高中物理人教版必修1第四章第2节实验：探究加速度与力、质量的关系同步练习
一、选择题
1．在研究加速度a和力F、质量m的关系时，应用的是（ ）
A．控制变量法 B．等效替代法 C．理论推导法 D．理想实验法
2．（2016·房山模拟）图甲是用来探究加速度和力之间关系的实验装置示意图，图乙是其俯视图．两个相同的小车，放在比较光滑的水平板上（摩擦力很小，可以略去），前端各系一条细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘里可放砝码．两个小车后端各系一条细线，细线后端用夹子固定，打开夹子，小盘和砝码牵引小车运动，合上夹子，两小车同时停止．用刻度尺测出两小车通过的位移，则位移之比就等于它们的加速度之比．为了探究加速度大小和力大小之间的关系，下列说法中正确的是（ ）
A．使小盘和砝码的总质量尽可能等于小车质量
B．若将小车放在粗糙水平板上，对实验结果没有影响
C．位移之比等于加速度之比是因为小车的位移与加速度成正比
D．可在两小盘内放置相同质量的砝码，在两小车内放置不同质量的砝码进行实验
3．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，下列做法中正确的是（ ）
A．实验时，先接通打点计时器电源，再放开小车
B．平衡摩擦力时，应将装砝码的砝码盘用细绳通过定滑轮系在小车上
C．改变小车的质量再次进行实验时，需要重新平衡摩擦力
D．砝码及砝码盘所受重力就是小车做加速运动的拉力
4．“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图甲所示。
实验时小刚同学将长木板平放在水平桌面上，并利用安装在小车上的拉力传感器测出细线的拉力，保持小车的质量不变，改变钩码的个数，得到多组数据，从而确定小车加速度a与细线拉力F的关系。图乙中符合小刚的实验结果的是（ ）
A． B．
C． D．
5．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中：某组同学用如图所示装置，采用控制变量的方法，来研究小车质量不变的情况下，小车的加速度与小车受到的力的关系，下列措施中正确的是（ ）
①首先要平衡摩擦力，使小车受到的合力就是细绳对小车的拉力
②平衡摩擦力的方法就是，在砂桶中添加砝码，使小车能匀速滑动
③每次改变拉小车的拉力后都需要重新平衡摩擦力
④实验中通过在砂桶中增加砝码来改变小车受到的拉力
⑤实验中应先放小车，然后再开打点计时器的电源
⑥实验中绳子拉力方向跟平板平行
A．①④⑤ B．②③⑥ C．①③⑥ D．①④⑥
二、多项选择题
6．下列操作中正确的有（ ）
A．调节滑轮的高度，使拉小车的细线与长木板保持平行
B．实验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源
C．增减小车上的砝码后不需要重新调节长木板的倾角
D．小车撞击到滑轮后立即关闭电源
7．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。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（ ）
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
8．某同学在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，采用如图所示装置进行实验。
若某同学多次测量做出a﹣F图象如图所示，发现该图线不通过原点，且图线的BC段明显偏离直线，分析可能的原因（ ）
A．摩擦力平衡过度 B．平衡摩擦力时倾角太小
C．所用小车的质量太大 D．所挂桶和沙的总质量太大
三、实验题
9．某实验小组欲以如图1所示实验装置探究“加速度与物体受力和质量的关系”。图1中A为小车，B为装有砝码的小盘，C为一端带有定滑轮的长木板，小车通过纸带与电磁打点计时器相连，小车的质量为m1，小盘（及砝码）的质量为m2。
（1）下列说法正确的是 。
A．实验时先放开小车，再接通打点计时器的电源
B．每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力
C．本实验中应满足m2远小于m1的条件
D．在用图象探究小车加速度与受力的关系时，应作a﹣m1图象
（2）实验中得到一条打点的纸带，如图2所示，已知相邻计数点间的时间间隔为T，且间距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出，则打点计时器打下F点时小车的瞬时速度的计算式为vF= ，小车加速度的计算式a= 。
10．某同学用如图甲所示的实验装置来“探究a与F、m之间的定量关系”。
（1）实验时，必须先平衡小车与木板之间的摩擦力。该同学是这样操作的：如图乙，将小车静止地放在水平长木板上，并连着已穿过打点计时器的纸带，调整木板右端的高度，接通电源，用手轻拨小车，让打点计时器在纸带上打出一系列 的点，说明小车在做 运动。
