1. 某实验小组用如图a所示装置探究加速度与力、质量的关系,水平轨道上安装两个光电门1、2,它们的中心距离用L表示,滑块上的遮光条宽度很窄,滑块上装有力传感器,滑块、遮光条和力传感器总质量为M,细线一端与力传感器连接,另一端跨过滑轮挂上砂桶后悬挂固定。实验步骤如下:

(1) 实验前,接通气源,将滑块置于气垫导轨上(不挂砂桶),轻推滑块,滑块先后经过光电门1、2.若数字计时器显示遮光条通过光电门1的遮光时间比通过光电门2的遮光时间短,则要将气垫导轨右侧适当(填“调低”或“调高”),直至遮光时间相等。
(2) 实验中某同学为了精确测量加速度,连接好如图所示装置后,固定光电门2的位置,每次使滑块从同一位置释放,不断改变光电门1的位置进行多次测量,依次从光电门计时器读取出遮光片从光电门1至2的时间(用t表示)。操作过程中砂桶总质量不变,数据处理后作出函数图象,如图b、另外,从力传感器读取出示数F。请问:

i.实验(填“需要”或“不需要”)满足砂和砂桶的总质量远小于滑块、力传感器和遮光片;若滑轮有一定摩擦阻力,对实验的探究(填“有”或“没有”)影响。

ii.写出图b中直线的函数关系式(用L、t、a、v2表示,a和v2分别为滑块的加速度及它经过光电门2的速度)。

(3) 改变砂桶的质量,重复(2)得到对应的加速度和力,得到6组数据后,描点作图,发现a—F图在误差允许的范围内是正比例图线。如图c,图线的斜率应是___________。 A. B. C.
【考点】
探究加速度与力、质量的关系; 实验验证牛顿第二定律;
【答案】

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实验探究题 普通
能力提升
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1. 某软件能够调用手机内置加速度传感器,实时显示手机加速度的数值。小明通过安装有该软件的智能手机(其坐标轴如图1所示)探究加速度与力、质量的关系,实验装置原理图如图2所示。已知当地重力加速度为g。

(1)分别称量出小桶的质量m0和手机的质量M0

(2)开始时,整个实验装置处于静止状态,小桶里没有装砝码。

(3)用手突然向上托起小桶,使得绳子松弛,此瞬间手机受到的合力为(用题目所给字母表示),读出此瞬间手机y轴上的加速度a的数值。

(4)往小桶中增加砝码,重复步骤(3),测得实验数据如下:

实验次数

1

2

3

4

5

6

小桶和砝码的重力(N)

0.245

0.445

0.645

0.845

1.045

1.245

手机加速度a(m/s2


1.76

2.58

3.39

4.20

4.98

根据图3软件截图,上表中空白处的数据约为m/s2(保留两位有效数字)。利用数据作出a − F图像,在图4中描出第一组数据的点并连线

(5)由a − F图可知手机质量约为kg。(保留两位有效数字)。上述实验可以得到结论是:

(6)保持小桶和砝码的质量不变,用双面胶把不同数量的配重片贴在手机背面,重复步骤(3),测得实验数据并作出图像,得出结论:当合外力一定,加速度与物体质量成反比。

(7)从图3软件截图可以看出,即使整个实验装置处于静止状态,手机依然显示有加速度扰动,为了减少该扰动造成的相对误差,请提出一条可行的办法是

实验探究题 普通
3. 小宏用如图甲所示的装置探究加速度与物体受力的关系,让槽码通过细绳拖动小车在长木板上做匀加速直线运动。
(1) 为完成实验,除图中已有的器材,还需要交流电源、天平(含配套砝码)和

(2) 关于本实验,下列说法正确的是______(填选项前的字母) A. 应适当调节滑轮高度,使线与桌面平行 B. 如图甲,此时有可能正在进行“补偿阻力”的实验操作 C. 实验时小车应从靠近打点计时器处静止释放 D. 电火花计时器的工作电压应为交流
(3) 小宏做实验时,得出的图像如图乙所示,可能的原因是

(4) 为了解决上面的问题,小宏选用图丙所示器材进行实验,设小车质量为 , 共6个槽码,每个槽码的质量均为 , 重力加速度。实验步骤如下:

①安装好实验器材,跨过定滑轮的细线一端连接在小车上,另一端悬挂着6个槽码。调整轨道的倾角,用手轻拨小车,直到打点计时器在纸带上打出一系列等间距的点,表明小车沿倾斜轨道匀速下滑;

②保持轨道倾角不变,取下1个槽码(即细线下端悬挂5个槽码),让小车拖着纸带沿轨道下滑,根据纸带上打的点迹测出加速度

③逐个减少细线下端悬挂的槽码数量,重复步骤②;

④以取下槽码的总个数的倒数为横坐标,为纵坐标,在坐标纸上作图线。

按照上述步骤,小宏得到了一条直线,测得其斜率为 , 则kg。

实验探究题 普通