探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系

1、實驗原理實驗原理:實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康? 驗證牛頓第二定律。驗證牛頓第二定律。1如圖所示裝置，保持小車質(zhì)量如圖所示裝置，保持小車質(zhì)量M不變，改變小桶不變，改變小桶內(nèi)砂的質(zhì)量內(nèi)砂的質(zhì)量m，從而改變細(xì)線對小車的牽引力，從而改變細(xì)線對小車的牽引力F(當(dāng)當(dāng)mm，這樣做的目的，這樣做的目的是是 ；（2）為了計算出小車的加速度，除了測量）為了計算出小車的加速度，除了測量d、t1和和t2之外，還需要測量之外，還需要測量 ，若上述測量量用若上述測量量用x表示，則用這些物理量計算加表示，則用這些物理量計算加速度的表達(dá)式為速度的表達(dá)式為a = ；或或“小車由光電門小車由光電門1運動至光電門運動至光電門2所用時間所用時

2、間” 小車所受合外力大小等于小車所受合外力大小等于(或約等于或約等于) mg2221222122txt)tt (d 2121txt)tt (d 或或兩光電門之間的距離兩光電門之間的距離（3）某位同學(xué)經(jīng)過測量、）某位同學(xué)經(jīng)過測量、計算得到如下表數(shù)據(jù)計算得到如下表數(shù)據(jù),請在請在圖乙中作出小車加速度與圖乙中作出小車加速度與所受合外力的關(guān)系圖像所受合外力的關(guān)系圖像組別組別1234567M/kg0.580.580.580.580.580.580.58F/N0.100.150.200.250.300.350.40a/ms-20.130.170.260.340.430.510.59（4）由圖象可以看出，該實

3、驗存在著較大的誤）由圖象可以看出，該實驗存在著較大的誤差，產(chǎn)生誤差的主要原因是：差，產(chǎn)生誤差的主要原因是： 答：如右圖答：如右圖木板傾角偏小（或木板傾角偏?。ɑ颉澳┩耆胶饽Σ亮δ┩耆胶饽Σ亮Α保?.60.50.40.30.20.10.10.20.30.40.5a/ms-2F/N07.北京崇文區(qū)期末統(tǒng)一練習(xí)北京崇文區(qū)期末統(tǒng)一練習(xí)1212（7分）（分）（1）一條紙帶與做勻加速直線運）一條紙帶與做勻加速直線運動的小車相連，通過打點計時器打下一系列點，動的小車相連，通過打點計時器打下一系列點，從打下的點中選取若干計數(shù)點，如圖中從打下的點中選取若干計數(shù)點，如圖中A、B、C、D、E所示，紙帶上相鄰的兩

4、個計數(shù)點之間所示，紙帶上相鄰的兩個計數(shù)點之間有四個點未畫出?，F(xiàn)測出有四個點未畫出。現(xiàn)測出AB=2.20cm，AC=6.40cm，AD=12.58cm，AE=20.80cm,已知已知打點計時器電源頻率為打點計時器電源頻率為50Hz?；卮鹣铝袉栴}?；卮鹣铝袉栴}:打打D點時，小車的速度大小為點時，小車的速度大小為_m/s；小車運動的加速度大小為小車運動的加速度大小為_m/s2。（均保留兩位有效數(shù)字）（均保留兩位有效數(shù)字） A BCDE2.0 0.72（2）在）在“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系關(guān)系”活動中，某小組設(shè)計了如圖所示的實驗裝活動中，某小組設(shè)計了如圖所示

5、的實驗裝置。圖中上下兩層水平軌道表面光滑，兩小車前置。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)線跨過滑輪并掛上砝碼盤，兩小端系上細(xì)線，細(xì)線跨過滑輪并掛上砝碼盤，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動，然后同時停止。本探置使兩小車同時開始運動，然后同時停止。本探究實驗是通過比較兩小車的位移來比較小車加速究實驗是通過比較兩小車的位移來比較小車加速度的大小。能進(jìn)行這樣的比較，是因為：度的大小。能進(jìn)行這樣的比較，是因為：控制裝控制裝置置 小車小車 小車小車砝碼盤砝碼盤和砝碼和砝碼 細(xì)線細(xì)線 滑輪滑輪_。解：解：s101

