4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系 一、单选题 1．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中所采用的科学方法是（　　） A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法 D．建立模型法 【答案】C 【详解】在“探究加速度与力、质量的关系”实验中所采用的科学方法是控制变量法。 故选 C。 2．在用实验探究加速度和力、质量的关系时，下列关于实验的思路和数据分析，不正确的是（　　） A．实验的基本思想是：保持物体的质量不变，测量物体在不同力作用下的加速度，分析加速度与力 的关系 B．实验的基本思想是：保持物体所受力相同，测量质量不同的物体在该力作用下的加速度，分析加 速度与质量的关系 C．在处理实验数据中，以 a 为纵坐标，F 为横坐标，根据数据在坐标系中描点，若这些点在一条过原 点的直线上，说明 a 与 F 成正比 D．在处理实验数据时，以 a 为纵坐标，m 为横坐标，根据数据在坐标系中描点，若这些点在一条过原 点的直线上，说明 a 与 m 成正比 【答案】D 【详解】AB．本实验研究加速度与质量、力之间的关系，所以采用的方法是控制变量法，保持物体的质量 不变，测量物体在不同力作用下的加速度，分析加速度与力的关系，保持物体所受力相同，测量质量不同 的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系，故 AB 正确； C．探究加速度与力的关系时，作 a-F 图象应该将点拟合成一条倾斜的直线，则 a 与 F 成正比，故 C 正确； D．探究加速度与质量的关系时，作 a- 1 1 图象，图象是一条过原点的直线，则 a 与 成正比，故 D 错误。 M M 本题选错误的，故选 D。 3．用如图所示的装置探究加速度与力的关系时，补偿阻力后，用槽码的重力代替细线的拉力，通过分 析可知，这种代替是有误差的。若槽码的质量 m 与小车质量 M 满足 M=10m，槽码牵引小车加速运动 时，细线的拉力大小与槽码重力差值的绝对值为（重力加速度为 g）（　　） 1 mg B． 11 1 mg A． 10 1 Mg C． 10 1 Mg D． 11 【答案】B 【详解】对整体 mg  ( M  m) a 对小车 T  Ma 解得 T  Mmg 10  mg M  m 11 则 T  mg  4． 1 mg 故选 B。 11 如图（甲）所示为某同学研究物体加速度与力和质量关系的实验装置示意图，图（乙）是该装 置的俯视图。两个相同的小车，放在水平桌面上，前端各系一条轻细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂 一个小盘，盘里可放砝码。两个小车通过细绳用黑板擦固定，抬起黑板擦，小盘和砝码牵引小车同时 开始做匀加速直线运动，按下黑板擦，两小车同时停止运动。实验中平衡摩擦力后，可以通过在小盘 中增减砝码来改变小车所受的合力，也可以通过增减小车中的砝码来改变小车的总质量。该同学记录 的实验数据如下表所示，则下列说法中不正确的是（　　） 实 小车 1 小车 2 小车 1 小车 2 小车 1 小车 2 总质量 总质量 受合力 受合力 位移 位移 m1/g m2/g F1/N F2/N x1/cm x2/cm 1 500 500 0.10 0.20 20.1 39.8 2 500 500 0.10 0.30 15.2 44.5 3 500 500 0.20 0.30 19.8 30.8 验 次 数 4 250 500 0.10 0.10 39.7 20.0 5 300 400 0.10 0.10 20.3 15.1 6 300 500 0.10 0.10 30.0 18.0 A．研究小车的加速度与合外力的关系可以利用第 1、2、3 三次实验数据 B．研究小车的加速度与小车总质量的关系可以利用第 2、3、6 三次实验数据 C．同时释放后两小车均做匀加速直线运动 D．可以通过比较两个小车的位移来比较两个小车加速度大小 【答案】B 【详解】A．研究小车的加速度与合外力的关系必须使小车的质量不变，符合条件的是实验 1、2、3 次， 故 A 正确； B．研究小车的加速度与小车总质量的关系必须使拉力相同，符合条件的是实验田 4、5、6 次，故 B 错误； C．同时释放后两小车的合外力都不改变，所以同时释放后两小车均做匀加速直线运动，C 正确； D．由于两个小车运动的时间相等，根据运动学公式 1 x  at 2 2 可知，可以通过比较两个小车的位移来比较两个小车加速度大小，D 正确。故选 B。 二、多选题 5．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，下列做法正确的是（　　） A．在用打点计时器打纸带时，应该先接通打点计时器的电源，再放开小车 B．在探究加速度与质量的关系时，应该改变拉力 F 的大小 C．在探究加速度与质量的关系时，为了直观判断两者间的关系，应作出 a  1 图象 m D．在探究加速度与力的关系时，作 a－F 图象应该用折线将所描的点依次连接 【答案】AC 【详解】A．实验时应先接通电源，然后再放开小车，故 A 正确； B．在探究加速度与质量的关系时，应该保持小车的拉力 F 不变，改变小车的质量，故 B 错误； C．直观的反映两个量之间的关系，可以通过作图来解决。但是只有作出一条直线，才可以直观的反映两 个变量之间的关系。