这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册第2个实验, 为探究加速度与力、质量的关系的课时作业, 它包含人教版高中物理必修一同步讲与练42实验探究加速度与力质量的关系, 有原卷版的文件, 还有解析版的文件等2份试卷配套教学资源, 其中试卷一共有27页, 欢迎大家使用这份教学资源且欢迎大家使用它。
2.能够完成实验的操作, 能够完成测量过程, 能够通过控制变量法对数据进行图像处理, 能够体验如何去平衡摩擦力, 能够体验减小系统误差的操作方法, 这种系统误差存在于钩码所受重力不等于小车所受拉力等情况之中。
1．实验原理
(1)保持质量不变，探究加速度跟合外力的关系．
(2)保持合外力不变，探究加速度与质量的关系．
(3)制作出a减去F的图象, 制作出a减去m分之一的图象, 判定它们之间的关系。
2．实验器材
一个带有定滑轮的长木板, 一块垫木, 一个打点计时器, 一个低压交流电源, 两根导线, 一条纸带, 一把米尺, 一辆小车, 几个砝码, 一个小盘, 一段细绳, 以及一台天平。
3．实验步骤
(1)测量：用天平测量小盘和砝码的质量m′和小车的质量m.
(2)装置装备时这样操作, 依据实验原理图图示的装置, 将实验用到的各种器材装配好, 只是有一点要特别注意, 就是不要把那串悬挂着小盘的细绳系在小车上, 也就是不给小车施加牵引力, 就按这个要求来操作。
(3)实现平衡摩擦力的操作是, 在长木板那没有带定滑轮的一端下方, 垫上一块薄木块, 以此达成让小车能够匀速下滑的状态。
(4)步骤是这样的, 首先, 有一个小盘, 它借助细绳环绕着滑轮, 然后与小车连接在一起。接着, 要先去接通电源, 之后再放开小车, 完了之后, 把取下的纸带进行编号码处理。
②让小车的质量m维持不变, 去更改砝码以及小盘的质量m′, 再次进行步骤①的操作。
③在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测加速度a.
④描点作图，作a－F的图象．
第五, 维持砝码以及小盘的质量m′恒定不变, 去更替小车的质量m, 再次进行步骤①以及步骤③的操作, 制作a－eq f(1,m)的图象。
4．规律方法总结
1．注意事项
(1)平衡摩擦力时, 要适当垫高木板的右端, 使得小车的重力沿斜面方向的分力恰好平衡小车以及纸带受到的阻力, 且在平衡摩擦力那会儿, 切不可把悬挂小盘的细绳系扣在小车上, 而是要让小车拉拽着穿过打点计时器的纸带做匀速运动。
(2)不重复平衡摩擦力．
(3)实验条件：m≫m′.
(4)一先一后一按, 改变拉力以及小车质量之后, 每次开始的时候, 小车应当尽可能地靠近打点计时器, 而且应当先去接通电源, 之后再释放小车, 并且应当在小车抵达滑轮之前按住小车。
2．误差分析
(1)存在这样一种因实验原理不完善而引发的误差: 此实验是通过用小盘以及砝码的总重力m′g去替代小车的拉力, 然而, 在实际情况下, 小车所受到的拉力是小于小盘和砝码的总重力的。
(2)摩擦力没有达到平衡状态, 存在不准确的情况, 质量测量的结果不正确, 计数点之间的间距测量出现不精确的状况，纸带以及细绳没有严格做到与木板保持平行, 都会致使误差的产生。
3．数据处理
(1)利用Δx＝aT2及逐差法求a.