（2）如果该同学先如（1）中的操作，平衡了摩擦力，以砂和砂桶的重力为F，在小车质量M保持不变情况下，不断往桶里加砂，砂的质量最终达到 ，测小车加速度a，作a﹣F的图象，如图丙图线正确的是 。
（3）设纸带上计数点的间距为s1和s2。如图丁为用米尺测量某一纸带上的s1、s2的情况，从图中可读出s1=3.10 cm，s2= cm，已知打点计时器的频率为50 Hz，由此求得加速度的大小a= m/s2。
四、填空题
11．用如图所示的装置来探究物体的加速度与力、质量的关系。实验时，小盘和砝码牵引小车，使小车做初速度为零的匀加速运动。这个实验中需要测量的物理量有三个：物体的加速度、物体所受的力、物体的质量，其中质量可以用天平测量。
（1）此实验中可以不测量加速度的具体值，原因是 。
（2）通过改变 ，就可以改变小车所受到的合力。
（3）在探究加速度与质量关系时，分别以 为纵坐标、 为横坐标作图象，这样就能直观地看出其关系。
12．在“探究加速度和力、质量的关系”实验中，采用如图所示的装置图进行实验：
（1）实验中，需要在木板的右端垫上一个小木块，其目的是 ；
（2）实验中，已经测出小车的质量为M，砝码（包括砝码盘）的质量为m，若要将砝码（包括砝码盘）的重力大小作为小车所受拉力F的大小，这样做的前提条件是 。
（3）在实验操作中，下列说法正确的是 。（填序号）
A．求小车运动的加速度时，可用天平测出小盘和砝码的质量M′和m′，以及小车质量M，直接用公式 求出
B．实验时，应先接通打点计时器的电源，再放开小车
C．每改变一次小车的质量，都需要改变垫入的小木块的厚度
D．先保持小车质量不变，研究加速度与力的关系；再保持小车受力不变，研究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度与力、质量的关系
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】由于涉及多个变量，探究加速度与力的关系时，控制质量不变而改变力的大小；
探究加速度与质量的关系时，控制力不变而改变质量，实验应用了控制变量法，故A符合题意。
故答案为：A。
【分析】在实验的过程中涉及到加速度、质量以及力三个变化量，故在实验中需要控制其中一个物理量保持不变，在剩下的两个物理量中其中一个发生变化，研究第三个物理量的变化情况，此种方法称为控制变量法。
2．【答案】C
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】解：A、盘和盘中砝码的质量远远小于小车的质量，绳对小车拉力大小等于盘和盘中砝码的重力．故A错误；
B、粗糙水平板有摩擦力，小车受到的合力不等于绳子的拉力，故B错误；
C、根据初速度为零的匀变速直线运动公式x= at2，用刻度尺测量两小车通过的位移，两车的位移之比就是加速度之比，所以可以通过比较位移来得知加速度大小与力大小之间的关系，故C正确；
D、实验的目的是探究加速度和力之间关系，即探究小车的加速度和小车受的合力之间关系，所以在两小车内放置相同质量的砝码进行实验，在两小盘内放置不同质量的砝码改变合力，故D错误．
故选：C
【分析】要求在什么情况下才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力，需求出绳子的拉力，而要求绳子的拉力，应先以整体为研究对象求出整体的加速度，再以M为研究对象求出绳子的拉力，通过比较绳对小车的拉力大小和盘和盘中砝码的重力的大小关系得出只有m＜＜M时才可以认为绳对小车拉力大小等于盘和盘中砝码的重力，根据初速度为零的匀变速直线运动特点可得出答案．
3．【答案】A
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】实验时，应先接通电源，再放开小车。由于小车运动较快，可能会使打出来的点很少，不利于采集和处理数据，同时要求开始小车要靠近打点计时器，故A符合题意；平衡摩擦力时，不要悬挂砝码盘，但小车应连着纸带且接通电源。用手轻轻推动小车，使小车沿木板运动，通过打点计时器打出来的纸带判断小车是否匀速运动，故B不符合题意；每次改变小车的质量时，小车的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消，不需要重新平衡摩擦力，故C不符合题意；当砝码及砝码盘的总质量远小于小车的质量时，我们才可以认为小车的合力大小等于砝码及砝码盘的重力大小，故D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】实验前中，首先需要平衡摩擦力，平衡摩擦力时，不要悬挂砝码盘，但小车应连着纸带且接通电源；然后在实验中，需要先接通电源，再放开小车，改变小车的质量时，小车的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消，不需要重新平衡摩擦力；当砝码及砝码盘的总质量大于于小车的质量时，我们不能认为小车的合力大小等于砝码及砝码盘的重力大小，只有当砝码及砝码盘的总质量远小于小车的质量时才可以认为小车的合力大小等于砝码及砝码盘的重力大小。