在探究加速度 a 与质量 m 的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出 a  1 图象， m 故 C 正确； D．在探究加速度与力的关系时，作 a－F 图象应该用平滑的直线将所描的点依次连接，故 D 错误。 故选 AC。 6．如图所示是某同学利用教材提供的方案进行“探究加速度与力、质量的关系”实验，该同学在接通电 源进行实验之前，将实验器材组装成如图所示的装置。有的同学指出了实验时的几个错误，其说法正 确的有_____________。 A．该实验前没有平衡摩擦力 B．拉小车的细线应平行桌面 C．实验电源应为交流电电源 D．释放小车前打点计时器应向左移动以靠近小车 【答案】ABC 【详解】A． 木板水平放置，该实验前没有平衡摩擦力，故 A 正确； B． 如果细线不保持水平，那么小车的合力就不等于绳子的拉力。小车的合力就不能正确测量，故 B 正确； C． 电火花和电磁计时器都使用交流电源，故 C 正确； D． 小车应靠近打点计时器且打点计时器应距左端较远，这样便于小车运动一段过程，从而能准确测量小 车的加速度，减小误差，故 D 错误。故选 ABC。 7．在利用打点计时器“探究加速度与力、质量关系”的实验中，以下做法正确的是 A．平衡摩擦力时，应将重物用细绳通过定滑轮系在小车上 B．平衡摩擦力时，小车后面的纸带必须连好，因为运动过程中纸带也要受到阻力 C．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力 D．实验时，先放开小车，后接通电源 【答案】BC 【详解】平衡摩擦力时研究对象是小车，是让小车所受的滑动摩擦力等于小车所受重力沿斜面的分量，故 平衡摩擦力时，不能将重物用细线通过定滑轮系在小车上，故 A 错误；平衡摩擦力时研究对象是小车，是 让小车所受的滑动摩擦力等于小车所受重力沿斜面的分量，故平衡摩擦力时，应将纸带连接在小车上并穿 过打点计时器，以平衡由于纸带与打点计时器之间的摩擦而产生的摩擦阻力，故 B 正确；每次改变小车的 质量时，小车的重力沿斜面向下的分量等于小车所受的滑动摩擦力，即 mgsin   mgcos ，故不需要重新 平衡摩擦力，故 C 正确；实验时，应先接通电源待打点稳定后再释放小车，这样可以充分利用纸带，故 D 错误。故选 BC。 8．在“探究加速度与力，质量的关系”的演示实验中，用总质量分别为 M1 和 M2 的托盘及砝码拉动质量 相同的小车，托盘及砝码质量远远小于小车质量，俯视图如图所示．车中所放砝码的质量分别为 ml，m2，打开夹子后经过相同的时间两车的位移分别为 xl，x2，则在实验误差允许的范围内，已平衡摩 擦力，有 ( ) A．当 ml=m2，M1= 2M2 时，xl=2x2 B．当 ml=m2，M1= 2M2 时，x2=2xl C．当 M1=M2，ml=2m2 时，xl=2x2 D．当 M1=M2，ml=2m2 时，x2=2xl 【答案】AD 1 【详解】当 m1=m2，M1=2M2，即 F1=2F2 时，由 F=ma 可知，a1=2a2，由 x= 2 at2 可得：x1=2x2，故 A 正确， 1 1 B 错误；当 m1=2m2，M1=M2，即 F1=F2 时，a1= 2 a2，由 x= 2 at2 可得：x2=2x1，故 C 错误，D 正确；故选 AD. 三、实验题 9．如图甲所示为某同学在做“探究加速度与力、质量的关系”实验的操作示意图，其中有几处还需要改 进的地方，请你找出两处并分别写出： ①______________________________； ②______________________________。 该同学改正实验装置后顺利完成了实验。如图乙所示是某次实验中得到的一条纸带，其中 A、 B、 C、 D、 E 是计数点（交变电源频率为 50Hz，纸带上每打 5 个点取一个计数点），其中 L1=3.07cm、L2=12.38cm、L3=27.89cm、L4=49.62cm。则打 D 点时小车的速度为__________m/s，小车的 加速度是__________m/s2。（计算结果均保留三位有效数字） 【答案】打点计时器应该接交流电源 要适当使长木板的右端垫高平衡摩擦力 1.86 6.22 【详解】使小车前段的细线与长木板平行，使小车运动过程中所受的拉力始终等于绳子的拉力，打点计时 器应该接交流电源；应适当倾斜木板平衡摩擦力； 每打 5 个点取一个计数点，所以相邻的计数点间的时间间隔 T=0.1s， 小车通过 D 点的速度 vD  L4  L2 0.4962  0.1238  m/s �1.86m/s 2T 0.2 根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2，结合逐差法可以求出加速度的大小 a LCE  LAC (49.62  12.38  12.38) �10 2  m/s 2 �6.22m/s 2 4T 2 4 �0.12 10．某实验小组利用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系。 （1）如图甲、乙所示为实验室常用的两种计时器，其中甲装置用的电源是___________； A．交流 220V B．直流 220V C．直流 8V D．交流 8V （2）下列做法正确的是___________（填字母代号）。 A．调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木