1、第二节 加速度与力、质量之间的关系1.如图所示为一气垫导轨，导轨上安装有一个光电门B，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，力传感器可测出绳子上的拉力大小.力传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放.（1）该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d2.25 mm.（2）实验时，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t1.0102 s，则滑块经过光电门B时的瞬时速度为m/s.（3）若某同学用该实验装置探究加速度与力的关系.要求出滑块的加速度，还需要测量的物理量是（文字说明并用相应的字母表示）.下列不必要的一项实验要求是（请填写选项前对应的字母）.A.滑块质量远大于
2、钩码和力传感器的总质量B.应使A位置与光电门间的距离适当大些C.应将气垫导轨调节水平D.应使细线与气垫导轨平行解析：（2）实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t，滑块经过光电门时的瞬时速度可近似认为是滑块经过光电门的平均速度，即v m/s0.225 m/s.（3）根据运动学公式a，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是遮光条到光电门的距离s.拉力是直接通过传感器测量的，故与小车质量和钩码质量的大小关系无关，故A错误；应使A位置与光电门间的距离适当大些，有利于减小误差，故B正确；应将气垫导轨调节水平，使拉力等于合力，故C正确；要保持拉线方向与木板平面平行
3、，拉力才等于合力，故D正确.答案：（2）0.225（3）遮光条到光电门的距离sA2.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，采用如图所示的装置：实验中，操作正确的是（）A.平衡摩擦力时，应将重物用细线通过定滑轮系在小车上B.平衡摩擦力时，应将纸带连接在小车上并穿过打点计时器C.每次改变拉力的大小，需要重新平衡摩擦力D.实验时，应先放开小车，后接通电源解析：在本实验中，把沙和沙桶的重量作为小车受的合力，所以挂上沙和沙桶之前小车受的合外力为零，平衡摩擦力时，应让重力的分力平衡斜面和打点计时器产生的摩擦力，选B.答案：B3.“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图甲所示.（1）在平衡小车与桌面
4、之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示.计时器打点的时间间隔为0.02 s，从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出并标出相邻计数点之间的距离，该小车的加速度a m/s2.（2）平衡摩擦力后，将5个相同的砝码放在小车上.挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度.小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表所示.砝码盘中砝码总重力F/N0.1960.3920.5880.7840.980加速度a/（ms2）0.691.181.662.182.70请根据实验数据在如图所示坐标系中作出a-F的关系图像.（3）根据提供的实验数据作出的a-F图线不通过原点，
5、请说明主要原因.解析：（1）由题意可知计数间隔T5T00.1 s.由题图乙可知s0.16 cm1.6103 m，由saT2可得a0.16 m/s2.（2）a-F图像如图所示.（3）平衡小车与桌面之间的摩擦力后，a-F图像仍不通过原点，可能是在计算F时忘记加入砝码盘的重力，使作出的图像向左平移造成的.答案：（1）0.16（2）见解析图（3）计算F时忘记加入砝码盘的重力4.用如图所示的实验装置来探究加速度与力、质量的关系.（1）实验前平衡摩擦力的具体操作为：取下，把木板不带滑轮的一端适当垫高，反复调节，直到轻推小车后，纸带上打出的点迹，即完成平衡摩擦力.（2）使沙和沙桶的质量远小于小车的质量，目的
6、是使拉小车的力近似等于.（3）实验测得的数据如表所示，根据这些数据在坐标图中描点并作出a-图线，从a-图线求得合力大小为 N（计算结果保留两位有效数字）./kg1a/（ms2）4.01.23.61.12.00.61.40.41.00.3解析：（3）题图像的斜率kmaF，从给出的数据，可求得图像的斜率k0.30，所以Fk0.30 N.答案：（1）悬挂沙桶的绳子及沙桶均匀分布（2）沙和沙桶的重力（3）见解析图0.305.某同学利用图甲所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图，如图乙所示.实验中小车（含发射器）的质量为200 g，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑
7、轮，小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到.回答下列问题：图图乙（1）根据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成（填“线性”或“非线性”）关系.（2）由图乙可知，a-m图线不经过原点，可能的原因是.（3）若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是，钩码的质量应满足的条件是.解析：（1）由图像可知小车的加速度与钩码的质量成非线性关系.（2）a-m图像不经过原点，在m轴上有截距，即挂上钩码后小车加速度仍为零，可能的原因是存在摩擦力.（3）本实验直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则应采取的措施是调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力，钩码的质量应满足的条件是远小于小车的质量.答案：（1）非线性（2）存在摩擦力（3）调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力远小于小车的质量