4.3实验：探究加速度与力、质量的关系
满分：48
班级：________ 姓名：________ 成绩：________
一、实验题（组）（共6小题,共48分）
某兴趣小组设计了一个“探究加速度与力的关系”的实验。实验装置如图1所示，其中砝码和托盘的总质量均远小于小车质量M。
（12分）
(1) 本实验，除了图1中所列器材外，还需要的测量工具有 _______。（2分）
A.秒表 B.天平 C.刻度尺
(2) 关于实验操作，以下做法正确的是 _______。（2分）
A.平衡阻力时，应连好小车后面的纸带
B.平衡阻力时，应将挂着装有砝码的托盘的细绳跨过定滑轮系在小车上
C.实验时，应通过调整定滑轮，使细线和长木板上表面平行
D.实验时，应先放开小车，后接通电源
(3) 实验得到如图2所示的一条纸带，相邻两个计数点间还有四个点迹未画出。已知打点计时器打点周期为0.02s,则此次实验中小车运动的加速度的测量值a= _______m/s2。（结果保留两位有效数字）（2分）
(4) 该小组同学保持小车质量M不变，根据测量数据作出了小车加速度a随所受拉力F的变化的a-F图线，如图3所示。据此图线，可以得到的结论是：在实验误差允许范围内，_______。（3分）
(5) 在上述实验中，托盘质量为m0，盘中砝码质量为m,若某同学在处理数据过程中没有考虑托盘质量，请在图3中大致画出他所作的a-F图线，并写出他所作图线斜率的表达式 _______。（3分）
某实验小组为探究小车质量M一定时，小车的加速度a与所受合外力F的关系，设计并采用了如图甲所示的方案。其实验操作步骤如下：
a、按照实验装置图安装好实验装置；
b、挂上砝码盘和砝码，调节木板的倾角，使质量为M的小车能拖着纸带沿木板匀速下滑；
c、取下砝码盘和砝码，测出其总质量为m,再让小车拖着纸带沿木板加速下滑，打出一条纸带，由纸带求得小车加速度a；
d、改变砝码盘中砝码的个数，重复步骤b和c,多次测量，求得小车在不同合外力F作用下的加速度a,作出a-F图像。
（8分）
(1) 该实验方案 _______满足条件M m（选填“需要”或“不需要”）；重力加速度为g,则小车加速下滑时受到的合外力F _______mg（选填“＞”、“=”或“＜”）。（2分）
(2) 已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz。图乙是实验中打出的一段纸带，在打出的点中，从A点开始每5个打点间隔取1个计数点，分别记为A、B、C、D、E，相邻计数点间的距离已在图中标出。打点计时器打下计数点C时，小车的瞬时速度v= _______m/s,小车的加速度a= _______m/s2。（结果均保留两位有效数字）（2分）
(3) 若实验操作规范，随着托盘内的砝码数增大，作出的a-F图像正确的是 _______。
（2分）
(4) 图丙为小车质量一定时，根据实验数据描绘的小车加速度a的倒数与砝码盘和砝码的总质量m的倒数之间的实验关系图像。若牛顿第二定律成立，则小车的质量M= _______kg。（g取9.8m/s2）（结果保留2位有效数字）（2分）
某同学用如图（a）所示的装置做“探究加速度与合外力的关系”的实验。已知小车和力传感器的总质量为M，砂子和砂桶的总质量为m。
（6分）
(1) 实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，需要补偿阻力，请写出具体的操作步骤：_______。（2分）
(2) 该实验 _______（填“需要”或“不需要”）M远大于m。（2分）
(3) 打点计时器使用的是频率为50Hz的交流电源，打出的纸带如图（b）所示，A、B、C、D、E是纸带上的五个计数点。小车下滑的加速度为 _______m/s2（结果保留2位有效数字）。（2分）
某同学探究“小车的加速度与力的关系”的实验装置如图所示，轨道上的B点固定一光电门，将连接小车的细线跨过滑轮系住钩码，平衡摩擦力后在A点由静止释放小车，测出小车上的挡光片通过光电门的时间t。
（6分）
(1) 在该实验中，下列说法正确的是 _______。（2分）
A.要用天平称量小车的质量
B.每次改变钩码的个数，都需要测量钩码的总质量
