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    在探究加速度与力、质量的关系实验中，采用如图1所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带由打点计时器打上的点计算出．

    （1）当M与m的大小关系满足
    M＞＞m
    M＞＞m
    时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力．

    （2）一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝 码的质量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度，采用图象法处理数据．为了比较容易地确定出加速度a与质量M的关系，应该作a与
    1
    M
    1
    M
    的图象．
    （3）如图2（a）为甲同学根据测量数据作出的a-F图线，说明实验存在的问题主要是
    没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够
    没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够
    ．
    （4）乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a-F图线如图2（b）所示，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同？
    小车及车上的砝码的总质量不同
    小车及车上的砝码的总质量不同
    ．
    （5）某同学利用该装置打出一条纸带并在纸带上所取的一些点（每两点之间还有4个点，没有标出）．已知打点计时器所用交流电源的频率为50Hz（打点计时器每隔0.02s打一个点），利用图3中给出的数据，算出打点计时器打下B点时小车的速度大小VB=
    0.81
    0.81
    m/s，小车运动过程中的加速度大小a=
    1.93
    1.93
    m/s2．（结果均保留3位有效数字）
    分析：（1）要求在什么情况下才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力，需求出绳子的拉力，而要求绳子的拉力，应先以整体为研究对象求出整体的加速度，再以M为研究对象求出绳子的拉力，通过比较绳对小车的拉力大小和盘和盘中砝码的重力的大小关系得出只有m＜＜M时才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力．
    （2）反比例函数图象是曲线，而根据曲线很难判定出自变量和因变量之间的关系；正比例函数图象是过坐标原点的一条直线，就比较容易判定自变量和因变量之间的关系．
    （3）图B中图象与横轴的截距大于0，说明在拉力大于0时，加速度等于0，即合外力等于0．
    （4）a-F图象的斜率等于物体的质量，故斜率不同则物体的质量不同．
    （5）根据匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，可以求出打下B点时小车的瞬时速度，根据逐差法可以算出小车的加速度．
    解答：解：（1）以整体为研究对象有mg=（m+M）a
    解得a=
    mg
    m+M
    ，
    以M为研究对象有绳子的拉力F=Ma=
    M
    M+m
    mg，
    显然要有F=mg必有m+M=M，故有M＞＞m，即只有M＞＞m时才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力．
    （2）根据牛顿第二定律F=Ma，a与M成反比，而反比例函数图象是曲线，而根据曲线很难判定出自变量和因变量之间的关系，故不能作a-M图象；但a=
    F
    M
    ，故a与
    1
    M
    成正比，而正比例函数图象是过坐标原点的一条直线，就比较容易判定自变量和因变量之间的关系，故应作a-
    1
    M
    图象．
    （3）图B中图象与横轴的截距大于0，说明在拉力大于0时，加速度等于0，说明物体所受拉力之外的其他力的合力大于0，即没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．
    （4）由图可知在拉力相同的情况下a乙＞a丙，
    根据F=ma可得m=
    F
    a
    ，即a-F图象的斜率等于物体的质量，且m乙＜m丙．故两人的实验中小车及车中砝码的总质量不同．
    （5）每两点之间还有4个点没有标出，所以相邻计数点间的时间间隔T=0.1s
    根据匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度得：
    vB=
    XAC
    tAC
    =0.81m/s．
    根据逐差法有：a=
    XCF-XOC
    (3T)2
    =1.93m/s2．
    故答案为：（1）M＞＞m  （2）
    1
    M

    （3）没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够
    （4）小车及车上的砝码的总质量不同
    （5）0.81，1.93．
    点评：只要真正掌握了实验原理就能顺利解决此类实验题目，而实验步骤，实验数据的处理都与实验原理有关，故要加强对实验原理的学习和掌握．
    练习册系列答案
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    科目：高中物理 来源： 题型：

    精英家教网某同学设计了如图a所示的装置来探究加速度与力的关系．轻质弹簧秤固定在一合适的木块上，桌面的右边缘固定一个光滑的定滑轮，细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接．在桌面上做标记P、Q，并测出间距为d．开始时将木块置于P处，现缓慢向瓶中加水，直到木块刚刚开始运动为止，记下弹簧秤的示数F，然后释放木块，并用数字计时器记下木块从P运动到Q处的时间为t．
    ①木块的加速度可以用d、t表示为a=
     
