人教版 (2019)必修 第一冊(cè)2 實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系測(cè)試題

這是一份人教版 (2019)必修 第一冊(cè)2 實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系測(cè)試題，共13頁。
2．能根據(jù)數(shù)據(jù)形成結(jié)論，會(huì)分析導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差的原因．
3．能撰寫有一定要求的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，能與他人交流探究過程和結(jié)果．
核心素養(yǎng)目標(biāo)
實(shí)驗(yàn)必備·自主學(xué)習(xí)——突出基礎(chǔ)性 素養(yǎng)夯基
一、實(shí)驗(yàn)思路
1．實(shí)驗(yàn)裝置
將小車置于________上，通過滑輪與________相連．小車可以在槽碼的牽引下運(yùn)動(dòng)．
2．實(shí)驗(yàn)思路
(1)加速度與力的關(guān)系
保持小車質(zhì)量不變 拉力與槽碼所受的重力相等 測(cè)得不同拉力下小車運(yùn)動(dòng)的加速度 分析 加速度與拉力的變化情況 找出 二者之間的定量關(guān)系．
(2)加速度與質(zhì)量的關(guān)系
保持小車所受的________ 改變小車的質(zhì)量 測(cè)得不同________的小車在這個(gè)拉力下運(yùn)動(dòng)的加速度 分析 加速度與________的變化情況 找出 二者之間的定量關(guān)系．
二、物理量的測(cè)量
1．質(zhì)量的測(cè)量：用________測(cè)量．為了改變小車的質(zhì)量，可以在小車中增減________的數(shù)量．
2．加速度的測(cè)量
(1)方法1：讓小車做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，用刻度尺測(cè)量小車的位移x，并用秒表測(cè)量發(fā)生這段位移所用的時(shí)間t，然后由a＝________計(jì)算出加速度a.
(2)方法2：由紙帶根據(jù)公式Δx＝aT2，結(jié)合逐差法計(jì)算出小車的加速度．
(3)方法3：不直接測(cè)量加速度，可測(cè)不同情況下物體加速度________，例如：讓兩個(gè)做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的物體運(yùn)動(dòng)時(shí)間t相等，測(cè)出各自的位移x1、x2，則a1a2＝________，把加速度的測(cè)量轉(zhuǎn)換成位移的測(cè)量．
3．力的測(cè)量
補(bǔ)償打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)小車的阻力及其他阻力后，小車受到的拉力________小車所受的合力，在槽碼的質(zhì)量比小車的質(zhì)量________時(shí)，可認(rèn)為小車所受的拉力近似等于槽碼所受的________．
三、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
1．調(diào)試實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
2．加速度與力的關(guān)系：設(shè)計(jì)表格，把測(cè)得的同一個(gè)小車在不同拉力F作用下的加速度a填在表1中．
表1：小車質(zhì)量一定
3.加速度與質(zhì)量的關(guān)系：設(shè)計(jì)表格，把測(cè)得的不同質(zhì)量的小車在相同拉力作用下的加速度a填在表2中．
表2：小車所受的拉力一定
四、數(shù)據(jù)分析
1．加速度與力的關(guān)系(小車質(zhì)量不變)
以a為縱坐標(biāo)、F為橫坐標(biāo)，根據(jù)數(shù)據(jù)作a - F圖像，用曲線擬合測(cè)量點(diǎn)，找出規(guī)律，分析a與F的關(guān)系．
2．加速度與質(zhì)量的關(guān)系(拉力F不變)
如果a - m圖像是雙曲線，a與m成反比，也就是a與1m成正比．作a - 1m圖像進(jìn)行檢驗(yàn)(圖2)．如果檢驗(yàn)的結(jié)果是過原點(diǎn)的直線，就可以判斷加速度a與質(zhì)量m是成反比的．
五、注意事項(xiàng)
1．打點(diǎn)前小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器且應(yīng)先啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器后放開小車．
2．在補(bǔ)償阻力時(shí)，不要懸掛槽碼，但小車應(yīng)連著紙帶且啟動(dòng)計(jì)時(shí)器．用手輕輕地給小車一個(gè)初速度，如果在紙帶上打出的點(diǎn)的間隔均勻，表明小車受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡．
3．改變槽碼的質(zhì)量的過程中，要始終保證槽碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量．
4．作圖時(shí)應(yīng)使所作的直線通過盡可能多的點(diǎn)，不在直線上的點(diǎn)也要盡可能地均勻分布在直線的兩側(cè)，個(gè)別偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)應(yīng)舍去．
精析典例·素養(yǎng)提升——突出綜合性 素養(yǎng)形成
類型一 實(shí)驗(yàn)過程與操作
歸納總結(jié)
1.本實(shí)驗(yàn)用到的物理方法及實(shí)驗(yàn)條件
2.平衡摩擦力應(yīng)注意以下幾點(diǎn)
(1)不掛槽碼．