4．【答案】B
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】因小刚没有平衡摩擦力，只有拉力大于摩擦力时，物体才会产生加速度，图象与横坐标有交点，故B符合题意。
故答案为：B。
【分析】在进行“探究加速度与力、质量的关系”实验之前，需进行平衡摩擦力操作，若事先没有进行平衡摩擦力操作，则只有拉力大于摩擦力时，物体才会产生加速度。
5．【答案】D
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】实验时首先要平衡摩擦力，使小车受到的合力就是细绳对小车的拉力，故①正确；
平衡摩擦力的方法就是，小车与纸带相连，小车前面不挂小桶，把小车放在斜面上给小车一个初速度，看小车能否做匀速直线运动，故②错误；每次改变拉小车的拉力后都不需要重新平衡摩擦力，故③错误；实验中通过在砂桶中增加砝码来改变小车受到的拉力是正确的，故④正确；实验中应先接通电源，后放开小车，故⑤错误；实验中绳子拉力方向跟平板平行，故⑥正确，故D符合题意。
故答案为：D。
【分析】实验进行之前，首先进行平衡摩擦力操作，使得小车在不受拉力的情况下，沿着斜面做匀速直线运动，即平衡了摩擦力；当完成平衡摩擦力操作后，拉力的大小变化都不需要重新平衡摩擦力，改变拉力大小的方法是通过在砂桶中增加砝码来改变；在实验操作中，应先接通电源，后放开小车。
6．【答案】A,C
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】调节滑轮的高度，使拉小车的细线与长木板保持平行，以减小实验误差，选项A符合题意；实验时，先接通打点计时器的电源再放开小车，选项B不符合题意；增减小车上的砝码后不需要重新调节长木板的倾角，即不需要重新平衡摩擦力，选项C符合题意；不等小车撞击到滑轮就应该立即关闭电源，选项D不符合题意。
故答案为：A、C。
【分析】在实验进行之前，首先进行平衡摩擦力操作；在实验进行时，应尽量使拉小车的细线与长木板保持平行，从而减小误差；在实验中，应当先接通打点计时器的电源，再释放小车；当增减小车上的砝码后不需要重新调节长木板的倾角，从力学角度分析可知，小车同样平衡摩擦力；小车在撞击到滑轮之前就应该关闭电源。
7．【答案】B,C
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】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A不符合题意，B符合题意；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的条件，故C符合题意，D不符合题意。
故答案为：B、C。
【分析】在探究加速度与力、质量的关系的实验中，都必须首先进行平衡摩擦力操作，由图可知，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为合外力，丙图则是测力计的2倍为合外力，实验中需要满足所挂钩码的总质量m远小于小车的总质量M的条件的只有甲。
8．【答案】B,D
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】开始当小车挂上重物时，加速度为零，线性图象不通过坐标原点，故导致图象不过原点的原因是木板倾角偏小，即说明操作过程中平衡摩擦力不足，故B符合题意，A不符合题意；从图象上可以看出：F从0开始增加，砂和砂桶的质量远小于车的质量，慢慢的砂和砂桶的重力在增加，那么在后面砂和砂桶的质量就没有远小于车的质量，所以图象向下弯曲，故C不符合题意，D符合题意。
故答案为：B、D。
【分析】在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，首先要进行平衡摩擦力操作，线性图象不通过坐标原点，说明操作过程中平衡摩擦力不足，即木板倾角偏小；在实验进行过程中需要保证砂和砂桶的质量远小于车的质量，才能保证实验的正确性，而当砂和砂桶的质量远大于车的质量时，实验所得的a-t图像就会偏离直线，发生错误。
9．【答案】（1）C
（2）；
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】（1）实验时应先接通电源后释放小车，故A不符合题意；平衡摩擦力，假设木板倾角为θ，则有：f=mgsin θ=μmgcos θ，m约掉了，故不需要重新平衡摩擦力，故B不符合题意；实验中应满足小盘和重物的质量远小于小车的质量，故C符合题意；在用图象探究小车的加速度与质量的关系时，通常作a﹣ 图象，故D不符合题意。故答案为：C。（2）根据匀变速直线运动中中间时刻的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上F点时小车的瞬时速度大小。