6、5.fT （1） m/s720m/s10206400208002.TxvCED 由紙帶可知由紙帶可知x=0.020m，則，則a=2.0m/s2（2）根據(jù)勻變速運動規(guī)律可知，）根據(jù)勻變速運動規(guī)律可知， 221atx t 相同，相同，xa由由x=aT2 計算，計算，8.北京市崇文區(qū)二模北京市崇文區(qū)二模21(3)21（3）“探究加速度探究加速度a與物體所受合力與物體所受合力F及質(zhì)及質(zhì)量量m關(guān)系關(guān)系”實驗。實驗。 圖圖a所示為實驗裝置圖。圖所示為實驗裝置圖。圖b為某次實驗得到為某次實驗得到的一段紙帶，計數(shù)點的一段紙帶，計數(shù)點A、B、C、D、E間的時間間的時間間隔為間隔為0.1s，根據(jù)紙帶可求出小車的加

7、速度大，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為小為 m/s2。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）1.9砂桶砂桶圖圖a電源插頭電源插頭電火花電火花計時器計時器紙帶紙帶小車小車圖圖b單位：（單位：（cm）紙帶運動方向紙帶運動方向vA BCDE3.20 5.107.008.90保持小車質(zhì)量不變，改變砂和砂桶質(zhì)量，進(jìn)保持小車質(zhì)量不變，改變砂和砂桶質(zhì)量，進(jìn)行多次測量。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)做出了加速度行多次測量。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)做出了加速度a隨隨拉力拉力F的變化圖線，如圖的變化圖線，如圖c所示。圖中直線沒有所示。圖中直線沒有通過原點，其主要原因通過原點，其主要原因是是 。a /ms-200.200.400.

8、600.80F/N0.201.000.400.600.80圖圖c實驗前未平衡摩擦力實驗前未平衡摩擦力（或平衡摩擦力不充分）（或平衡摩擦力不充分）保持砂和砂桶質(zhì)量不變，改變小車中砝碼質(zhì)量保持砂和砂桶質(zhì)量不變，改變小車中砝碼質(zhì)量,進(jìn)行多次測量，分別得到小車加速度進(jìn)行多次測量，分別得到小車加速度a與質(zhì)量與質(zhì)量m及及對應(yīng)的對應(yīng)的1/m的數(shù)據(jù)如表中所示：的數(shù)據(jù)如表中所示：1kg1 /m實驗次數(shù)實驗次數(shù)12345678小車加速度小車加速度a/ms -21.901.72 1.49 1.25 1.00 0.75 0.50 0.30小車和砝碼小車和砝碼質(zhì)量質(zhì)量m/kg0.250.29 0.33 0.40 0.5

9、0 0.71 1.00 1.674.003.45 3.03 2.50 2.00 1.41 1.00 0.60a.請在坐標(biāo)紙中畫出請在坐標(biāo)紙中畫出 圖線圖線b.根據(jù)作出的根據(jù)作出的 圖像可以圖像可以得到的結(jié)論是：得到的結(jié)論是： 。ma1 a /ms-200.501.001.502.001.0 2.0 3.0 4.0/kg-1m1m/a 1 圖線為過圖線為過原點的直線原點的直線,表明在合外力一表明在合外力一定時定時,加速度跟質(zhì)量成反比。加速度跟質(zhì)量成反比。如圖示如圖示9.南京市第三次模擬考試南京市第三次模擬考試1010.（8分）某實驗小組通過研究發(fā)現(xiàn)分）某實驗小組通過研究發(fā)現(xiàn),采用如圖所采用如圖所