(2)墊高長(zhǎng)木板遠(yuǎn)離滑輪的一端．
(3)連好紙帶后接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，調(diào)節(jié)傾角，當(dāng)紙帶上打出的點(diǎn)跡均勻分布時(shí)，說明已經(jīng)平衡了摩擦力．
典例示范
例1 在研究作用力F一定時(shí)，小車的加速度a與小車(含砝碼)質(zhì)量M的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)安裝的實(shí)驗(yàn)裝置和設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：
A．用天平稱出小車和槽碼的質(zhì)量
B．按圖示安裝好實(shí)驗(yàn)器材
C．把細(xì)繩系在小車上并繞過定滑輪懸掛槽碼
D．將電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在6 V電壓的蓄電池上，接通電源，釋放小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)，并在紙帶上標(biāo)明小車質(zhì)量
E．保持槽碼的質(zhì)量不變，增加小車上的砝碼個(gè)數(shù)，并記錄每次增加后的M值，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)
F．分析每條紙帶，測(cè)量并計(jì)算出加速度的值
G．作a - M關(guān)系圖像，并由圖像確定a與M的關(guān)系
(1)請(qǐng)改正實(shí)驗(yàn)裝置圖中的錯(cuò)誤．
①電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器位置
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
②小車位置
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
③滑輪位置
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
(2)該同學(xué)漏掉的重要實(shí)驗(yàn)步驟是________，該步驟應(yīng)排在步驟________之后．
(3)在上述步驟中，有錯(cuò)誤的是步驟________，應(yīng)把________改為________．
(4)在上述步驟中，處理不恰當(dāng)?shù)氖遣襟E________，應(yīng)把________改為________．
針對(duì)訓(xùn)練1 用如圖所示的裝置可以完成“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)．

(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的電源是________(選填選項(xiàng)前的字母)．
A．直流電源 B．交流電源
(2)實(shí)驗(yàn)中，需要平衡摩擦力和其他阻力．正確操作方法是________(選填選項(xiàng)前的字母)．
A．把長(zhǎng)木板右端墊高
B．改變小車的質(zhì)量
(3)在________(選填選項(xiàng)前的字母)且計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的情況下，輕推一下小車，若小車拖著紙帶做勻速運(yùn)動(dòng)，表明已經(jīng)消除了摩擦力和其他阻力的影響．
A．不懸掛槽碼 B．懸掛槽碼
(4)實(shí)驗(yàn)中，為了保證懸掛槽碼的重力近似等于使小車做勻加速運(yùn)動(dòng)的拉力，懸掛槽碼的總質(zhì)量m與小車M之間應(yīng)滿足的條件是________．
A．M?m B．m?M
針對(duì)訓(xùn)練2 在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系活動(dòng)中，某小組設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置．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，兩小車尾部細(xì)線連到控制裝置上，實(shí)驗(yàn)時(shí)通過控制裝置使兩小車同時(shí)開始運(yùn)動(dòng)，然后同時(shí)停止．
(1)在安裝實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)，應(yīng)調(diào)整滑輪的高度，使____________________；在實(shí)驗(yàn)時(shí)，為減小系統(tǒng)誤差，應(yīng)使砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量________(選填“遠(yuǎn)大于”“遠(yuǎn)小于”或“等于”)小車的質(zhì)量．
(2)本實(shí)驗(yàn)通過比較兩小車的位移來比較小車加速度的大小，能這樣比較，是因?yàn)開_______________________________________________．
類型二 數(shù)據(jù)處理和誤差分析
歸納總結(jié)
a - F、a - 1M圖線可能出現(xiàn)的情況及對(duì)應(yīng)原因
(1)若補(bǔ)償阻力時(shí)，木板墊起的傾角過小，則a - F、a - 1M圖像分別如甲圖①、乙圖②所示．
(2)若補(bǔ)償阻力時(shí)，木板墊起的傾角過大，則a - F、a - 1M圖像分別如甲圖③、乙圖④所示．
(3)若實(shí)驗(yàn)中沒有滿足M遠(yuǎn)大于m，則a - F、a - 1M圖像分別如圖丙、丁所示．
典例示范
例2 某小組利用如圖甲所示的裝置探究加速度與力的關(guān)系．實(shí)驗(yàn)中他們平衡了小車和木板間的摩擦力，還用天平測(cè)出小車的總質(zhì)量，同時(shí)用所掛槽碼的總重力代替小車所受的牽引力F.
