高中物理人教（新课标）必修1同步练习：4.2实验 探究加速度与力、质量的关系

          

在“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验中，做如下探究：

                 

图1为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图。砂和砂桶的总质量为m，小车和砝码的总质量为M。实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小。

①实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行。接下来还需要进行的一项操作是。

A．将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节m的大小，使小车在砂和砂桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动

B．将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动

C．将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动

②实验中要进行质量m和M的选取，以下最合理的一组是。

A．M=20g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g

B．M=200g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g

C．M=400g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g

D．M=400g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g

③下图是实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出。量出相邻的计数点之间的距离分别为s_AB=4.22cm，s_BC=4.65cm、s_CD=5.08cm，s_DE=5.49cm、s_EF=5.91cm、s_FG=6.34cm。已知打点计时器的工作频率为50Hz，则小车的加速度a=m/s²（结果保留2位有效数字）。

某实验小组设计了如下图（ ）所示的实验装置，通过改变生蚝的的质量，利用计算机可得滑块运动的加速度 和所受拉力 的关系图象．他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验，得到了两条 图线，如图（ ）示．

   

在探究物体的加速度a与物体所受外力F、物体质量M间的关系时，采用如下图所示的实验装置．小车及车中的砝码质量用M表示，盘及盘中的砝码质量用m表示。

在“探究加速度与质量的关系”的实验中。

某实验小组用如图甲所示的实验装置探究质量一定时加速度与力的关系。过程如下：

①将一端带有滑轮的长木板置于水平桌面，带滑轮的小车放在长木板上；

②将细绳一端与固定的拉力传感器相连，跨过小车和长木板上的定滑轮，另一端连接砂桶

③释放砂桶，小车在细绳牵引下运动，与小车连接的纸带通过打点计时器可记录小车运动情况，拉力传感器可测出细绳拉力F；

④多次改变砂和砂桶的质量，读出拉力F并求出小车加速度a；

⑤以拉力F为横轴，加速度a为纵轴，画出的a﹣F图像是一条倾斜直线，如图乙所示。进一步论证可得出小车质量一定时加速度与力的关系。

请回答下列问题：

某同学用长木板、小车、光电门等装置做探究加速度与质量关系的实验。装置如图所示。

⑴实验前先用游标卡尺测出安装在小车上遮光条的宽度为d。

⑵按图示安装好装置，将长木板没有定滑轮的一端适当垫高，轻推不连接砝码盘的小车，如果计时器记录小车通过光电门的时间t₁、t₂满足t₁t₂（填“大于”“小于”或“等于”），则摩擦力得到了平衡。

⑶保证砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量，调节好装置后，将小车由静止释放，读出遮光条通过光电门A、B的时间分别为t₁、t₂ ， 测出两光电门间的距离为L，则小车的加速度a＝（用测出的物理量字母表示）。

⑷保持两个光电门间的距离、砝码和砝码盘的总质量均不变，改变小车的质量M重复实验多次，测出多组加速度a的值，及对应的小车质量M，作出a﹣ 图象。若图象为一条过原点的倾斜直线，则得出的结论。

某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系。按图安装好实验装置后，对装置进行调整。

某学习小组做探究“合力的功和物体速度变化的关系”的实验如图，图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行，这时，橡皮筋对小车做的功记为W．当用2条、3条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致，每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出．

           

某同学利用图甲所示的装置探究物体质量一定时，加速度与合外力的关系。在水平轨道上的滑块上方固定一遮光条，侧面固定一力传感器，在轨道右端固定一光电门，遮光条到光电门的距离L＝1m，重物用跨过光滑定滑轮的细线与力传感器相连，力传感器可直接测出细线中拉力F的大小。

实验中，保持滑块（含遮光条和力传感器）的质量不变，从A处由静止释放滑块。改变重物的质量，重复上述步骤，可得到滑块通过光电门时的速度v和F的多组数据，做出v²﹣F的图象如图乙所示。

用如图甲所示的实验装置，探究加速度与力、质量的关系实验中，将一端带定滑轮的长木板放在水平实验桌面上，实验小车通过轻细绳跨过定滑轮与砂桶相连，小车与纸带相连，打点计时器所用交流电的频率为f＝50Hz．平衡摩擦力后，在保持实验小车质量不变的情况下，放开砂桶，小车加速运动，处理纸带得到小车运动的加速度为a；改变砂桶中沙子的质量，重复实验三次。

用图甲所示的装置进行探究加速度与力、质量之间的关系实验，图乙是其俯视图。两个相同的小车放在平板上，车左端各系一条细绳，绳跨过过定滑轮各挂一个相同的小盘。实验中可以通过增减车中的砝码改变小车的质量，通过增减盘中的砝码改变拉力。两个小车右端通过细线用夹子固定，打开夹子，小车在小盘和砝码的牵引下运动，合上夹子，辆小车同时停止。