C.调节滑轮的高度，使细线与轨道平行
D.A、B之间的距离尽可能小些
(2) 若挡光片的宽度为d,挡光片与光电门的距离为L，d L。则小车通过光电门时的速度大小为 _______，加速度大小为 _______。（均用题中所给物理量的符号表示）（4分）
利用打点计时器和小车探究加速度与力、质量的关系，实验装置如图甲所示。实验中共准备了5个相同的质量为0.05kg的钩码。
（6分）
(1) 下列是关于该实验的部分操作，其中正确的是 _______。（2分）
A.实验中应当先接通电源，再释放小车
B.连接钩码和小车的细线应与长木板保持平行
C.平衡摩擦力时，不应将钩码挂在定滑轮左侧细线上
D.平衡摩擦力后，若改变小车质量需要重新平衡摩擦力
(2) 在保持小车及车中的钩码质量m一定，探究加速度a与所受合外力F的关系时，由于平衡摩擦力时操作不当，得到的a-F关系图像如图乙所示。其原因是 _______。（2分）
(3) 某同学在没有天平的情况下，利用如图甲所示的装置测量小车的质量。实验步骤如下：
①将5个钩码全部放入小车中，在长木板右下方垫上适当厚度的小物块，使小车（和钩码）可以在长木板上匀速下滑。
②将一个钩码从小车内取出并挂在定滑轮左端细线上，其余钩码仍留在小车内，释放小车，计算小车的加速度a。
③每次都从小车内取出一个钩码，并挂在细线左端的钩码上，释放小车，计算小车的加速度a将结果填入表格。并得到如图丙所示的a-n图像。
轻绳左侧钩码数量 1 2 3 4 5
m/（m=n-2） 0.70 1.39 2.08 2.79 3.47
④利用a-n图像可求得小车（空载）的质量为 _______kg。（g取9.8m/s2）（2分）
某实验小组的同学在“探究加速度与力和质量关系”实验中，使用了如图1所示的实验装置。
（10分）
(1) 实验中，为了可以将细线对小车的拉力看成是小车所受的合外力，某同学用小木块将长木板无滑轮的一端垫高，把装有纸带的小车放在木板上，在 _______（选填“挂”或“不挂”）盘和砝码并且计时器 _______（选填“接通电源”或“不接通电源”）的情况下，轻推一下小车，若小车拖着纸带做匀速运动，表明已经平衡摩擦力。（2分）
(2) 将小车的质量记为M，砝码和盘的总质量记为m,重力加速度为g。甲同学在平衡摩擦后，为探究加速度与力的关系，需要选取合适的M和m,以下最合理的一组是 _______。（2分）
A.M=20g,m分别为10g、15g、20g、25g、30g、35g
B.M=200g,m分别为20g、30g、40g、50g、60g、70g
C.M=600g,m分别为5g、10g、15g、20g、25g、30g
D.M=600g,m分别为20g、30g、40g、50g、60g、70g
(3) 图2是某次实验中得到的一条纸带，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出。已知打点计时器的打点周期为0.02s,则小车的加速度a= _______m/s2（结果保留2位有效数字）。（2分）
(4) 在探究加速度与力的关系时，乙同学根据实验数据作出的a-F图像如图3所示。发现该图线不通过坐标原点且BC段明显偏离直线，分析其产生的原因，下列说法中正确的是 _______。（2分）
A.图线不通过坐标原点可能是因为平衡摩擦力不足
B.图线不通过坐标原点可能是因为平衡摩擦力过度
C.图线BC段弯曲是因为未保证砝码和盘的总质量远小于小车质量
D.根据BC段弯曲曲线可知，若逐渐增盘和砝码总质量，小车的加速度将逐渐增大到无穷大
(5) 另一位同学在实验中得到了图中的曲线OQ，于是他利用最初的几组数据拟合了一条直线OP，如图所示，与纵轴平行的直线和这两条图线以及横轴的交点分别为Q、P、N。此时，小车质量为M，盘和砝码的总质量为m,他猜想：，请分析论证该同学的猜想是否正确。（2分）
第2页
第2页4.3实验：探究加速度与力、质量的关系
满分：48
班级：
姓名：
考号：
一、实验题（组）（共6小题，共48分）
1.某兴趣小组设计了一个“探究加速度与力的关系”的实验。实验装置如图1所示，其中砝码和托盘的
总质量均远小于小车质量M。
a/(m's-
0.