(1)掛槽碼前，為了消除摩擦力的影響，應(yīng)調(diào)節(jié)木板右側(cè)的高度，直至向左輕推小車觀察到紙帶上________．
(2)他們還在實(shí)驗(yàn)時(shí)調(diào)節(jié)木板上定滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨募?xì)線與木板平行．這樣做的目的是________．
A．避免小車在運(yùn)動(dòng)過程中發(fā)生抖動(dòng)
B．使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的點(diǎn)跡清晰
C．保證小車最終能夠做勻速直線運(yùn)動(dòng)
D．使細(xì)線拉力等于小車受到的合力
(3)如下表記錄了小車質(zhì)量一定時(shí)，牽引力大小F與對(duì)應(yīng)的加速度a的幾組數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)趫D乙的坐標(biāo)中描點(diǎn)作出a-F圖線．
(4)實(shí)驗(yàn)中畫出的a-F圖線與理論計(jì)算的圖線(圖中已畫出)有明顯偏差，其原因主要是________________________________________________________________________________________________________________________________________________.
針對(duì)訓(xùn)練3 某組同學(xué)設(shè)計(jì)了“探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)．如圖甲為實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖，A為小車，B為電火花計(jì)時(shí)器，C為槽碼，D為一端帶有定滑輪的長(zhǎng)方形木板，實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為細(xì)繩對(duì)小車?yán)等于槽碼的總重力，小車運(yùn)動(dòng)的加速度a可用紙帶上打出的點(diǎn)求得．
(1)某次實(shí)驗(yàn)時(shí)，測(cè)得小車和小車上的槽碼總質(zhì)量為800 g，則槽碼的總質(zhì)量較為合理的是( )
A．50 g B．500 g
C．5 kg D．50 kg
(2)如圖乙為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，已知實(shí)驗(yàn)所用電源的頻率為50 Hz.根據(jù)紙帶可求出電火花計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)的速度為________m/s，小車的加速度大小為________m/s2.(結(jié)果均保留兩位小數(shù))
(3)在“探究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系”時(shí)，某同學(xué)按照自己的方案將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都在坐標(biāo)系中進(jìn)行了標(biāo)注，但尚未完成圖像(如圖丙所示)．請(qǐng)繼續(xù)幫助該同學(xué)作出坐標(biāo)系中的圖像．
(4)在“探究加速度a與合力F的關(guān)系”時(shí)，該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了加速度a與合力F的圖線如圖丁所示，圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是
________________________________________________________________________________________________________________________________________________.
類型三 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新和拓展
歸納總結(jié)
1.實(shí)驗(yàn)器材的改進(jìn)
氣墊導(dǎo)軌(不用補(bǔ)償阻力) 替代 長(zhǎng)木板
2．?dāng)?shù)據(jù)測(cè)量的改進(jìn)
(1)由力傳感器直接得到拉力 替代 用天平測(cè)出槽碼的質(zhì)量
(2)用兩個(gè)光電門計(jì)算加速度 替代 通過紙帶求加速度
典例示范
例3 如圖所示是某同學(xué)探究加速度與力的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置．他在氣墊導(dǎo)軌上安裝了一個(gè)光電門B，滑塊上固定一遮光條，滑塊用細(xì)線繞過氣墊導(dǎo)軌左端的定滑輪與力傳感器相連，力傳感器下方懸掛槽碼，每次滑塊都從A處由靜止釋放．
(1)該同學(xué)用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光條的寬度d.