vF= 根据匀变速直线运动的推论公式 结合逐差法得：
【分析】（1）在探究“加速度与物体受力和质量的关系的实验中，首先需要进行平衡摩擦力操作，平衡摩擦力后，改变小车的质量，根据受力分析可知不需要再次平衡摩擦力；实验开始，先接通打点计时器的电源后才释放小车，且在实验中需保证小盘和重物的质量远小于小车的质量。（2）小车做匀变速直线运动，根据匀变速直线运动中中间时刻的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上F点时小车的瞬时速度大小；利用匀变速直线运动加速度与位移公式，即可求出加速度大小。
10．【答案】（1）点迹均匀；匀速
（2）C
（3）5.50；2.40
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】（1）平衡摩擦力时，应将绳从小车上拿去，不要挂砂桶，将长木板的右端垫高至合适位置，使小车重力沿斜面分力和摩擦力抵消，若小车做匀速直线运动，此时打点计时器在纸带上打出一系列点迹均匀的点；（2）如果这位同学先如（1）中的操作，已经平衡摩擦力，则刚开始a﹣F的图象是一条过原点的直线，不断往桶里加砂，砂的质量最终达到 ，不能满足砂和砂桶的质量远远小于小车的质量，此时图象发生弯曲，故C符合题意；（3）根据图象可知，s2=5.50 cm，打点计时器的频率为50Hz，每5个点取一个计数点，则T=0.1s，加速度的大小a= m/s2=2.40 m/s2
【分析】（1）在“探究a与F、m之间的定量关系”的实验中，首先要进行的是平衡摩擦力操作，使小车重力沿斜面分力和摩擦力抵消，小车做匀速直线运动，匀速直线运动时打点计时器在纸带上打出一系列点迹均匀的点；（2）在实验中，需要保证砂和砂桶的质量远远小于小车的质量，不断往桶里加砂，不能满足砂和砂桶的质量远远小于小车的质量，此时图象发生弯曲；（3）通过图中刻度尺的刻度可直接得出s2的大小，由于小车做匀变速直线运动，故利用匀变速直线运动位移与加速度公式即可得出结论。
11．【答案】（1）a正比于s，故只须研究s之间的比例关系即可表明a之间的关系
（2）砝码的数量
（3）a；
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】（1）在初速度为零的匀变速直线运动中有s= at2，若运动时间相等，则位移与加速度成正比。a正比于s，故只须研究s之间的比例关系即可表明a之间的关系。（2）实验满足砝码盘和砝码的总质量远小于小车的质量，砝码盘和砝码的重力等于小车所受的合外力。所以通过改变盘内砝码质量，就可以改变小车所受到的合力。（3）物体的加速度a与物体质量m的关系图线是曲线，不能确定它们的关系，而加速度a与质量倒数的关系图线是直线，从而可知加速度a与质量m成反比。所以在探究加速度与质量关系时，分别以a为纵坐标、 为横坐标作图象，这样就能直观地看出其关系。
【分析】（1）小车做初速度为零的匀变速直线运动，由匀变速直线运动位移与时间公式可知，若运动时间相等，则位移与加速度成正比，故只须研究s之间的比例关系即1可表明a之间的关系；（2）砝码与小车之间通过定滑轮连接，故在实验中满足砝码盘和砝码的总质量远小于小车的质量，砝码盘和砝码的重力等于小车所受的合外力，故改变砝码的数量即可改变小车所受拉力大小；（3）能直观地看出其关系的图线通常是直线，加速度a与质量倒数的关系图线是直线，故采用a为纵坐标，为横坐标做图像。
12．【答案】（1）平衡摩擦力
（2）m＜＜M
（3）B；D
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】（1）实验时，我们认为绳子的拉力是小车受到的合外力，为达到这个目的，我们先要将带有滑轮的木板另一端垫起，目的是平衡摩擦力；（2）当砝码及砝码盘的总质量远小于滑块质量时，滑块所受的拉力等于砝码的总重力，所以应满足的条件是砝码的总质量远小于滑块的质量。（3）本实验的目的是：探究加速度和力、质量的关系，所以不能把牛顿第二定律当做已知的公式来使用，故A不符合题意；使用打点计时器时，应该先接通电源，后放开小车，故B符合题意；由于平衡摩擦力之后有Mgsin θ=μMgcos θ，故μ=tan θ，与重物的质量无关，所以不用再次平衡摩擦力，故C不符合题意；本实验采用控制变量法，故D符合题意，故答案为：B、D。
【分析】在“探究加速度和力、质量的关系”实验中，首先进行平衡摩擦力操作，为达到这个目的，我们先要将带有滑轮的木板另一端垫起，使得摩擦力和小车的重力下滑分力相抵消；实验中要保证砝码的总质量远小于小车的质量，此时滑块所受的拉力等于砝码的总重力；当平衡好摩擦力后，根据受力分析可知，改变小车的质量，不需要再次平衡摩擦力操作；在实验进行时，应先接通打点计时器电源，在释放小车，计算小车加速度需要利用打出的纸带，利用匀变速直线运动加速度与位移公式即可得出加速度大小，本实验采用的物理方法为控制变量法，即保证质量、力、加速度三者之中其中一个保持不变，改变其中一个研究第三个的变化情况。