10、示的裝置可以得到小車和小桶的質(zhì)量示的裝置可以得到小車和小桶的質(zhì)量,步驟如下：步驟如下：（1）取一盒總質(zhì)量為）取一盒總質(zhì)量為m0=0.2kg的砝碼，放置在的砝碼，放置在小車上，不掛小桶，調(diào)節(jié)斜木板傾角，使小車能小車上，不掛小桶，調(diào)節(jié)斜木板傾角，使小車能勻速滑下；勻速滑下；（2）掛上小桶，使小車無初速滑下，用打點計）掛上小桶，使小車無初速滑下，用打點計時器打出紙帶，并根據(jù)紙帶計算加速度；時器打出紙帶，并根據(jù)紙帶計算加速度；（3）從小車上取質(zhì)量為）從小車上取質(zhì)量為mx的砝碼放到小桶中，的砝碼放到小桶中，重復(fù)步驟（重復(fù)步驟（2）,測出對應(yīng)測出對應(yīng)的加速度；的加速度；打點計時器打點計時器小車小車紙帶紙帶

11、（4）改變）改變mx的大小，重復(fù)步驟（的大小，重復(fù)步驟（3）,得到得到mx及及a的數(shù)據(jù)，作出的數(shù)據(jù)，作出a-mx的圖線；的圖線； （5）若求得圖線的斜率）若求得圖線的斜率k=25 m/(kg s2)，截距，截距b=0.5 m/s2，取重力加速度，取重力加速度g=10 m/s2, 則可知小桶則可知小桶的質(zhì)量的質(zhì)量m1= kg，小車質(zhì)量，小車質(zhì)量m2= kg。步驟（步驟（1）中調(diào)節(jié)木板傾角使小車能勻速滑下的）中調(diào)節(jié)木板傾角使小車能勻速滑下的目的是目的是 。判定小車作勻速運動的依據(jù)判定小車作勻速運動的依據(jù)是是 。用打點計時器打出的紙帶上的點跡間隔均勻用打點計時器打出的紙帶上的點跡間隔均勻0.020.

12、18為了平衡小車所受的摩擦力為了平衡小車所受的摩擦力由牛頓第二定律，對小桶及其中的砝碼有由牛頓第二定律，對小桶及其中的砝碼有 解：解： (m1+mx)g-T=(m1+mx)a對小車及其中的砝碼有對小車及其中的砝碼有 T=( m0+m2-mx)a解得解得 xxmmmmgmmmgmgmmmmma02102110211 ,mmmgk,mmmgmb0210211 ,.kbmkg02025501 m0+m1+m2= g/k=0.4kg， m2=0.18kg0amxxkmba 10.理綜山東卷理綜山東卷23(1)23. 請完成以下兩小題。請完成以下兩小題。（1）某同學(xué)設(shè)計了如圖所示的裝置來探究加速度）某同

13、學(xué)設(shè)計了如圖所示的裝置來探究加速度與力的關(guān)系。彈簧秤固定在一合適的木板上與力的關(guān)系。彈簧秤固定在一合適的木板上,桌面桌面的右邊緣固定一支表面光滑的鉛筆以代替定滑輪的右邊緣固定一支表面光滑的鉛筆以代替定滑輪,細(xì)繩的兩端分別與彈簧秤的掛鉤和礦泉水瓶連接細(xì)繩的兩端分別與彈簧秤的掛鉤和礦泉水瓶連接.在桌面上畫出兩條平行線在桌面上畫出兩條平行線MN、PQ. 并測出間距并測出間距d.開始時將模板置于開始時將模板置于MN處處, 現(xiàn)緩慢向瓶中加水，現(xiàn)緩慢向瓶中加水， 直到直到木板剛剛開始運動為止，木板剛剛開始運動為止，記下彈簧秤的示數(shù)記下彈簧秤的示數(shù)F0，以，以此表示滑動摩擦力的大小此表示滑動摩擦力的大小.d