(2)以a当作纵坐标, 将F作为横坐标, 按照各组数据来描点, 要是这些点处于一条经过原点的直线之上, 那就表明a跟F成正比例关系。
(3)把a作为纵坐标, 将|frac{1}, m|作为横坐标, 展开对应的步骤来进行描点, 随后进行连线, 假设这条线是经过原点的这样一条直线, 那么依据此情形就能够判定a跟m是成反比关系的。
在2023年秋季, 萨尔图区校级的期末考试期间, 有某一个实验小组, 想要借助如图所展示的实验装置来探究加速度与物体受力以及质量之间的关系。其中, 图里的A是小车, B是装有砝码的小盘, C是一端带有定滑轮的长木板, 小车借助纸带与电磁打点计时器（这里电磁打点计时器未画出来）相连接, 小车自身的质量是m1, 小盘（还有里面的砝码）的质量为m2。
（1）下列说法正确的是 ．
A．实验时先放开小车，再启动计时器
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）于那实验里, 去挑选出一条点迹清晰的纸带, 情况如下方所展示图形, 打点计时器其频率是50Hz, 每5个点拿出一个计数点, 再运用刻度尺去对计数点之间的距离予以测量, 纸带的其中一段呈如图样子, 凭借纸带从而求出小车加速度为 m/s2。（结果保留两位有效数字）
（1）根据实验注意事项分析判断；
（2）根据逐差法求小车加速度；
在2023年秋季, 处于雁塔区的期末阶段, 进行了一项实验, 该实验采用了这般的实验装置, 也就是如图甲所展示的实验装置, 去开展“探究加速度与力、质量的关系”的实验。
（1）把木板的一侧抬高, 调整木板的倾斜程度, 致使小车在没有受到牵引力的时候能够拉动纸带顺着木板进行匀速运动, 这里所采用的物理研究方法是。
A.理想化模型法B.等效替代法C.阻力补偿法
（2）在除了图甲中所给的那些器材、交流电源以及导线之外, 于这些器材当中, 还必定得使用的器材是 （选填正确选项的字母）。
A.秒表B.天平（含砝码）C.刻度尺
（3）关于实验操作，下列说法正确的是 ；
A.实验前应调节滑轮高度高中物理加速度题目，使滑轮和小车间的细线与木板平行
B.实验时应先释放小车，再接通打点计时器电源
C.每次改变小车所受的拉力后需要重新平衡摩擦力
（4）如图乙所示的某次实验中, 得到了纸带, 已知相邻计数点间的时间间隔, 那就是T等于0.1s, 由此可算出小车的加速度, 即a等于m/s², 还能得出打下计数点3时的瞬时速度, 也就是v3等于。（结果保留两位有效数字）
（5）在这个实验里头, 是认定细线的拉力之所以叫就F, 它是等同于砝码以及砝码盘二者的总重力, 这个总重力用mg来表示, 有三位同学, 他们借助实验所获取的数据, 进而做出了a﹣F图像, 此图像呈现于图丙之中, 分别是1、2、3这样的状态, 下面关于这个现象进行分析, 正确的是 （选填选项前面的字母）。
A.出现图线1的原因可能是没有平衡摩擦力
B.出现图线2的原因可能是砝码和砝码盘的质量不合适
C.出现图线3的原因可能是在平衡摩擦力时长木板的倾斜度过大
于二零二三年秋季, 台州所进行的期末之时, 借助图甲所呈现的装置, 能够达成力学范畴内的诸多实验, 在此请予以回答如下问题:
（1）图甲中的打点计时器应选用的电源是 。
（2）利用此装置可以做 。
A．“探究小车速度随时间变化的规律”实验
B．“探究加速度与力、质量的关系”实验。
①在上述的那两个实验里头, 需要去平衡阻力的是, （填写“A”、“B”或者“A和B”）。
②下面几组图是平衡阻力过程中的某一瞬间，操作正确的是 。
③关于以上两个实验的操作正确的是 。
A．实验前都需要调整牵引小车的细线水平
B．实验都要求先接通打点计时器物业经理人，后释放小车
C．实验都需要槽码的质量远小于小车的质量
D．打出的一条纸带都能获得多组实验数据
（3）通过正确的操作打出一条纸带, 从中截取了一段, 就像图乙所展示的那样在。计数点以0、1、2、3、4、5来标记, 相邻两点的时间间隔是0.1s, 那么计数点4对应的读数是多少厘米呢这, 小车的加速度又是多少米每二次方秒呢此（计算的结果要保留3位有效数字）。
【基础强化】
（2024年的时候广东举办模拟活动）控制变量法属于科学探究所采用的方法当中的一种, 在借助打点计时器去开展探究关于加速度同力以及质量之间关系的实验里用到了这种方法, 该实验所使用的装置呈现出如图所示的情况, 槽码自身的质量远远小于小车的质量, 下面对于各个实验操作而言正确的是（）
A．实验时，先放开小车高中物理加速度题目，再接通打点计时器的电源