1 / 1高中物理人教版必修1第四章第2节实验：探究加速度与力、质量的关系同步练习
一、选择题
1．在研究加速度a和力F、质量m的关系时，应用的是（ ）
A．控制变量法 B．等效替代法 C．理论推导法 D．理想实验法
【答案】A
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】由于涉及多个变量，探究加速度与力的关系时，控制质量不变而改变力的大小；
探究加速度与质量的关系时，控制力不变而改变质量，实验应用了控制变量法，故A符合题意。
故答案为：A。
【分析】在实验的过程中涉及到加速度、质量以及力三个变化量，故在实验中需要控制其中一个物理量保持不变，在剩下的两个物理量中其中一个发生变化，研究第三个物理量的变化情况，此种方法称为控制变量法。
2．（2016·房山模拟）图甲是用来探究加速度和力之间关系的实验装置示意图，图乙是其俯视图．两个相同的小车，放在比较光滑的水平板上（摩擦力很小，可以略去），前端各系一条细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘里可放砝码．两个小车后端各系一条细线，细线后端用夹子固定，打开夹子，小盘和砝码牵引小车运动，合上夹子，两小车同时停止．用刻度尺测出两小车通过的位移，则位移之比就等于它们的加速度之比．为了探究加速度大小和力大小之间的关系，下列说法中正确的是（ ）
A．使小盘和砝码的总质量尽可能等于小车质量
B．若将小车放在粗糙水平板上，对实验结果没有影响
C．位移之比等于加速度之比是因为小车的位移与加速度成正比
D．可在两小盘内放置相同质量的砝码，在两小车内放置不同质量的砝码进行实验
【答案】C
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】解：A、盘和盘中砝码的质量远远小于小车的质量，绳对小车拉力大小等于盘和盘中砝码的重力．故A错误；
B、粗糙水平板有摩擦力，小车受到的合力不等于绳子的拉力，故B错误；
C、根据初速度为零的匀变速直线运动公式x= at2，用刻度尺测量两小车通过的位移，两车的位移之比就是加速度之比，所以可以通过比较位移来得知加速度大小与力大小之间的关系，故C正确；
D、实验的目的是探究加速度和力之间关系，即探究小车的加速度和小车受的合力之间关系，所以在两小车内放置相同质量的砝码进行实验，在两小盘内放置不同质量的砝码改变合力，故D错误．
故选：C
【分析】要求在什么情况下才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力，需求出绳子的拉力，而要求绳子的拉力，应先以整体为研究对象求出整体的加速度，再以M为研究对象求出绳子的拉力，通过比较绳对小车的拉力大小和盘和盘中砝码的重力的大小关系得出只有m＜＜M时才可以认为绳对小车拉力大小等于盘和盘中砝码的重力，根据初速度为零的匀变速直线运动特点可得出答案．
3．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，下列做法中正确的是（ ）
A．实验时，先接通打点计时器电源，再放开小车
B．平衡摩擦力时，应将装砝码的砝码盘用细绳通过定滑轮系在小车上
C．改变小车的质量再次进行实验时，需要重新平衡摩擦力
D．砝码及砝码盘所受重力就是小车做加速运动的拉力
【答案】A
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】实验时，应先接通电源，再放开小车。由于小车运动较快，可能会使打出来的点很少，不利于采集和处理数据，同时要求开始小车要靠近打点计时器，故A符合题意；平衡摩擦力时，不要悬挂砝码盘，但小车应连着纸带且接通电源。用手轻轻推动小车，使小车沿木板运动，通过打点计时器打出来的纸带判断小车是否匀速运动，故B不符合题意；每次改变小车的质量时，小车的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消，不需要重新平衡摩擦力，故C不符合题意；当砝码及砝码盘的总质量远小于小车的质量时，我们才可以认为小车的合力大小等于砝码及砝码盘的重力大小，故D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】实验前中，首先需要平衡摩擦力，平衡摩擦力时，不要悬挂砝码盘，但小车应连着纸带且接通电源；然后在实验中，需要先接通电源，再放开小车，改变小车的质量时，小车的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消，不需要重新平衡摩擦力；当砝码及砝码盘的总质量大于于小车的质量时，我们不能认为小车的合力大小等于砝码及砝码盘的重力大小，只有当砝码及砝码盘的总质量远小于小车的质量时才可以认为小车的合力大小等于砝码及砝码盘的重力大小。
4．“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图甲所示。