(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)，將滑塊從A位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過光電門B的時(shí)間t，若要得到滑塊的加速度，還需要測(cè)量的物理量是________(用文字表述)．滑塊通過光電門的速度為________(用已知量表示)．
(3)下列實(shí)驗(yàn)操作和要求必要的是________(請(qǐng)?zhí)顚戇x項(xiàng)前對(duì)應(yīng)的字母)．
A．應(yīng)將氣墊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)水平
B．應(yīng)測(cè)出槽碼和力傳感器的總質(zhì)量
C．應(yīng)使A位置與光電門B間的距離適當(dāng)大些
D．應(yīng)使滑塊質(zhì)量遠(yuǎn)大于槽碼和力傳感器的總質(zhì)量
針對(duì)訓(xùn)練4 在探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置．力傳感器可測(cè)出輕繩中的拉力大?。?br>(1)實(shí)驗(yàn)中為探究加速度與力的關(guān)系，一定要進(jìn)行的操作是________．
A．為減小誤差，實(shí)驗(yàn)中一定要保證砂和砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量
B．用天平測(cè)出砂和砂桶的質(zhì)量
C．將帶滑輪的長(zhǎng)木板右端墊高，以補(bǔ)償阻力
D．小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時(shí)記錄力傳感器的示數(shù)
(2)在正確操作的前提下，該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中得到如圖乙所示的一條紙帶(兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒有畫出)．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器采用的是頻率為50 Hz的交流電，根據(jù)該紙帶，可求打計(jì)數(shù)點(diǎn)2時(shí)小車的速度大小v2＝________ m/s，小車的加速度為________m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)．
評(píng)價(jià)檢測(cè)·素養(yǎng)達(dá)標(biāo)——突出創(chuàng)新性 素養(yǎng)達(dá)標(biāo)
1.如圖所示是“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)裝置：
(1)如圖是實(shí)驗(yàn)時(shí)平衡摩擦力的情形，其中正確的是________(選填字母)．
(2)關(guān)于本實(shí)驗(yàn)，下列做法正確的是________．
A．在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打紙帶時(shí)，應(yīng)該先放開小車，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源
B．在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，應(yīng)該改變拉力F的大小
C．在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，為了直觀判斷兩者間的關(guān)系，應(yīng)作出a － 1m圖像
D．在探究加速度與力的關(guān)系時(shí)，作a － F圖像應(yīng)該用折線將所描的點(diǎn)依次連接
2．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，滲透了研究問題的多種科學(xué)方法：
(1)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的等效法：
________________________________________________________________________；
(2)實(shí)驗(yàn)條件設(shè)計(jì)的科學(xué)方法：
________________________________________________________________________；
(3)實(shí)驗(yàn)原理的簡(jiǎn)化：
________________________________________________________________________，
即當(dāng)小車質(zhì)量M車?m槽碼時(shí)，細(xì)繩對(duì)小車的拉力大小近似等于槽碼的重力m槽碼g；
(4)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的科學(xué)方法：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
(5)由a - M車圖像轉(zhuǎn)化為a - 1M車圖像，所用的科學(xué)方法：______________．
(以上各題均選填“理想實(shí)驗(yàn)法”“圖像法”“平衡摩擦力法”“化曲為直法”“控制變量法”或“近似法”)
