量M的圖象，如圖3（甲），然后由圖象直接得出a與M成反比．乙同學認為應(yīng)該繼續(xù)驗證a與其質(zhì)量倒數(shù)1/M是否成正比，并作出小車加速度a與其質(zhì)量倒數(shù)1/M的圖象，如圖3（乙）所示．你認為同學乙（選填“甲”或“乙”）的方案更合理．

（6）另一小組在研究“小車質(zhì)量一定時，加速度與質(zhì)量的關(guān)系”時，用改變砂的質(zhì)量的辦法來改變對小車的作用力F，然后根據(jù)測得的數(shù)據(jù)作出a-F圖象，如圖4所示．發(fā)現(xiàn)圖象既不過原點，末端又發(fā)生了彎曲，可能原因是B．
A．平衡摩擦力時，木板的傾斜角度過大，且砂和砂桶的質(zhì)量較大
B．平衡摩擦力時，木板的傾斜角度過小，且砂和砂桶的質(zhì)量較大
C．沒有平衡摩擦力，且小車質(zhì)量較大
D．平衡摩擦力時，木板的傾斜角度過小，且小車質(zhì)量較大．

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科目：高中物理 來源： 題型：實驗題

1．某物理課外小組利用圖甲中的裝置探究物體加速度與其所受合力之間的關(guān)系．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．實驗中可用的鉤碼共有N=5個，每個質(zhì)量均為0.01kg．重力加速度g=10m/s2．實驗步驟如下：

（1）將5個鉤碼全部放入小車中，在長木板左下方墊上適當厚度的小物快，使小車（和鉤碼）可以在木板上勻速下滑．
（2）將n（依次取n=1，2，3，4，5）個鉤碼掛在輕繩右端，其余N-n個鉤碼仍留在小車內(nèi)；用手按住小車并使輕繩與木板平行．釋放小車，同時用傳感器記錄小車在時刻t相對于其起始位置的位移x，繪制x-t圖象，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后可得到相應(yīng)的加速度a．
（3）對應(yīng)于不同的n的a值見下表．
n12345
a/（m•S-2）0.450.911.361.822.27
（4）利用表中的數(shù)據(jù)在圖乙中補齊數(shù)據(jù)點，并作出a-n圖象．從圖象可以看出：當物體質(zhì)量一定時，物體的加速度與其所受的合力成正比．
（5）利用a-n圖象求得小車（空載）的質(zhì)量為0.17kg（保留兩位有效數(shù)字）．
（6）若以“保持木板水平”來代替步驟（1），下列說法正確的是B（填正確選項的標號）．
A．a(chǎn)-n圖線不再是直線
B．a(chǎn)-n圖線仍是直線，但該直線不過原點
C．a(chǎn)-n圖線仍是直線，且該直線的斜率不變．

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