实验时小刚同学将长木板平放在水平桌面上，并利用安装在小车上的拉力传感器测出细线的拉力，保持小车的质量不变，改变钩码的个数，得到多组数据，从而确定小车加速度a与细线拉力F的关系。图乙中符合小刚的实验结果的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】因小刚没有平衡摩擦力，只有拉力大于摩擦力时，物体才会产生加速度，图象与横坐标有交点，故B符合题意。
故答案为：B。
【分析】在进行“探究加速度与力、质量的关系”实验之前，需进行平衡摩擦力操作，若事先没有进行平衡摩擦力操作，则只有拉力大于摩擦力时，物体才会产生加速度。
5．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中：某组同学用如图所示装置，采用控制变量的方法，来研究小车质量不变的情况下，小车的加速度与小车受到的力的关系，下列措施中正确的是（ ）
①首先要平衡摩擦力，使小车受到的合力就是细绳对小车的拉力
②平衡摩擦力的方法就是，在砂桶中添加砝码，使小车能匀速滑动
③每次改变拉小车的拉力后都需要重新平衡摩擦力
④实验中通过在砂桶中增加砝码来改变小车受到的拉力
⑤实验中应先放小车，然后再开打点计时器的电源
⑥实验中绳子拉力方向跟平板平行
A．①④⑤ B．②③⑥ C．①③⑥ D．①④⑥
【答案】D
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】实验时首先要平衡摩擦力，使小车受到的合力就是细绳对小车的拉力，故①正确；
平衡摩擦力的方法就是，小车与纸带相连，小车前面不挂小桶，把小车放在斜面上给小车一个初速度，看小车能否做匀速直线运动，故②错误；每次改变拉小车的拉力后都不需要重新平衡摩擦力，故③错误；实验中通过在砂桶中增加砝码来改变小车受到的拉力是正确的，故④正确；实验中应先接通电源，后放开小车，故⑤错误；实验中绳子拉力方向跟平板平行，故⑥正确，故D符合题意。
故答案为：D。
【分析】实验进行之前，首先进行平衡摩擦力操作，使得小车在不受拉力的情况下，沿着斜面做匀速直线运动，即平衡了摩擦力；当完成平衡摩擦力操作后，拉力的大小变化都不需要重新平衡摩擦力，改变拉力大小的方法是通过在砂桶中增加砝码来改变；在实验操作中，应先接通电源，后放开小车。
二、多项选择题
6．下列操作中正确的有（ ）
A．调节滑轮的高度，使拉小车的细线与长木板保持平行
B．实验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源
C．增减小车上的砝码后不需要重新调节长木板的倾角
D．小车撞击到滑轮后立即关闭电源
【答案】A,C
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】调节滑轮的高度，使拉小车的细线与长木板保持平行，以减小实验误差，选项A符合题意；实验时，先接通打点计时器的电源再放开小车，选项B不符合题意；增减小车上的砝码后不需要重新调节长木板的倾角，即不需要重新平衡摩擦力，选项C符合题意；不等小车撞击到滑轮就应该立即关闭电源，选项D不符合题意。
故答案为：A、C。
【分析】在实验进行之前，首先进行平衡摩擦力操作；在实验进行时，应尽量使拉小车的细线与长木板保持平行，从而减小误差；在实验中，应当先接通打点计时器的电源，再释放小车；当增减小车上的砝码后不需要重新调节长木板的倾角，从力学角度分析可知，小车同样平衡摩擦力；小车在撞击到滑轮之前就应该关闭电源。
7．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。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（ ）
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
【答案】B,C
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】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A不符合题意，B符合题意；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的条件，故C符合题意，D不符合题意。
故答案为：B、C。
【分析】在探究加速度与力、质量的关系的实验中，都必须首先进行平衡摩擦力操作，由图可知，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为合外力，丙图则是测力计的2倍为合外力，实验中需要满足所挂钩码的总质量m远小于小车的总质量M的条件的只有甲。
8．某同学在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，采用如图所示装置进行实验。
若某同学多次测量做出a﹣F图象如图所示，发现该图线不通过原点，且图线的BC段明显偏离直线，分析可能的原因（ ）