3．用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置來探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系．
甲
乙
(1)為了消除摩擦力的影響，實(shí)驗(yàn)前平衡摩擦力的具體操作為：取下________，把木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高并反復(fù)調(diào)節(jié)，直到輕推小車后，小車能沿木板做________運(yùn)動(dòng)．
(2)某次實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)如表所示，根據(jù)這些數(shù)據(jù)在如圖乙所示的坐標(biāo)圖中描點(diǎn)并作出圖像，利用a - 1M圖像可得到的結(jié)論：______________________．
4．某實(shí)驗(yàn)小組用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，重物通過滑輪用細(xì)線拉著小車，在小車和重物之間接一個(gè)不計(jì)質(zhì)量的微型力傳感器，位移傳感器(發(fā)射器)隨小車一起沿水平軌道運(yùn)動(dòng)，位移傳感器(接收器)固定在軌道一端，實(shí)驗(yàn)中力傳感器的拉力為F，保持小車[包括位移傳感器(發(fā)射器)]的質(zhì)量不變，改變重物重力重復(fù)實(shí)驗(yàn)若干次，得到加速度與外力的關(guān)系．
(1)關(guān)于實(shí)驗(yàn)操作，下列說法正確的是________(填序號(hào))．
A．實(shí)驗(yàn)前應(yīng)調(diào)節(jié)滑輪高度，使滑輪和小車間的細(xì)線與木板平行
B．平衡摩擦力時(shí)，在細(xì)線的下端懸掛鉤碼，使小車在線的拉力作用下能勻速下滑
C．每次改變小車所受的拉力后都要重新平衡摩擦力
D．實(shí)驗(yàn)應(yīng)滿足重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量
(2)同學(xué)甲根據(jù)某次實(shí)驗(yàn)位移傳感器的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出小車運(yùn)動(dòng)的x - t2圖像如圖乙所示，根據(jù)圖像可知小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小為________m/s2；比較發(fā)現(xiàn)此加速度小于力傳感器拉力F與小車(包括位移傳感器(發(fā)射器)的質(zhì)量的比值)，原因可能是
________________________________________________________________________．
2．實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系
實(shí)驗(yàn)必備·自主學(xué)習(xí)
一、
1．水平木板 槽碼
2．(2)拉力不變 質(zhì)量 質(zhì)量
二、
1．天平 砝碼
2．(1)2xt2 (3)之比 x1x2
3．等于 小得多 重力
精析典例·素養(yǎng)提升
類型一
【例1】 【解析】 (1)①電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)固定在長(zhǎng)木板無滑輪的一端，且應(yīng)靠近右端；②釋放小車時(shí)，小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；③連接小車的細(xì)繩應(yīng)平行于木板，故應(yīng)調(diào)節(jié)滑輪位置使細(xì)繩平行于木板．
(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)補(bǔ)償阻力，使小車所受重力沿木板方向的分力與小車所受阻力平衡，故應(yīng)墊高長(zhǎng)木板右端以補(bǔ)償阻力．實(shí)驗(yàn)中把槽碼的重力看成與小車所受拉力大小相等，沒有考慮阻力，故必須補(bǔ)償阻力且應(yīng)排在步驟B之后．
(3)步驟D中電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在6 V電壓的蓄電池上將無法工作，必須接在8 V的交流電源上．
(4)步驟G中作a-M關(guān)系圖像，得到的是曲線，很難進(jìn)行正確的判斷，必須“化曲為直”，改作a-1M關(guān)系圖像．
【答案】 (1)①應(yīng)靠右端 ②應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 ③應(yīng)使細(xì)繩平行于木板 (2)補(bǔ)償阻力 B (3)D 6 V電壓的蓄電池 8 V的交流電源 (4)G 作a-M關(guān)系圖像 作a- 1M關(guān)系圖像
針對(duì)訓(xùn)練1 解析：(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需要交流電源，故選B.
(2)需要平衡摩擦力和其他阻力的方法是把長(zhǎng)木板右端墊高，用小車所受重力的分力來平衡摩擦力和阻力，故選A.
(3)不懸掛槽碼，輕推一下小車，若小車拖著紙帶做勻速運(yùn)動(dòng)，表明已經(jīng)消除了摩擦力和其他阻力的影響．
(4)為了保證懸掛槽碼的重力近似等于使小車做勻加速運(yùn)動(dòng)的拉力，懸掛槽碼的總質(zhì)量m與小車M之間應(yīng)滿足的條件是M?m.
