1、【 精品教育资源文库 】 实验四 探究加速度与力、质量的关系 对应演练 迁移运用 1 (2018 湖北武汉华师一附中模拟 )为了探究加速度与力、质量的关系甲、乙、丙三位同学分别设计了如图所示的实验装置，小车总质量用 M 表示 (乙图中 M 包括小车与传感器，丙图中 M 包括小车和与小车固连的滑轮 )，钩码总质量用 m 表示 (1)为便于测量合外力的大小，并得到小车总质量一定时，小车的加速度与所受合外力成正比的结论下列说法正确的是 ( BC ) A三组实验中只有甲需要平衡摩擦力 B三组实验都需要平衡摩擦力 C三组实验中只有甲需要满足所挂钩码 的总质量 m 远小于小车的总质量 M 的条件 D三组
2、实验都需要满足所挂钩码的总质量 m 远小于小车的总质量 M 的条件 (2)若乙、丙两位同学发现某次测量中力传感器和测力计读数相同，通过计算得到小车加速度均为 a， a 13g， g 为当地重力加速度则乙、丙两人实验时所用小车总质量之比为 _12_，乙、丙两人实验用的钩码总质量之比为 _1 2_. 解析 (1)为便于测量合外力的大小，甲图通过钩码的总质量对应的重力即为合外力，而乙图是力传感器的示数，丙图则是测力计的 2 倍，因此它们都必须平衡摩擦力，故选项 A错误， B 正确；由于甲图通过钩码的总质量对应的重力即为合外力，因此三组实验中只有甲需要满足所挂钩码的总质量 m 远小于小车的总质量 M
3、的条件，故选项 C 正确， D 错误 (2)乙、丙两位同学发现某次测量中力传感器和测力计读数相同，且通过计算得到小车加速度均为 a，根据牛顿第二定律，则有 F M 乙 a， 2F M 丙 a；因此乙、丙两人实验时所用小车总质量之比为 1 2；由牛顿第二定律，对砝码研究，则有 m 乙 g F m 乙 a，而 m 丙 g F m 丙 2a，因 a 13g，解得 m 乙 m 丙 1 2；即乙、丙两人实验用的钩码总质量 之比为 1 2. 2 (2017 上海奉贤调研 )用图甲的装置 “ 验证牛顿第二定律 ” 时有两个 “ 巧妙 ” 的设计，一是要求小车的质量远大于砂和砂桶的质量之和；二是对小车要进行
4、“ 平衡摩擦力 ” 操作 【 精品教育资源文库 】 回答下列问题： (1)实验要求 “ 小车的质量远大于砂和砂桶的质量之和 ” 的目的是 _小车所受拉力近似等于砂和砂桶的总重力 _. (2)对小车进行 “ 平衡摩擦力 ” 的操作时，下列必须进行的是 _AD_.(选填字母序号 ) A取下砂和砂桶 B在空砂桶的牵引下，轻推一下小车，小车能做匀速直线运动 C小车拖着穿过打点计时器的纸带做匀速运 动时，打点计时器的电源应断开 D把长木板没有定滑轮的一端垫起适当高度 (3)在满足实验条件下，某同学得到了如图乙的图线 (M 为小车和砝码的总质量 )，图线在纵轴上截距不为零的原因是 _长木板倾角过大 _.
5、 解析 小车质量远大于砂和砂桶的质量之和时，小车和砂桶的加速度很小，此时砂和砂桶的总重力近似等于小车所受拉力，从而验证小车加速度与合外力的关系； (2)平衡摩擦力是使小车所受重力沿木板方向分力与小车所受摩擦力平衡，故选项 A、 D正确， B 错误；为确定小车是否为匀速运动，需要通过纸带上点迹是否均匀来判断，故选项C 错误； (3)纵截距不为零，即使小车质量 M 非常大时，小车仍有加速度，说明小车不受拉力作用时也具有加速度，因此可以断定平衡摩擦力时长木板倾角过大 3某学习小组用图甲所示的装置探究加速度与合力的关系装置中的铝箱下端连接纸带，砂桶中可放置砂子以改变铝箱所受的外力大小，铝箱向上运动的加
6、速度 a 可由打点计时器和纸带测出现保持铝箱总质量不变，逐渐增大砂桶和砂的总质量进行多次实验，得到多组 a、 F 值 (F 为力传感器的示数，等于悬挂滑轮绳子的拉力 )，不计滑轮的重力 (1)某同学根据实验数据画出了 a F 关系图线如图 乙所示，则由该图象可得铝箱总质量m _m 0.20_kg_，重力加速度 g _g 10_m/s2_.(结果保留两位有效数字 ) 【 精品教育资源文库 】 (2)当砂桶和砂的总质量 M 较大导致 a 较大时，实验得到的加速度 a 的值可能是_CD_.(填选项前的字母 ) A 12.0 m/s2 B 10.0 m/s2 C 5.0 m/s2 D 6.0 m/s
7、2 解析 (1)由题意知，轻绳对铝箱的拉力为 F2，对铝箱有 F2 mg ma， 即 a 12mF g，对照 a F 图象有 12m 104 得 m 0.20 kg， g 10 m/s2. (2)砂桶和砂的总质量 M 越大，系统运动的加速度 a 也越大，但 a 一定小于 g，故选项 C、D 正确 4如图所示的实验装置可以探究加速度与力、质量的关系，小车上固定一个盒子，盒子内盛有砂子砂桶的总质量 (包括桶以及桶内砂子质量 )记为 m，小车的总质量 (包括车、盒子及盒内砂子质量 )记为 M.实验前，先不挂砂桶，适当抬升长木板的右端，通过调节平衡车受到的摩擦力 (1)验证在质量不变的情况下，加速度与
8、合力成正比从盒子中取出一些 砂子，装入砂桶中，称量并记录砂桶的总重力 mg，将该力视为合力 F，对应的加速度 a 则从打下的纸带中计算得出多次改变合力 F 的大小，每次都会得到一个相应的加速度本次实验中，桶内的砂子取自小车中，故系统的总质量不变以合力 F 为横轴，以加速度 a 为纵轴，画出 a F图象，图象是一条过原点的直线 a F 图象斜率的物理意义是 _ 1M m_. 你认为把砂桶的总重力 mg 当做合力 F 是否合理？ 答： _合理 _.(选填 “ 合理 ” 或 “ 不合理 ”) 本次实验中，是否应该满足 M?m 这样的条件？ 答： _否 _； (选填 “ 是 ” 或 “ 否 ”) 理由
9、是 _因为实验的研究对象是整个系统，系统受到的合力就等于 mg_. (2)验证在合力不变的情况下，加速度与质量成反比保持桶内砂子质量 m 不变，在盒子内添加或去掉一些砂子，验证加速度与质量的关系本次实验中，桶内的砂子总质量不变，故系统所受的合力不变用图象法处理数据时，以加速度 a 为纵轴，应该以 _M m_的倒数为横轴 【 精品教育资源文库 】 解析 (1)将小车内的砂子转移到桶中，就保证了 M m 不变，即系统的总质量不变，研究对象是整个系统， a F合M m mgM m，可见 a F 图象斜率的物理意义是 1M m，系统的合力就等于所悬挂砂桶的总重力 mg，不必满足 M?m 这样的条件 (2)向小车内添加或去掉部分砂子，是改变系统的总质量 M m，而系统的合力仍等于所悬挂砂桶的总重力 mg，保证了合力不变