长木板小车纸带
打点计时器
定滑轮
(12分)
砝码
0.2
托盘
图1
B
O
E
6.19
单位cm
6.70
7.21
7.72
0
0.1
0.2
0.3
F/N
图2
图3
(1)本实验，除了图1中所列器材外，还需要的测量工具有
(2分)
A.秒表
B.天平
C.刻度尺
正确答案：BC
答案解析：器材中有打点计时器可以计时，所以不需要秒表，但需要测出小车的质量和打出的纸带上计
数点之间的距离，所以还需要刻度尺和天平，故BC正确，A错误。
故选：BC
(2)关于实验操作，以下做法正确的是
(2分)
A.平衡阻力时，应连好小车后面的纸带
B.平衡阻力时，应将挂着装有砝码的托盘的细绳跨过定滑轮系在小车上
C.实验时，应通过调整定滑轮，使细线和长木板上表面平行
D.实验时，应先放开小车，后接通电源
正确答案：AC
答案解析：AB、在平衡阻力时，需要取下砝码和托盘，让纸带穿过打点计时器的限位孔，让小车带着纸
带匀速运动，故A正确，B错误；
C、要保证小车在运动过程中，所受细线的拉力不变，所以应通过调整定滑轮，使细线和长木板上表面平
行，故C正确：
D、为了充分利用纸带，在实验时，需要先接通电源，待打点稳定后再释放小车，故D错误：
故选：AC。
(3)实验得到如图2所示的一条纸带，相邻两个计数点间还有四个点迹未画出。已知打点计时器打
点周期为0.02s,则此次实验中小车运动的加速度的测量值a
m/s2。(结果保留两位有效
数字)(2分)
正确答案：
0.51:
答案解析：相邻两个计数点之间的时间间隔为t=5×0.02s=0.1s,小车的加速度为a=
CE-AC-7.21+7.72-6.19-6.70×0.01m/32=0.51m52
(2t)2
(2×0.1)2
(4)该小组同学保持小车质量M不变，根据测量数据作出了小车加速度a随所受拉力F的变化的a-F
图线，如图3所示。据此图线，可以得到的结论是：在实验误差允许范围内，
。(3分)
正确答案：小车质量不变时，小车的加速度与合外力成正比：
答案解析：因为做出的F图像是一条经过原点的倾斜直线，所以结论应该是：小车质量不变时，小车
的加速度与合外力成正比
(⑤)在上述实验中，托盘质量为mo,盘中砝码质量为m,若某同学在处理数据过程中没有考虑托盘质
量，请在图3中大致画出他所作的aF图线，并写出他所作图线斜率的表达式
。(3分)
正确答案：
图像见解析：立：
答案解析：见下图
a/(m's-2)
0.2
0
0.1
0.2
0.3F/N
对小车根据牛顿第二定律有F+mog-Ma,整理有a=立F+
所以图像的斜率k=1
2.某实验小组为探究小车质量M一定时，小车的加速度与所受合外力F的关系，设计并采用了如图甲所
示的方案。其实验操作步骤如下：
a、按照实验装置图安装好实验装置：
b、挂上砝码盘和砝码，调节木板的倾角，使质量为M的小车能拖着纸带沿木板匀速下滑：
C、取下砝码盘和砝码，测出其总质量为m,再让小车拖着纸带沿木板加速下滑，打出一条纸带，由纸带求
得小车加速度a:
d、改变砝码盘中砝码的个数，重复步骤b和c,多次测量，求得小车在不同合外力F作用下的加速度，作出
a-F图像。4.3实验：探究加速度与力、质量的关系
满分：48
班级：
姓名：
考号：
一、实验题（组）（共6小题，共48分）
1.某兴趣小组设计了一个“探究加速度与力的关系”的实验。实验装置如图1所示，其中砝码和托盘的
总质量均远小于小车质量M。
a/(m's-
0.