14、PQMN再將木板放回原處并按住，繼續(xù)向瓶中加水后，再將木板放回原處并按住，繼續(xù)向瓶中加水后，記下彈簧秤的示數(shù)記下彈簧秤的示數(shù)F1，然后釋放木板，然后釋放木板,并用秒表并用秒表記下木板運動到記下木板運動到PQ處的時間處的時間t。 木板的加速度可以用木板的加速度可以用d、t表示為表示為a= ;為為了減小測量加速度的偶然誤差可以采用的方法是了減小測量加速度的偶然誤差可以采用的方法是（一種即可）（一種即可） . 改變瓶中水的質(zhì)量重復(fù)實驗，確定加速度改變瓶中水的質(zhì)量重復(fù)實驗，確定加速度a與與彈簧秤示數(shù)彈簧秤示數(shù)F1的關(guān)系。下列圖象能表示該同學(xué)實的關(guān)系。下列圖象能表示該同學(xué)實驗結(jié)果的是驗結(jié)果的是 。abc

15、d0F1a0F1a0F1a0F1a2d/t2 保持保持F1不變，重復(fù)實驗多次測量不變，重復(fù)實驗多次測量求平均值。求平均值。 c 用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，它的優(yōu)點是法相比，它的優(yōu)點是 。a.可以改變滑動摩擦力的大小可以改變滑動摩擦力的大小b.可以更方便地獲取多組實驗數(shù)據(jù)可以更方便地獲取多組實驗數(shù)據(jù)c.可以比較精確地測出摩擦力的大小可以比較精確地測出摩擦力的大小d.可以獲得更大的加速度以提高實驗精度可以獲得更大的加速度以提高實驗精度b c11.江蘇省蘇、錫、常、鎮(zhèn)四市一模江蘇省蘇、錫、常、鎮(zhèn)四市一模1010(8分分)利用實驗探究利用實驗探

16、究“當(dāng)合外力大小一定時當(dāng)合外力大小一定時,物物體運動的加速度大小與其質(zhì)量成反比體運動的加速度大小與其質(zhì)量成反比”。給定的。給定的器材有器材有:傾角可以調(diào)節(jié)的長斜面傾角可以調(diào)節(jié)的長斜面(如圖如圖)、小車、計、小車、計時器、米尺、天平時器、米尺、天平(含砝碼含砝碼)、鉤碼等在實驗過、鉤碼等在實驗過程中不考慮摩擦程中不考慮摩擦,重力加速度為重力加速度為g,請請結(jié)合下列實驗步驟回答相關(guān)問題結(jié)合下列實驗步驟回答相關(guān)問題（1）用天平測出小車的質(zhì)量為）用天平測出小車的質(zhì)量為m；（2）讓小車自斜面上方一固定點）讓小車自斜面上方一固定點A1從靜止開始下從靜止開始下滑到斜面底端滑到斜面底端A2,用計時器記下所用的

17、時間為用計時器記下所用的時間為t；（3）用米尺測出）用米尺測出A1與與A2之間的距離為之間的距離為S；則：小車的加速度大小則：小車的加速度大小a 2S/t02A1A2（5）在小車中加鉤碼，用天平測出此時小車與）在小車中加鉤碼，用天平測出此時小車與鉤碼的總質(zhì)量鉤碼的總質(zhì)量m，同時通過改變斜面的傾角來改，同時通過改變斜面的傾角來改變固定點變固定點A1相對于相對于A2的高度的高度h，測出小車從，測出小車從A1靜靜止開始下滑到斜面底端止開始下滑到斜面底端A2所需的時間所需的時間t；問：質(zhì)量不相等的前后兩次應(yīng)怎樣操作才能使小問：質(zhì)量不相等的前后兩次應(yīng)怎樣操作才能使小車所受合外力大小一定？車所受合外力大小