A．摩擦力平衡过度 B．平衡摩擦力时倾角太小
C．所用小车的质量太大 D．所挂桶和沙的总质量太大
【答案】B,D
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】开始当小车挂上重物时，加速度为零，线性图象不通过坐标原点，故导致图象不过原点的原因是木板倾角偏小，即说明操作过程中平衡摩擦力不足，故B符合题意，A不符合题意；从图象上可以看出：F从0开始增加，砂和砂桶的质量远小于车的质量，慢慢的砂和砂桶的重力在增加，那么在后面砂和砂桶的质量就没有远小于车的质量，所以图象向下弯曲，故C不符合题意，D符合题意。
故答案为：B、D。
【分析】在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，首先要进行平衡摩擦力操作，线性图象不通过坐标原点，说明操作过程中平衡摩擦力不足，即木板倾角偏小；在实验进行过程中需要保证砂和砂桶的质量远小于车的质量，才能保证实验的正确性，而当砂和砂桶的质量远大于车的质量时，实验所得的a-t图像就会偏离直线，发生错误。
三、实验题
9．某实验小组欲以如图1所示实验装置探究“加速度与物体受力和质量的关系”。图1中A为小车，B为装有砝码的小盘，C为一端带有定滑轮的长木板，小车通过纸带与电磁打点计时器相连，小车的质量为m1，小盘（及砝码）的质量为m2。
（1）下列说法正确的是 。
A．实验时先放开小车，再接通打点计时器的电源
B．每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力
C．本实验中应满足m2远小于m1的条件
D．在用图象探究小车加速度与受力的关系时，应作a﹣m1图象
（2）实验中得到一条打点的纸带，如图2所示，已知相邻计数点间的时间间隔为T，且间距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出，则打点计时器打下F点时小车的瞬时速度的计算式为vF= ，小车加速度的计算式a= 。
【答案】（1）C
（2）；
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】（1）实验时应先接通电源后释放小车，故A不符合题意；平衡摩擦力，假设木板倾角为θ，则有：f=mgsin θ=μmgcos θ，m约掉了，故不需要重新平衡摩擦力，故B不符合题意；实验中应满足小盘和重物的质量远小于小车的质量，故C符合题意；在用图象探究小车的加速度与质量的关系时，通常作a﹣ 图象，故D不符合题意。故答案为：C。（2）根据匀变速直线运动中中间时刻的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上F点时小车的瞬时速度大小。
vF= 根据匀变速直线运动的推论公式 结合逐差法得：
【分析】（1）在探究“加速度与物体受力和质量的关系的实验中，首先需要进行平衡摩擦力操作，平衡摩擦力后，改变小车的质量，根据受力分析可知不需要再次平衡摩擦力；实验开始，先接通打点计时器的电源后才释放小车，且在实验中需保证小盘和重物的质量远小于小车的质量。（2）小车做匀变速直线运动，根据匀变速直线运动中中间时刻的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上F点时小车的瞬时速度大小；利用匀变速直线运动加速度与位移公式，即可求出加速度大小。
10．某同学用如图甲所示的实验装置来“探究a与F、m之间的定量关系”。
（1）实验时，必须先平衡小车与木板之间的摩擦力。该同学是这样操作的：如图乙，将小车静止地放在水平长木板上，并连着已穿过打点计时器的纸带，调整木板右端的高度，接通电源，用手轻拨小车，让打点计时器在纸带上打出一系列 的点，说明小车在做 运动。
（2）如果该同学先如（1）中的操作，平衡了摩擦力，以砂和砂桶的重力为F，在小车质量M保持不变情况下，不断往桶里加砂，砂的质量最终达到 ，测小车加速度a，作a﹣F的图象，如图丙图线正确的是 。
（3）设纸带上计数点的间距为s1和s2。如图丁为用米尺测量某一纸带上的s1、s2的情况，从图中可读出s1=3.10 cm，s2= cm，已知打点计时器的频率为50 Hz，由此求得加速度的大小a= m/s2。
【答案】（1）点迹均匀；匀速
（2）C
（3）5.50；2.40
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】（1）平衡摩擦力时，应将绳从小车上拿去，不要挂砂桶，将长木板的右端垫高至合适位置，使小车重力沿斜面分力和摩擦力抵消，若小车做匀速直线运动，此时打点计时器在纸带上打出一系列点迹均匀的点；（2）如果这位同学先如（1）中的操作，已经平衡摩擦力，则刚开始a﹣F的图象是一条过原点的直线，不断往桶里加砂，砂的质量最终达到 ，不能满足砂和砂桶的质量远远小于小车的质量，此时图象发生弯曲，故C符合题意；（3）根据图象可知，s2=5.50 cm，打点计时器的频率为50Hz，每5个点取一个计数点，则T=0.1s，加速度的大小a= m/s2=2.40 m/s2
