探究加速度与物体质量、物体受力的关系

探究加速度与物体质量、物体受力的关系实验原理:实验目的:验证牛顿第二定律。1．如图所示装置，保持小车质量M不变，改变小桶内砂的质量m，从而改变细线对小车的牵引力F(当mM时，F=mg近似成立)，测出小车的对应加速度a,由多组a、F数据作出加速度和力的关系a-F图线，验证加速度是否与外力成正比。mM打点计时器纸带2．保持小桶和砂的质量不变，在小车上加减砝码,改变小车的质量M，测出小车的对应加速度a,由多组a、M数据作出加速度和质量倒数的关系a-M-1图线,验证加速度是否与质量成反比。实验器材:小车，砝码，小桶，砂,细线，附有定滑轮的长木板,垫块，打点计时器，低压交流电源,导线两根,纸带,托盘天平及砝码，米尺。实验步骤:1．用调整好的天平测出小车和小桶的质量M和m，把数据记录下来。2．按如图装置把实验器材安装好，只是不把挂小桶用的细线系在小车上，即不给小车加牵引力。3．平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上垫块，反复移动垫块的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态（可以从纸带上打的点是否均匀来判断）。4．在小车上加放砝码，小桶里放入适量的砂，把砝码和砂的质量M'和m'记录下来。把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶,接通电源,放开小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,取下纸带,在纸带上写上编号.5．保持小车的质量不变，改变砂的质量（要用天平称量），按步骤4再做5次实验。6．算出每条纸带对应的加速度的值。7．用纵坐标表示加速度a，横坐标表示作用力F，即砂和桶的总重力(m+m')g，根据实验结果在坐标平面上描出相应的点，作图线。若图线为一条过原点的直线，就证明了研究对象质量不变时其加速度与它所受作用力成正比。8．保持砂和小桶的质量不变，在小车上加放砝码，重复上面的实验，并做好记录，求出相应的加速度,用纵坐标表示加速度a，横坐标表示小车和车内砝码总质量的倒数,在坐标平面上根据实验结果描出相应的点并作图线，若图线为一条过原点的直线,就证明了研究对象所受作用力不变时其加速度与它的质量成反比。MM1注意事项:1．砂和小桶的总质量不要超过小车和砝码的总质量的1/10，为什么？2．在平衡摩擦力时，不要悬挂小桶，但小车应连着纸带且接通电源。用手给小车一个初速度，如果在纸带上打出的点的间隔是均匀的，表明小车受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡。3．作图时应该使所作的直线通过尽可能多的点,不在直线上的点也要尽可能对称地分布在直线的两侧，但如遇个别特别偏离的点可舍去。1.盐城市第二次调研考试10(3)10（3）探究小车加速度与外力、质量关系的实验装置如图丁所示。①把带有滑轮的长木板左端垫高，在没有牵引的情况下让小车拖着纸带以一定的初速度沿木板运动，打点计时器在纸带打出一行小点，如果，就说明摩擦力和小车重力沿木板向下的分力平衡。②某同学平衡摩擦力后，控制砂和砂筒质量不变，研究小车加速度与其质量的关系，得到了如图戊所示的a-1/m图像，图像末端不是直线的原因是。小车质量不是远大于砂和砂筒的总质量点迹分布均匀图丁01.02.03.04.02.04.06.0图戊a/m∙s-2/kg-1m12.广东省实验中学第二次月考34(2)（2）（12分）为了研究物体拉力与加速度的关系,可以按以下方案进行实验：两个小车Ⅰ、Ⅱ放在光滑的水平面上,绳的一端跨过定滑轮各挂一个盘,盘里分别放着数目不等的砝码,使两个小车在水平拉力F作用下做加速运动,F的大小和小车的质量可以通过增减砝码来改变,车的后端分别连有纸带,通过打点计时器来记录小车的位移情况，如果两车在同一次实验中运动的时间都相同。①在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使;在实验时,为减小系统误差,应使。②本实验可通过比较两小车的位移来比较小车加速度的大小,能这样比较是因为.