长木板小车纸带
打点计时器
定滑轮
(12分)
砝码
0.2
托盘
图1
B
O
E
6.19
单位cm
6.70
7.21
7.72
0
0.1
0.2
0.3F/N
图2
图3
(1)本实验，除了图1中所列器材外，还需要的测量工具有
(2分)
A.秒表
B.天平
C.刻度尺
(2)关于实验操作，以下做法正确的是
(2分)
A.平衡阻力时，应连好小车后面的纸带
B.平衡阻力时，应将挂着装有砝码的托盘的细绳跨过定滑轮系在小车上
C.实验时，应通过调整定滑轮，使细线和长木板上表面平行
D.实验时，应先放开小车，后接通电源
(3)实验得到如图2所示的一条纸带，相邻两个计数点间还有四个点迹未画出。已知打点计时器打
点周期为0.02s,则此次实验中小车运动的加速度的测量值a=
m/s2。(结果保留两位有效
数字)(2分)
(4)该小组同学保持小车质量M不变，根据测量数据作出了小车加速度a随所受拉力F的变化的a-F
图线，如图3所示。据此图线，可以得到的结论是：在实验误差允许范围内，
。(3分)
(⑤)在上述实验中，托盘质量为mo,盘中砝码质量为m,若某同学在处理数据过程中没有考虑托盘质
量，请在图3中大致画出他所作的aF图线，并写出他所作图线斜率的表达式。(3分)
2.某实验小组为探究小车质量M一定时，小车的加速度与所受合外力F的关系，设计并采用了如图甲所
示的方案。其实验操作步骤如下：
a、按照实验装置图安装好实验装置：
b、挂上砝码盘和砝码，调节木板的倾角，使质量为M的小车能拖着纸带沿木板匀速下滑；
、取下砝码盘和砝码，测出其总质量为m,再让小车拖着纸带沿木板加速下滑，打出一条纸带，由纸带求
得小车加速度a:
d、改变砝码盘中砝码的个数，重复步骤b和c,多次测量，求得小车在不同合外力F作用下的加速度a,作出
a-F图像.
+a/s2m-)
打点计时器
1.8
0.9
0
纸带
50
100
m/kg
(8分)
丙
B
D
单位：cm
2.50
7.50
12.51
17.50
乙
(1)该实验方案
满足条件M≥m(选填“需要”或“不需要”)；重力加速度为g,则小车
加速下滑时受到的合外力F
mg(选填“>”、“=”或“<”)。(2分)
(2)已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz。图乙是实验中打出的一段纸带，在打出的点中，
从A点开始每5个打点间隔取1个计数点，分别记为A、B、C、D、E,相邻计数点间的距离已在图中
标出。打点计时器打下计数点C时，小车的瞬时速度=
m/s,小车的加速度a=
m/s2
。(结果均保留两位有效数字)(2分)
(3)若实验操作规范，随着托盘内的砝码数增大，作出的-F图像正确的是
(2分)
(4)图丙为小车质量一定时，根据实验数据描绘的小车加速度的倒数与砝码盘和砝码的总质量m
的倒数之间的实验关系图像。若牛顿第二定律成立，则小车的质量M
kg。(g取9.8m/s2
)(结果保留2位有效数字)(2分)
3.某同学用如图()所示的装置做“探究加速度与合外力的关系”的实验。已知小车和力传感器的总
质量为M,砂子和砂桶的总质量为m。
力传感器打点计时器
A
(6分)
砂、砂桶
7.61
8.23
8.85
9.47
(单位：cm)
图(a)
图(b)
(1)实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，需要补偿阻力，请写出具体的操