【分析】（1）在“探究a与F、m之间的定量关系”的实验中，首先要进行的是平衡摩擦力操作，使小车重力沿斜面分力和摩擦力抵消，小车做匀速直线运动，匀速直线运动时打点计时器在纸带上打出一系列点迹均匀的点；（2）在实验中，需要保证砂和砂桶的质量远远小于小车的质量，不断往桶里加砂，不能满足砂和砂桶的质量远远小于小车的质量，此时图象发生弯曲；（3）通过图中刻度尺的刻度可直接得出s2的大小，由于小车做匀变速直线运动，故利用匀变速直线运动位移与加速度公式即可得出结论。
四、填空题
11．用如图所示的装置来探究物体的加速度与力、质量的关系。实验时，小盘和砝码牵引小车，使小车做初速度为零的匀加速运动。这个实验中需要测量的物理量有三个：物体的加速度、物体所受的力、物体的质量，其中质量可以用天平测量。
（1）此实验中可以不测量加速度的具体值，原因是 。
（2）通过改变 ，就可以改变小车所受到的合力。
（3）在探究加速度与质量关系时，分别以 为纵坐标、 为横坐标作图象，这样就能直观地看出其关系。
【答案】（1）a正比于s，故只须研究s之间的比例关系即可表明a之间的关系
（2）砝码的数量
（3）a；
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】（1）在初速度为零的匀变速直线运动中有s= at2，若运动时间相等，则位移与加速度成正比。a正比于s，故只须研究s之间的比例关系即可表明a之间的关系。（2）实验满足砝码盘和砝码的总质量远小于小车的质量，砝码盘和砝码的重力等于小车所受的合外力。所以通过改变盘内砝码质量，就可以改变小车所受到的合力。（3）物体的加速度a与物体质量m的关系图线是曲线，不能确定它们的关系，而加速度a与质量倒数的关系图线是直线，从而可知加速度a与质量m成反比。所以在探究加速度与质量关系时，分别以a为纵坐标、 为横坐标作图象，这样就能直观地看出其关系。
【分析】（1）小车做初速度为零的匀变速直线运动，由匀变速直线运动位移与时间公式可知，若运动时间相等，则位移与加速度成正比，故只须研究s之间的比例关系即1可表明a之间的关系；（2）砝码与小车之间通过定滑轮连接，故在实验中满足砝码盘和砝码的总质量远小于小车的质量，砝码盘和砝码的重力等于小车所受的合外力，故改变砝码的数量即可改变小车所受拉力大小；（3）能直观地看出其关系的图线通常是直线，加速度a与质量倒数的关系图线是直线，故采用a为纵坐标，为横坐标做图像。
12．在“探究加速度和力、质量的关系”实验中，采用如图所示的装置图进行实验：
（1）实验中，需要在木板的右端垫上一个小木块，其目的是 ；
（2）实验中，已经测出小车的质量为M，砝码（包括砝码盘）的质量为m，若要将砝码（包括砝码盘）的重力大小作为小车所受拉力F的大小，这样做的前提条件是 。
（3）在实验操作中，下列说法正确的是 。（填序号）
A．求小车运动的加速度时，可用天平测出小盘和砝码的质量M′和m′，以及小车质量M，直接用公式 求出
B．实验时，应先接通打点计时器的电源，再放开小车
C．每改变一次小车的质量，都需要改变垫入的小木块的厚度
D．先保持小车质量不变，研究加速度与力的关系；再保持小车受力不变，研究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度与力、质量的关系
【答案】（1）平衡摩擦力
（2）m＜＜M
（3）B；D
【知识点】探究加速度与力、质量的关系
【解析】【解答】（1）实验时，我们认为绳子的拉力是小车受到的合外力，为达到这个目的，我们先要将带有滑轮的木板另一端垫起，目的是平衡摩擦力；（2）当砝码及砝码盘的总质量远小于滑块质量时，滑块所受的拉力等于砝码的总重力，所以应满足的条件是砝码的总质量远小于滑块的质量。（3）本实验的目的是：探究加速度和力、质量的关系，所以不能把牛顿第二定律当做已知的公式来使用，故A不符合题意；使用打点计时器时，应该先接通电源，后放开小车，故B符合题意；由于平衡摩擦力之后有Mgsin θ=μMgcos θ，故μ=tan θ，与重物的质量无关，所以不用再次平衡摩擦力，故C不符合题意；本实验采用控制变量法，故D符合题意，故答案为：B、D。
【分析】在“探究加速度和力、质量的关系”实验中，首先进行平衡摩擦力操作，为达到这个目的，我们先要将带有滑轮的木板另一端垫起，使得摩擦力和小车的重力下滑分力相抵消；实验中要保证砝码的总质量远小于小车的质量，此时滑块所受的拉力等于砝码的总重力；当平衡好摩擦力后，根据受力分析可知，改变小车的质量，不需要再次平衡摩擦力操作；在实验进行时，应先接通打点计时器电源，在释放小车，计算小车加速度需要利用打出的纸带，利用匀变速直线运动加速度与位移公式即可得出加速度大小，本实验采用的物理方法为控制变量法，即保证质量、力、加速度三者之中其中一个保持不变，改变其中一个研究第三个的变化情况。
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