实验:探究加速度与力、质量的关系(25分钟50分)1.(6分)(2018·山东学业水平考试)某同学分别用甲、乙两个滑块,研究质量一定时加速度与力的关系,在同一坐标系中画出两滑块的a-F图象,如图所示,下列判断正确的是()A.滑块甲的质量大B.滑块乙的质量大C.两滑块的质量一样大D.不能确定哪个滑块的质量大【解析】选B。由a-F图象可知直线的斜率大小等于滑块质量的倒数,甲的斜率大于乙的斜率,故甲滑块的质量小于乙滑块的质量,B正确。2.(13分)(2019·沧州高一检测)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)下列做法正确的是________(填字母代号)。A.调节滑轮的高度,使牵引木块的细绳与长木板保持平行B.在调节长木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时,将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上C.实验时,先放开木块再接通打点计时器的电源D.通过增减木块上的砝码改变质量时,不需要重新调节木板倾斜度(2)为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力,应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量________(选填“远大于”“远小于”或“近似等于”)木块和木块上砝码的总质量。【解析】(1)调节滑轮的高度,使牵引木块的细绳与长木板保持平行,否则拉力不会等于合力,故A正确;在调节长木板倾斜度来平衡木块受到的滑动摩擦力时,不应悬挂“重物”,故B错误;打点计时器要“早来晚走”,即实验开始时先接通打点计时器的电源,待其平稳工作后再释放木块,而当实验结束时应先控制木块停下再关闭打点计时器,故C错误;平衡摩擦力后,有mgsinθ=μmgcosθ,即μ=tanθ,与质量无关,故通过增减木块上的砝码改变质量时,不需要重新调节木板倾斜度,故D正确。故选A、D。(2)设砝码与砝码桶的质量为m,木块的质量为M,对砝码桶及砝码与木块组成的系统,由牛顿第二定律得a=,对木块,由牛顿第二定律得T=Ma=,只有当砝码桶及砝码的质量远小于木块质量时,即m≪M时,木块受到的拉力近似等于砝码及砝码桶的重力。答案:(1)A、D(2)远小于3.(15分)(2019·佛山高一检测)某实验小组利用如图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系。(1)若保持砝码和砝码桶质量m不变,改变小车质量M,分别得到小车加速度a与质量M及对应的数据如表所示。请在图乙所示的方格坐标纸中作出a-图线。从图线中得到F不变时,小车加速度a与质量M之间存在的关系式是________。次数12345小车加速度a/(m·s-2)1.981.481.000.670.50小车质量M/kg0.250.330.500.751.00质量倒数/kg-14.003.002.001.331.00(2)某同学在探究a与F的关系时,把砝码和砝码桶的总重力当作小车的合外力F,作出a-F图线如图丙所示,试分析图线不过原点的原因是____________。(3)在这个实验中,为了探究两个物理量之间的关系,要保持第三个物理量不变,这种探究方法叫作____________。【解析】(1)图象如图;从图线中得到F不变时,小车加速度a与质量M之间存在的关系式是a=·。(2)当F=0时,加速度a不等于零,可知平衡摩擦力时木板倾角太大。(3)为了探究两个物理量之间的关系,要保持第三个物理量不变,这种探究方法叫作控制变量法。答案:(1)图见解析a=(2)平衡摩擦力过度(3)控制变量法4.(16分)(2019·济南高一检测)如图甲所示为“探究滑块加速度与力、质量的关系”实验装置图。(1)实验中,得到一条打点的纸带,如图乙所示,已知相邻计数点间的时间间隔为T,则计算滑块加速度的表达式为a=________(用x1、x2、x3、x4及T表示)。(2)某同学在平衡摩擦力后,保持滑块质量不变的情况下,通过多次改变砝码重力,作出滑块加速度a与砝码重力F(未包括托盘)的图象如图丙所示,重力加速度g取10m/s2,则滑块的质量为________kg,托盘的质量为________kg(结果保留两位有效数字)。【解析】(1)由逐差法得a=。(2)对a-F图象来说,图象的斜率表示物体质量的倒数,故滑块质量为m1=kg≈2.8kg;F=0时,产生的加速度是由于托盘作用产生的,故有:mg=m1a0,解得m=kg=0.056kg(对图中的数据读取不一样,可有一定范围)。答案:(1)(2)2.80.056