题目内容

“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示．
（1）在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸袋如图所示．计时器大点的时间间隔为0.02s．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．该小车的加速度a=
0.16
0.16
m/s2．（结果保留两位有效数字）
（2）某探究学习小组的同学欲以上图装置中的小车为对象验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙．当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放小桶，滑块处于静止状态．若你是小组中的一位成员，要完成该项实验，则：你认为还需要的实验器材有
天平，刻度尺
天平，刻度尺
．
（3）实验时为了保证滑块受到的合力 与沙和沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是
小车的质量远远大于沙桶和沙子总质量
小车的质量远远大于沙桶和沙子总质量
，实验时首先要做的步骤是
平衡摩擦力
平衡摩擦力
．
（4）在上面的基础上，某同学用天平称量滑块的质量M．往沙桶中装入适量的细沙，用天平称出此时沙和沙桶的总质量m．让沙桶带动滑块加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2（v1＜v2）．则对滑块，本实验最终要验证的数学表达式为
mgL=
1
2
M
v
2
2
-
1
2
M
v
2
1
mgL=
1
2
M
v
2
2
-
1
2
M
v
2
1
（用题中的字母表示）．
（5）如果实验时所用滑块质量为M，沙及沙桶总质量为m，让沙桶带动滑块在水平气垫导轨上加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2（v1＜v2）．要探究滑块与沙及沙桶组成的系统机械能是否守恒，则最终需验证的数学表达式为
mgL=
1
2
(M+m)(
v
2
2
-
v
2
1
)
mgL=
1
2
(M+m)(
v
2
2
-
v
2
1
)
（用题中的字母表示）．
分析：（1）小车做匀加速直线运动，可利用匀变速直线运动的推论△x=aT2求解加速度．
（2）以小车为对象验证“动能定理”，需要验证的是：mgL=
1
2
M
v
2
2
-
1
2
M
v
2
1
，需要测量或计算的物理量为：m，M，L，v，所以需要的仪器主要有：天平（质量）刻度尺（位移）打点计时器（速度）．
（3）在实验的过程中，我们认为绳子的拉力F等于沙桶和沙子的重力mg，而实际上绳子的拉力F=Ma=
M
m+M
mg，故应该是m＜＜M，即：要求小车的质量远远大于沙桶和沙子总质量．
（4）以小车为对象验证“动能定理”，合外力做的功为：mgL，小车动能的变化量为：
1
2
M
v
2
2
-
1
2
M
v
2
1
，所以我们需要验证：mgL=
1
2
M
v
2
2
-
1
2
M
v
2
1

（5）在实验中，能量转化是：沙桶和沙子的损失的重力势能转化为整个系统的动能，可列式分析．
解答：解：（1）设第一段位移为x1，第二段位移为x2，由：△x=x2-x1=（3.68-3.52）×10-2=0.16×10-2m
由△x=aT2得：
  a=
x2-x1
T2
=
0.16×10-2
0．12
=0.16m/s2
（2）以小车为对象验证“动能定理”，合外力做的功为：mgL，小车动能的变化量为：
1
2
M
v
2
2
-
1
2
M
v
2
1
，所以我们需要验证：mgL=
1
2
M
v
2
2
-
1
2
M
v
2
1
，需要测量或计算的物理量为：m，M，L，v，所以需要的仪器主要有：天平（质量）刻度尺（位移）打点计时器（速度）．
（3）在实验的过程中，我们认为绳子的拉力F等于沙桶和沙子的重力mg，而在小车运动中还会受到阻力，所以我们首先需要平衡摩擦力．并且实际上绳子的拉力F=Ma=
M
m+M
mg，故应该是m＜＜M，即：要求小车的质量远远大于沙桶和沙子总质量．
（4）以小车为对象验证“动能定理”，合外力做的功为：mgL，小车动能的变化量为：
1
2
M
v
2
2
-
1
2
M
v
2
1
，所以我们需要验证：mgL=
1
2
M
v
2
2
-
1
2
M
v
2
1

（5）在实验中，能量转化是：沙桶和沙子的损失的重力势能转化为整个系统的动能，沙桶和沙子的损失的重力势能为：mgL，整个系统增加的动能：
1
2
(M+m)(
v
2
2
-
v
2
1
)；
所以我们需要验证：mgL=
1
2
(M+m)(
v
2
2
-
v
2
1
)
故答案为：（1）0.16
（2）天平，刻度尺
（3）小车的质量远远大于沙桶和沙子总质量，平衡摩擦力
（4）mgL=
1
2
M
v
2
2
-
1
2
M
v
2
1