盘与砝码的总质量远小于小车的质量细线与轨道平行开始加速相同的时间,根据s=at2/2可得,s与a成正比.两小车都从静止车Ⅰ从图中A点运动到B点,表中空格处的测量结果应是.通过分析可知表中第次实验数据存在错误,应舍弃。0cm122324BA实验次数小车拉力F/N位移S/cm1Ⅰ0.1Ⅱ0.246.512Ⅰ0.229.04Ⅱ0.343.633Ⅰ0.341.16Ⅱ0.444.804Ⅰ0.436.43Ⅱ0.545.56③在验证a与F时获得数据如表,在第1次实验中小由于第三组数据中拉力跟位移的比值不相同23.35cm33.广东省六校第二次联考1111.（8分）用如图装置研究加速度和力的关系。（1）在该实验中必须采用控制变量法,应保持_______________不变，用钩码所受的重力作为________________，从打出的纸带计算小车的加速度。（2）改变所挂钩码的数量，多次重复测量。在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线（如图所示）。①分析此图线的OA段可得出的实验结论是：____________________________________________________________。在质量不变的条件下，小车的加速度与合外力成正比小车所受合外力小车的总质量打点计时器小车纸带钩码轨道Oa/m∙s-2F/NAB②（单选题）此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是（）A．小车与轨道之间存在摩擦B．导轨保持了水平状态C．所挂钩码的总质量太大D．所用小车的质量太大COa/m∙s-2F/NAB4.安徽宿州市第二次模考21(Ⅰ)21．实验题（Ⅰ）（6分）某同学设计了一个探究物体质量一定时加速度a与物体所受合力F的关系实验.如图(a)为实验装置简图，实验中，小车运动加速度a可用纸带上点求得，小车的合外力F可以用砂和砂桶总重量来代替。若保持小车的质量不变，改变保持砂和砂桶质量m，分别得到小车加速度a与沙桶和沙子质量m数据如下表：（重力加速度g=10m/s2）图（a）水平实验台滑轮小沙桶小车细线打点计时器纸带长木板（1）根据上表数据，为直观反映小车加速度a与小车合外力F的关系，请按照图(b)方格坐标纸中所选择的单位，描点作图。次数12345678小车的加速度a(m.s-2)0.100.200.380.500.600.650.800.90沙桶和沙子质量m(g)8.012.016.024.028.034.036.040.0如图所示(2)写出一条上面对提高本实验结果准确程度有益的建议：_________________________实验前要先平衡摩擦力a(m/s2)0图（b）12340.50.60.70.80.91.00.40.30.20.1F(×10-1N)5.高考江苏卷1111.（10分）为了探究受到空气阻力时，物体运动速度随时间的变化规律，某同学采用了“加速度与物体质量、物体受力关系”的实验装置（如图所示）。实验时，平衡小车与木板之间的摩擦力后，在小车上安装一薄板，以增大空气对小车运动的阻力.（1）往砝码盘中加入一小砝码，在释放小车（选填“之前”或“之后”）接通打点计时器的电源，在纸带上打出一系列的点.打点计时器小车砝码薄板之前（2）从纸带上选取若干计数点进行测量,得出各计数点的时间t与速度v的数据如下表：时间t/s00.501.001.502.002.50速度v/(m·s-1)0.120.190.230.260.280.29请根据实验数据作出小车的v-t图象.(3)通过对实验结果的分析,该同学认为：随着运动速度的增加,小车所受的空气阻力将变大。你是否同意他的观点?请根据v-t图象简要阐述理由.（3）同意。在v-t图象中,速度越大时,加速度越小,小车受到的合力越小,则小车受空气阻力越大。（2）图象见右图解答：v/m∙s-10.501.01.52.02.53.0t/s0.100.050.200.150.300.256.巢湖市示范高中上学期四校联考卷1111．光电计时器是一种研究物体运动情况的常见仪器．当有物体从光电门通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间．