答案：(1)B (2)A (3)A (4)A
針對(duì)訓(xùn)練2 解析：(1)拉小車的細(xì)線要與軌道平行，只有在砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量時(shí)，才能認(rèn)為砝碼盤和砝碼的總重力等于細(xì)線拉小車的力．(2)對(duì)初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同時(shí)，根據(jù)x＝12at2，得a1a2＝x1x2，所以能用位移來比較加速度大?。?br>答案：(1)細(xì)線與軌道平行(或水平) 遠(yuǎn)小于
(2)兩小車從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，且兩小車的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等
類型二
【例2】 【解析】 (1)掛槽碼前，為了消除摩擦力的影響，應(yīng)調(diào)節(jié)木板右側(cè)的高度，直至向左輕推小車觀察到小車做勻速運(yùn)動(dòng)(紙帶上點(diǎn)跡均勻)，摩擦力被平衡掉．(2)使?fàn)恳≤嚨募?xì)線與木板平行，這樣做的目的是可在平衡摩擦力后使細(xì)線拉力等于小車受的合力，故D正確．(3)根據(jù)描點(diǎn)法作出圖像，如圖所示．
【解析】(4)探究加速度與力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)槽碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量時(shí)，可以認(rèn)為小車受到的拉力等于槽碼重力，如果槽碼質(zhì)量太大，沒有遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量，小車受到的拉力明顯小于槽碼重力，實(shí)驗(yàn)誤差較大，a-F圖像不再是直線，而發(fā)生彎曲，變成曲線，故其原因主要是不滿足小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于所掛槽碼的質(zhì)量．
【答案】 (1)打出的點(diǎn)跡均勻
(2)D
(3)見解析圖 (4)不滿足小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于所掛槽碼的質(zhì)量
針對(duì)訓(xùn)練3 解析：(1)為了使細(xì)繩對(duì)小車?yán)等于槽碼的總重力，則需要滿足小車和小車上的槽碼總質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于槽碼的質(zhì)量，若小車和小車上的砝碼總質(zhì)量為800 g，則槽碼的質(zhì)量較為合理的是50 g，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤．
(2)AC這段位移的平均速度等于AC這段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，即B點(diǎn)的瞬時(shí)速度，故
vB＝AB+BC4T＝1.63 m/s.
由逐差法求解小車的加速度，
a＝CD+DE-AB+BC4×2T2＝1.72 m/s2.
(3)根據(jù)描點(diǎn)法作出圖像，如圖所示
(4)圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)，F(xiàn)不為零時(shí)，加速度仍為零，知實(shí)驗(yàn)前沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不夠．
答案：(1)A (2)1.63 1.72 (3)見解析圖
(4)沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不夠
類型三
【例3】 【解析】 (3)A對(duì)：實(shí)驗(yàn)前應(yīng)將氣墊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)水平．B錯(cuò)：滑塊受到的拉力可以由力傳感器測(cè)出，實(shí)驗(yàn)不需要測(cè)出槽碼和力傳感器的總質(zhì)量．C對(duì)：為減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)使A位置與光電門B間的距離適當(dāng)大些．D錯(cuò)：滑塊受到的拉力可以由力傳感器測(cè)出，不需要使滑塊質(zhì)量遠(yuǎn)大于槽碼和力傳感器的總質(zhì)量．
【答案】 (2)遮光條在A處時(shí)與光電門B的水平距離 dt (3)AC
針對(duì)訓(xùn)練4 解析：(1)本題拉力可以由力傳感器測(cè)出，不需要用天平測(cè)出砂和砂桶的質(zhì)量，也就不需要使小桶(包括砂)的質(zhì)量遠(yuǎn)小于車的總質(zhì)量，故A、B項(xiàng)錯(cuò)誤；該題是力傳感器測(cè)出的拉力，表示小車受到的合外力，故需要將帶滑輪的長(zhǎng)木板右端墊高，以補(bǔ)償阻力，故C項(xiàng)正確；小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時(shí)記錄力傳感器的示數(shù)，故D項(xiàng)正確．