（5）mgL=
1
2
(M+m)(
v
2
2
-
v
2
1
)
点评：不管是考查什么实验，首先要找到实验原理，我们就可以根据实验原理找需要的实验仪器，找实验时需要注意的问题，列式求解一些需要的物理量．
练习册系列答案
相关题目
（1）在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验中，以下做法正确的是
BD
BD

A．平衡摩擦力时，应将砝码用细绳通过定滑轮系在小车上
B．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力
C．实验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源
D．实验中为减少系统误差，应使小车质量远大于砝码质量
（2）在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如下图所示．计时器打点的时间间隔为0.02s．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．该小车的加速度a=
0.16
0.16
m/s2．（结果保留两位有效数字） 
（3）若测得小车质量m一定时，a与F的数据如下表所示：
a/（m?s-2） 1.98 4.06 5.95 8.12
F/N 1.00 2.00 3.00 4.00
①根据表中数据，在表格中作出画出a-F图象
②根据图象判定，当m一定时，a与F的关系：
成正比
成正比
．
如图甲所示为“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置．

（1）在实验过程中，打出了一条纸带如图乙所示，计时器打点的时间间隔为0.02s．从比较清晰的点起，每两测量点间还有4个点未画出，量出相邻测量点之间的距离如图乙所示，该小车的加速度大小a=
0.15
0.15
m/s2（结果保留两位有效数字）．
（2）在不改变滑块质量的情况下，根据实验收集的数据作出的a-F图线如图丙所示，其中F为砝码及砝码盘的重力大小．若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计滑轮质量和细线与滑轮间的摩擦，已知在某一次实验中通过打出的纸带处理得滑块的加速度为a，通过天平称得滑块质量为M，砝码和砝码盘质量为m，当地重力加速度为g，则图丙中F0的大小为
mg-（M+m）a
mg-（M+m）a
（用已知物理量的字母表示）
（3）根据图丙中作出的a-F图线，请写出一条对提高本实验结果准确程度有益的建议
实验前平衡摩擦力
实验前平衡摩擦力
．
（2011?杭州一模）如图甲所示为“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置．


（1）在实验过程中，打出了一条纸带如图乙所示，计时器打点的时间间隔为0.02s．从比较清晰的点起，每两测量点间还有4个点未画出，量出相邻测量点之间的距离如图乙所示，该小车的加速度大小a=
0.16（0.15也算对）
0.16（0.15也算对）
m/s2（结果保留两位有效数字）．
（2）根据实验收集的数据作出的a-F图线如图丙所示，请写出一条对提高本实验结果准确程度有益的建议
实验前要先平衡摩擦力
实验前要先平衡摩擦力
．
在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”活动中：
某同学设计了如图a的实验装置简图，A为小车，B为电火花计时器，C为钩码，D为一端带有定滑轮的长方形木板，实验中认为细绳对小车拉力F等于钩码的总重量，
（1）图b是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是计数点，每相邻两计数点间还有4个打点（图中未标出），计数点间的距离如图所示．根据图中数据完成表格中空白处．
计数点 1 2 3 4 5 6
瞬时速度/（m/s） 0.165 0.215  0.264 0.314 0.364 0.413
（2）由（1）中的数据在图c中作出速度-时间图象并由图象求出小车的加速度a=
0.496
0.496
m/s2  （保留3位有效数字）

（3）在“探究加速度与力的关系”时，保持小车的质量不变，改变砝码的个数，该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F的图线如图d，该图线不通过坐标原点，则开始实验前他应采取的做法是
C
C
．
A．将木板上不带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动
B．将木板上不带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动
C．将木板上不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动
D．将木板上不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀加速运动．
精英家教网在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”实验中，某小组设计了如图所示的实验装置．图中上、下两层水平轨道表面光滑，两小车前端系上细线，细线跨过定滑轮并挂上砝码盘，两小车尾部细线连到控制装置上，实验时通过控制装置使小车同时开始运动，然后同时停止．
（1）在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使小车与滑轮之间的细线水平；在实验时，为减小系统误差，应使砝码盘和砝码的总质量
 
小车的质量（选填“远大于”、“远小于”、“等于”）．
（2）本实验通过比较两小车的位移来比较小车加速度的大小，能这样比较，是因为
 
．

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