18、一定？答：答： .（或（或 ） Sghm002002tSm使各次測量使各次測量m和和h的乘積的乘積(或或m與與t2的比值的比值)不變不變 （4）用米尺測出）用米尺測出A1相對于相對于A2的高度為的高度為h; 則小車則小車所受的合外力大小所受的合外力大小F （6）多次改變小車與鉤碼的總質(zhì)量進(jìn)行實驗，）多次改變小車與鉤碼的總質(zhì)量進(jìn)行實驗，測出各次對應(yīng)的測出各次對應(yīng)的m、h、t的值以的值以 為縱坐標(biāo)、為縱坐標(biāo)、 為橫坐標(biāo)建立坐標(biāo)系，根據(jù)各組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)為橫坐標(biāo)建立坐標(biāo)系，根據(jù)各組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點如果這些點在一條過原點的直線上，系中描點如果這些點在一條過原點的直線上，則可間接說明則可間接說明“當(dāng)合外力

19、大小一定時，物體運動當(dāng)合外力大小一定時，物體運動的加速度大小與其質(zhì)量成反比的加速度大小與其質(zhì)量成反比”答：（或答：（或1/t2 ， 1/m） t2m解：解：（3） ,atS2021 （4） ,tSShgsinga2002 .tSmSghmamF2000002 （5）要使小車所受合外力大小一定，由）要使小車所受合外力大小一定，由 .tmSSmghmaF22 只要使各次測量只要使各次測量m和和h的乘積的乘積mh（或（或m與與t2的比的比值值m/t2）保持不變即可。）保持不變即可。（6） .m/t/StmSmaF112222 ,tSa202 12.北京西城區(qū)抽樣測試北京西城區(qū)抽樣測試21(2)21（

20、2）某同學(xué)采用如圖）某同學(xué)采用如圖3所示的裝置驗證規(guī)律：所示的裝置驗證規(guī)律：“物體質(zhì)量一定，其加速度與所受合力成正比物體質(zhì)量一定，其加速度與所受合力成正比”。a按圖按圖3把實驗器材安裝好，不掛配重，反復(fù)移把實驗器材安裝好，不掛配重，反復(fù)移動墊木直到小車做勻速直線運動；動墊木直到小車做勻速直線運動；b把細(xì)線系在小車上并繞過定滑輪懸掛配重，把細(xì)線系在小車上并繞過定滑輪懸掛配重，接通電源，放開小車，打點計時器在被小車帶動接通電源，放開小車，打點計時器在被小車帶動的紙帶上打下一系列點，取下紙帶，在紙帶上寫的紙帶上打下一系列點，取下紙帶，在紙帶上寫上編號；上編號；墊木墊木 紙帶紙帶 打點計時器打點計時器

21、圖圖3配重配重c保持小車的質(zhì)量保持小車的質(zhì)量M不變，多次改變不變，多次改變配重的質(zhì)量配重的質(zhì)量m，再，再重復(fù)步驟重復(fù)步驟b；d算出每條紙帶對應(yīng)的加速度的值；算出每條紙帶對應(yīng)的加速度的值；e.用縱坐標(biāo)表示加速度用縱坐標(biāo)表示加速度a，橫坐標(biāo)表示配重受的，橫坐標(biāo)表示配重受的重力重力mg(作為小車受到的合力作為小車受到的合力F),作出作出aF圖象圖象. 在步驟在步驟d中，該同學(xué)是采用中，該同學(xué)是采用vt圖象來求加速圖象來求加速度的。圖度的。圖4為實驗中打出的一條紙帶的一部分，為實驗中打出的一條紙帶的一部分，紙帶上標(biāo)出了連續(xù)的紙帶上標(biāo)出了連續(xù)的3個計數(shù)點個計數(shù)點,依次為依次為B、C、D，相鄰計數(shù)點之間還有，相鄰計數(shù)點之間還有4個計時點沒有標(biāo)出。