B．实验前无需平衡小车所受的摩擦力
C．探究加速度与质量的关系时，仅改变槽码的质量
D．探究加速度与小车所受拉力关系时，仅改变槽码的质量
于2024年西城区校级模拟时, 运用如图所示的实验装置, 来探究质量一定的情况下, 物体加速度与所受合外力之间的关系, 小车质量是M, 托盘以及砝码的总质量为m, 平衡摩擦力之后开展实验。
A．要保证m远小于M
B．小车所受的合外力等于2mg
C．释放小车后立即接通打点计时器
D．在托盘中增加砝码，重复实验
（2023年秋季, 碑林区校级期末时）, 存在这样一次探究加速度与力以及质量关系的实验, 在该实验当中, 甲同学将实验装置设计成了如图1所展示的样子, 对于小车而言, 其总质量用M来标记, 而重物的质量要用m予以表示了。
（1）因要便于去测量合力的大小, 还要得到小车总质量一定情形下, 小车的加速度跟所受合力成正比例的结论, 所以实验当中, （去填“需要”或者“不需要”）垫高长木板用来平衡摩擦力, （去填“需要”或者“不需要”）满足所挂重物质量m远远地小于小车的总质量M的条件。
（2）要按照设计装置, 正确地去操作从而完成实验, 依据该实验得到了一条如图2所示的纸带, 打点计时器所连接的交流电频率是50Hz, 图里面O、A、B、C、D是相邻的计数点, 相邻的两个计数点之间还有4个点没有被画出来, 那么小车运动的加速度a等于多少m/s（结果要保留三位有效数字）。
（3）甲同学, 在维持小车质量恒定不变的情形下, 借由调节变动小车所承受的合力, 历经多次实验, 依据实验获取的数据作出a﹣F图像, 如图3所示, 那么小车的质量是多少kg呢。结果需保留两位有效数字。
【素养提升】
在2023年秋季, 西宁期末这个时间段, 使用图1所展示的实验装置, 来探究加速度与力、质量的关系。
（1）除了图里的器材之外, 另外还需要哪些两种测量工具呢, 是要从（选填选项前面的字母）里进行选择的。
A.秒表B.天平（含砝码）C.弹簧测力计D.刻度尺
（2）在该实验打出的一条部分的纸带展示给我们, 如下呈现于图2之中。纸带上清晰地标出了连续的3个计数点, 分别为A、B、C, 并且相邻计数点之间还有4个点未被标出。打点计时器连接在频率为50Hz的交流电源之上。通过图中的数据能够计算出小车的加速度a等于m/s2, 结果要保留两位有效数字。
（3）有一位同学进行了这样的猜想, 他猜想着加速度是与力呈现出成正比的关系, 并且与质量形成的是成反比的关系 , 所以呢他这样子觉得 能够不用去测量加速度精确的具体数值 , 光是测量一下在不同条件之下物体加速度的比值就行。他所采用的是图片 3所展示出来的实验装置啊 , 把轨道安排成了上下双层排列的样式 , 两辆小车尾部的刹车线是由后面的刹车系统一同来控制的 , 如此就能够让两辆小车同时开始运动。 也能够 让它们同时停下来。在实验过程当中 , 是通过去比较两辆小车的位移。从而去做两者加速度的比较 的。那么你觉得这位同学所采用的这种方法是不是可行的想法? 请详细说明一下其中的理由可以吗?
于2023年秋季下城区校级期末期间, 为了对加速度同物体受力以及物体质量之间的关系展开探究, 因而有某同学借助如图甲所示的实验装置来开展实验。
（1）以下说法正确的是 （多选）。
A.当对a与F两者关系进行验证之际, 便是槽码质量保持不变之时, 然后去改变小车质量（其中涵盖了车内重物）, 此时并不必要使得小车质量大大超出槽码质量, 是这样的呀。
B.定滑轮和小车间的细绳要保持水平
C.此实验用一条纸带就可以完成
D.测定相邻两点之间的距离之际, 需得要拿毫米刻度尺朝着计数点去靠近, 挨个读出全部计数点所对应的刻度数值, 接着逐个进行相减, 进而得出相邻计数点间距离的数值得。
（2）图乙呈现的是实验里的一条纸带, 交流电频率是50Hz, 两相邻计数点之间都存在四个计时点没有被画出, 据此纸带能够求出小车加速度为m/s2, 结果要保留两位有效数字。
（3）拿图丙来说, 把槽码重力大小当作横坐标F, 将小车加速度a作为纵坐标, 进行描点, 呈现出如图丙那样的情况, 接着要作出a﹣F图线。
（4）借助a﹣F图线, 小车所携带的包括车内重物在内的质量M等于多少千克, 要保留两位有效数字。
【能力培优】
2023年秋季, 齐齐哈尔要进行期末考察, 有一个物理方面感兴趣的小组, 使用了像图中所展示的那种装置, 去探寻探究“加速度与质量的关系”这个内容, 借助改变放置在小车上的砝码质量, 来变更小车（包含遮光片）跟砝码总的质量M。