    ．
    ②改变瓶中水的质量重复实验，画出加速度与弹簧秤示数F的关系如图b所示．图中图线不经过原点的原因是
     
    ．
    ③下列实验操作步骤或判断正确的是
     
    ．（填写字母序号）
    A．连接矿泉水瓶和弹簧秤的细绳应跟桌面平行
    B．木块释放前应靠近标记Q处
    C．在桌面上找两点尽量接近的位置做P、Q的标记
    D．为了提高测量的精确度，给矿泉水瓶加水越多越好．

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    科目：高中物理 来源： 题型：阅读理解

    （1）用如图1所示装置探究“加速度与力的关系”，已知砂和砂捅的总质童为m，小车的质量为M，实验中用砂和秒桶总重力韵大小作为细线对小车拉力的大小．
    ①实验中要进行质量m和M的选取，以下最合理的一组是
     

    A．M=40g，m=10g、20g、30g、40g、50g
    B．M=100g，m=10g、20g、30g、40g、50g
    C．M=500g，m=10g、20g、30g、40g、50g
    D．M=500g，m=30g、60g、90g、120g、150g
    ②本实验中应在释放小车
     
    （选填“之前”或“之后”）接通打点计时器的电源．图2所示为实验中打出的一条纸带，A、B、C、D、E为计数点，相邻计数点间还有四个点没有画出，计数点间的距离如图所示．已知打点计时器的工作频率为50Hz．则
    小车加速度a=
     
    m/sZ．（结果保留两位有效数字）
    ③实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，他测量得到的a-F图象，可能是图3中的
     
    图线． （选填“甲”、“乙”或“丙”）
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    （2）在“测定金属的电阻率”实验中
    ①用螺旋测微器测量金属丝的直径，结果如图甲所示，其读数为
     
    mm；
    ②用伏安法测金属丝的电阻Rx，实验所用器材为：
    电流表（内阻约0.1Ω）?
    电压表（内阻约3kΩ）
    电池组（电动势为3V，内阻约1Ω）
    滑动变阻器R（0-20Ω，额定电流2A）
    开关、导线若干
    利用以上器材正确连接好电路，进行测量，记录数据如下：
    次数 1 2 3 4 5 6 7
    U/V 0.10 0.30 0.70 1.00 1.50 1.70 2.30
    I/A 0.02 0.06 0.15 0.21 0.29 0.33 0.45
    根据上表可以计算出Rx=
     
    Ω，可推得测量Rx采用的电路是图
     
    （选填“乙”或“丙”）
    ③本实验关于误差的说法正确的有
     

    A．螺旋测微器是非常精密的仪器，测量金属丝直径时不存在误差
    B．由于电流表和电压表的内阻引起的误差属于偶然误差
    C．实验中通电时间不宜过长，是为了减少因温度变化而带来的误差
    D．用U-I图象处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差．
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    科目：高中物理 来源：2010-2011学年河南省长葛市高三上学期期中考试物理试卷 题型：实验题

    在“探究”加速度与力、质量的关系的实验中，采用如图A所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸 带由打点计时器打出的点计算出．

    (1)当M与m的大小关系满足_____时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力．

    (2)一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质 量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度．采用图象法处理数据．为了比较容易地检查出加速度a与质量M的关系，应该做a与_______的图象．

    (3)如图B所示为甲同学根据测量数据作出的a—F图象，说明实验存在的问题是_______．

    (4)乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a-F图象如图C所示，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同__________ ．

     

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    在“探究”加速度与力、质量的关系的实验中，采用如图A所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸 带由打点计时器打出的点计算出．

    (1)当M与m的大小关系满足_____时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力．

    (2)一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质 量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度．采用图象法处理数据．为了比较容易地检查出加速度a与质量M的关系，应该做a与_______的图象．

    (3)如图B所示为甲同学根据测量数据作出的a—F图象，说明实验存在的问题是_______．

    (4)乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a-F图象如图C所示，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同__________ ．

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    在“探究”加速度与力、质量的关系的实验中，采用如图A所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸 带由打点计时器打出的点计算出．

    (1)当M与m的大小关系满足_____时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力．

    (2)一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质 量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度．采用图象法处理数据．为了比较容易地检查出加速度a与质量M的关系，应该做a与_______的图象．

    (3)如图B所示为甲同学根据测量数据作出的a—F图象，说明实验存在的问题是_______．

    (4)乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a-F图象如图C所示，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同__________ ．

     

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