现利用如图甲所示装置探究物体的加速度与合外力、质量关系,其NQ是水平桌面，PQ是一端带有滑轮的长木板，1、2是固定在木板上的两个光电门（与之连接的两个光电计时器没有画出）．小车上固定着用于挡光的窄片K，测得其宽度为d，让小车从木板的顶端滑下，光电门各自连接的计时器显示窄片K的挡光时间分别为t1和t2．甲QN12PK（1）该实验中，在改变小车的质量M或沙桶的总质量m时，保持Mm，这样做的目的是；（2）为了计算出小车的加速度，除了测量d、t1和t2之外，还需要测量，若上述测量量用x表示，则用这些物理量计算加速度的表达式为a=；或“小车由光电门1运动至光电门2所用时间”小车所受合外力大小等于(或约等于)mg2221222122txt)tt(d2121txt)tt(d或两光电门之间的距离（3）某位同学经过测量、计算得到如下表数据,请在图乙中作出小车加速度与所受合外力的关系图像．组别1234567M/kg0.580.580.580.580.580.580.58F/N0.100.150.200.250.300.350.40a/m·s-20.130.170.260.340.430.510.59（4）由图象可以看出，该实验存在着较大的误差，产生误差的主要原因是：．答：如右图木板倾角偏小（或“末完全平衡摩擦力”）0.60.50.40.30.20.10.10.20.30.40.5a/ms-2F/N07.北京崇文区期末统一练习1212．（7分）（1）一条纸带与做匀加速直线运动的小车相连，通过打点计时器打下一系列点，从打下的点中选取若干计数点，如图中A、B、C、D、E所示，纸带上相邻的两个计数点之间有四个点未画出。现测出AB=2.20cm，AC=6.40cm，AD=12.58cm，AE=20.80cm,已知打点计时器电源频率为50Hz。回答下列问题:①打D点时，小车的速度大小为_____m/s；②小车运动的加速度大小为_______m/s2。（①②均保留两位有效数字）ABCDE2.00.72（2）在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”活动中，某小组设计了如图所示的实验装置。图中上下两层水平轨道表面光滑，两小车前端系上细线，细线跨过滑轮并挂上砝码盘，两小车尾部细线连到控制装置上，实验时通过控制装置使两小车同时开始运动，然后同时停止。本探究实验是通过比较两小车的位移来比较小车加速度的大小。能进行这样的比较，是因为：控制装置小车Ⅰ小车Ⅱ砝码盘和砝码细线滑轮____________________________________________________________________________________________________________。解：s1015.fT（1）①m/s720m/s10206400208002....TxvCED由纸带可知Δx=0.020m，则a=2.0m/s2（2）根据匀变速运动规律可知，221atxt相同，x∝a②由Δx=aT2计算，8.北京市崇文区二模21(3)21（3）“探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系”实验。①图a所示为实验装置图。图b为某次实验得到的一段纸带，计数点A、B、C、D、E间的时间间隔为0.1s，根据纸带可求出小车的加速度大小为m/s2。（结果保留两位有效数字）1.9砂桶图a电源插头电火花计时器纸带小车图b单位：（cm）纸带运动方向vABCDE3.205.107.008.90②保持小车质量不变，改变砂和砂桶质量，进行多次测量。根据实验数据做出了加速度a随拉力F的变化图线，如图c所示。图中直线没有通过原点，其主要原因是。a/m∙s-200.200.400.600.80F/N0.201.000.400.600.80图c实验前未平衡摩擦力（或平衡摩擦力不充分）③保持砂和砂桶质量不变，改变小车中砝码质量,进行多次测量，分别得到小车加速度a与质量m及对应的1/m的数据如表中所示：1kg1/m实验次数12345678小车加速度a/m·s-21.901.721.491.251.000