(2)兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒有畫出，故周期T＝0.1 s，打計(jì)數(shù)點(diǎn)2時(shí)小車的速度大小
v2＝x132T＝3.09+5.120.2×10－2 m/s≈0.411 m/s
根據(jù)逐差法可知，小車的加速度為
a＝x6+x5+x4-x3+x2+x19T2
＝7.10+9.13+11.09-1.10+3.09+5.129×0.12×10－2 m/s2
≈2.00 m/s2
答案：(1)CD (2)0.411 2.00
評(píng)價(jià)檢測(cè)·素養(yǎng)達(dá)標(biāo)
1．解析：(1)平衡摩擦力時(shí)，小車要在無拉力的情況下進(jìn)行，不需要掛槽碼，讓小車拖著紙帶勻速下滑，故選項(xiàng)B最恰當(dāng)．(2)A錯(cuò)：使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)先接通電源再釋放小車．B錯(cuò)：本實(shí)驗(yàn)采用了控制變量法，加速度與質(zhì)量、外力有關(guān)系，所以改變一個(gè)自變量時(shí)，應(yīng)使另一個(gè)自變量不變．C對(duì)：若直接作出a - m圖像，則一定是曲線，不易確定曲線的函數(shù)關(guān)系，所以應(yīng)嘗試作出a - 1m圖像．D錯(cuò)：要用平滑的線連接所描出的點(diǎn)．
答案：(1)B (2)C
2．解析：(1)由于小車運(yùn)動(dòng)受到摩擦阻力，所以要進(jìn)行平衡摩擦力，以減小實(shí)驗(yàn)誤差，稱為平衡摩擦力法；(2)在探究加速度、力與質(zhì)量三者關(guān)系時(shí)，先保持其中一個(gè)量不變，來探究其他兩個(gè)量之間的關(guān)系，稱為控制變量法；(3)當(dāng)小車質(zhì)量M車?m槽碼時(shí)，細(xì)繩對(duì)小車的拉力大小近似等于槽碼的重力m槽碼g，稱為近似法；(4)通過圖像研究實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，稱為圖像法；(5)在作圖時(shí)，由a - M車圖像轉(zhuǎn)化為a - 1M車圖像，使圖線由曲線轉(zhuǎn)化為直線，稱為化曲為直法．
答案：(1)平衡摩擦力法 (2)控制變量法 (3)近似法
(4)圖像法 (5)化曲為直法
3．解析：(1)本實(shí)驗(yàn)要平衡小車與木板間的摩擦力和紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間的摩擦力，故平衡摩擦力的時(shí)候，小車要帶著穿過限位孔的紙帶，不能掛上槽碼．當(dāng)摩擦力恰好平衡時(shí)，輕推小車，小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)．
(2)a - 1M圖線是一條過原點(diǎn)的直線，說明在受力不變時(shí)，a與M成反比．
答案：(1)槽碼 勻速直線 (2)圖見解析 受力不變時(shí)，a與M成反比
4．解析：(1)實(shí)驗(yàn)前應(yīng)調(diào)節(jié)滑輪高度，使滑輪和小車間的細(xì)線與木板平行，故A正確．平衡摩擦力時(shí)，不用懸掛鉤碼，故B錯(cuò)誤．每次改變小車所受的拉力后不需要重新平衡摩擦力，故C錯(cuò)誤．力傳感器可以直接得到拉力的大小，所以重物的質(zhì)量沒有必要遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，故D錯(cuò)誤．(2)根據(jù)x＝12at2可知在x-t2圖像中斜率表示12a，12a＝1.0- m/s2＝2.0 m/s2，解得a＝4.0 m/s2.
此加速度小于力傳感器拉力F與小車(包括位移傳感器、發(fā)射器)的質(zhì)量的比值，原因可能是沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不夠．
答案：(1)A (2)4.0 沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不夠
科學(xué)思維
利用控制變量法，設(shè)計(jì)不同實(shí)驗(yàn)方案，利用圖像法分析論證得出結(jié)論的科學(xué)思維能力．
科學(xué)探究
用控制變量法探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系．
科學(xué)態(tài)度
與責(zé)任
在獲取和處理數(shù)據(jù)中，有嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)求證的科學(xué)精神．
實(shí)驗(yàn)操作方法
控制變量法
數(shù)據(jù)處理方法
圖像法——化曲為直
實(shí)驗(yàn)條件
①補(bǔ)償阻力；②m?M；③細(xì)線與長(zhǎng)木板平行
槽碼個(gè)數(shù)
1
2
3
4
5
F/N
0.49
0.98
1.47
1.96
2.45
a/(m·s－2)
0.92
1.68
2.32
2.88
3.32
1M/(kg－1)
4.0
3.6
2.0
1.4
1.0
a/(m·s－2)
1.2
1.1
0.6
0.4
0.3