（1）该实验开展过程中, 需要对摩擦力予以平衡, 其具体的操作方式是, 在不进行砂桶悬挂的情况下, 把长木板没有安装定滑轮的那一端, 适度地进行高度提升, 然后轻轻地推动小车, 要是出现特定情况, 那么摩擦力就达成了平衡。
（2）实验还需要的部分操作有 ；
A．悬挂砂桶后调节细线与木板平行 B．测量砂和砂桶质量m
C．调节砂和砂桶质量m远小于M D．小车每次在同一位置释放
（3）调节好实验器材之后, 进行第一次实验, 从静止状态释放小车, 记录小车经过光电门1时遮光片的挡光时间t1, 记录小车经过光电门2时遮光片的挡光时间t2, 记录小车（包含遮光片）及砝码的总质量M1, 记录力传感器的示数F；进行第二次实验, 往小车中添加砝码, 此时小车（包含遮光片）及砝码的总质量变为M2, 再次从静止状态释放小车, 这时会发现力传感器的示数（选填“大于”或者“小于”）F, 通过适当（选填“增加”或是“减小”）砂桶中砂的质量, 使得力传感器的示数依旧为F, 再次进行实验, 记录小车经过光电门1时遮光片的挡光时间t′1, 记录小车经过光电门2时遮光片的挡光时间t′2, 如果表达式成立, 那么就表明合外力一定的时候, 加速度与质量成反比。
（2023年秋季, 沙坪坝区校级期末）, 有这样一个情况, 某物理兴趣小组的同学, 设计了一个实验装置, 就是像图甲展示的那样, 其目的是试图探究一种关系, 是当小车质量保持不变的时候, 小车的加速度和合力之间所存在的关系。在这个装置里, 存在一个质量不计的力传感器, 它能够测量出与它连接的轻绳拉力的大小数目。另外呢, 要明确一点, 所有滑轮的质量以及这些滑轮与转轴之间的摩擦, 都是可以忽略不计的。而且在整个实验过程当中, 木板上方的轻绳, 一直都保持着与木板平行这样的状态。
（1）实验中正确的做法是 （填正确答案标号）。
A．用天平测出砂和砂桶的总质量
B．将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡阻力
C．小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车
D．为了将误差予以减小起见, 在实验当中, 务必要确保砂以及砂桶的总质量m, 远远地小于小车的质量M。
（2）在某一回的实验当中, 自从那相当清晰的点迹起始, 于纸带上标记出连续的五个计数点, 分别是A、B、C、D、E, 这儿要注意, 相邻的两个计数点之间存在着四个点迹并未予以标出, 并且经测量得出各计数点到A点的距离呈现如图乙所示的情况。已知该打点计时器所使用电源的频率是50Hz, 那么小车的加速度大小a等于多少m/s2呢（这结果需保留两位有效数字）。
（2023秋•朝阳期末）, 有一个关于“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验, 它的装置如图甲所示。小车的后面是固定着一条纸带的, 这条纸带要穿过电火花计时器。细线的一端连着小车, 而细线的另一端呢, 是通过光滑的定滑轮以及动滑轮, 与挂在竖直面内的拉力传感器相连的, 这个拉力传感器的作用是用来测小车受到拉力的大小。
（1）于安装器材之际, 需进行定滑轮高度的调整, 以使拴小车的细绳同木板保持平行的状态, 请从中挑选出你觉得如此做的目的所在是 （填字母代号）。
A．防止打点计时器在纸带上打出的点痕不清晰
B．为达到在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车所受的合力
C．防止小车在木板上运动过程中发生抖动
D．为保证小车最终能够实现匀速直线运动
（2）在进行实验的过程当中, 究竟是（选填“需要”或者“不需要”）去达成所挂钩码的质量远远小于小车质量这样的一种情况呢。
（3）某小组于实验里打出的纸带其中一部分如同图乙所展示的情形, 运用毫米刻度尺予以测量, 并且在纸带上标记出了部分段的长度, 已知打点计时器所使用的交流电源的频率是50Hz, 依据图中之数据能够求出，打点计时器在打A点之际小车的瞬时速度大小是多少m/s, 小车做匀加速运动的加速度大小是多少m/s2, 计算结果均需保留三位有效数字。
（4）给定的同学所依据实验数据作出的加速度a同力F之间的关系图像呈现于图内所示状, 关于题图线未经过原点的缘由。
A．钩码质量没有远小于小车质量
B．平衡摩擦力时木板倾角过大
C．平衡摩擦力时木板倾角过小或未平衡摩擦力
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