合力和加速度實驗裝置

Ⅰ 某同學設計了如圖甲所示的裝置來探究小車的加速度與所受合力的關系．將裝有力感測器的小車放置於水平長木

（1）由於每相鄰兩個計數點間還有4個點，所以相鄰的計數點間的時間間隔T=0.1s，
根據勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，
得：a=

0.0368?0.0352

0．12

=0.16m/s²，
（2）改變小桶中砂的重力，多次重復實驗，獲得多組數據，描繪小車加速度a與合力F（F=F₁-F₀）的關系圖象．
由於已經平衡摩擦力，所以圖象應該過原點．故AB正確，CD錯誤；
故選：AB．
（3）對小桶受力分析，設小桶重力為mg，
木板釋放前彈簧秤的示數F₁，所以F₁=mg，
設小車的重力為Mg，小車在加速運動時彈簧秤的示數F₂，
根據牛頓第二定律得：mg-F₂=ma
所以F₁＞F₂，
（4）A、在該實驗中實際是：mg=（M+m）a，要滿足mg=Ma，應該使小車和感測器的總質量應遠大於小桶和砂的總質量，故A正確；
B、實驗中不需要將長木板右端墊高，因為已經測量了小車所受摩擦力的大小，故B錯誤；
C、實驗中不需要測出小車和感測器的總質量，只需要保證小車和感測器的總質量不變，故C錯誤；
D、用加砂的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，可更方便地獲取多組實驗數據，故D正確；
故選：AD．
故答案為：（1）0.16
（2）AB
（3）＞
（4）AD

Ⅱ 圖甲是用來探究加速度和力之間關系的實驗裝置示意圖，圖乙是其俯視圖．兩個質量相等的小車，放在水平桌面

解；A、盤和盤中砝碼的質量遠遠小於小車的質量，繩對小車拉力大小等於盤和盤中砝碼的重力．故A錯誤
B、根據初速度為零的勻變速直線運動公式x=

1

2

at²，用刻度尺測量兩小車通過的位移，兩車的位移之比就是加速度之比，所以可以通過比較位移來得知加速度大小與力大小之間的關系，故B正確
C、實驗的目的是探究加速度和力之間關系，即探究小車的加速度和小車受的合力之間關系，
所以在兩小車內放置相同質量的砝碼進行實驗，在兩小盤內放置不同質量的砝碼改變合力，故C、D錯誤
故選B．

Ⅲ 某實驗小組採用如圖1所示的裝置探究小車的加速度與所受合力的關系．①安裝實驗裝置時，應調整定滑輪的高

①安裝實驗裝置時，應調整定滑輪的高度，使拉小車的細線在實驗過程中保持與長木版板平行，權保證細線的拉力等於小車的合力．
②實驗時先不掛砂桶，反復調整墊木的位置，輕推小車，直到小車做勻速直線運動，這樣做的目的是平衡摩擦力．
③交流電的頻率為50Hz，每隔0.02s打一個點，則AB兩計數點間的時間間隔為T=0.1s．在連續相等時間內的位移之差是一恆量，知△x=0.46cm，則加速度a=

△x

T2

＝

0.46×10?2

0.01

m/s2＝0.46m/s2．
④曲線上部出現彎曲現象，隨著F的增大，即砂和砂桶質量的增大，不再滿足砂和砂桶遠小於小車的質量，因此曲線上部出現彎曲現象．
⑤對整體分析，整體的加速度a=

mg

M+m

，則繩子的拉力F=Ma=

M

M+m

mg．若要使|

mg?F

mg

|＜10%，即F＞

9

10

mg，解得m＜

1

9

M．
故答案為：①長木板；
②平衡摩擦力；
③0.1s； 0.46m/s²；
④砂和砂桶質量較大，沒滿足砂和砂桶質量遠小於小車質量的條件；
⑤F＝

M

M+m

mg，m＜

1

9

M．

Ⅳ 某實驗探究小組為了探究物體的加速度與所受合外力之間的關系，設計了如圖a所示的實驗裝置．該實驗小組成

（1）由圖象可知，當F=0時，a≠0．也就是說當繩子上沒有拉力時小車就有加速度，該回同學實驗操作中答平衡摩擦力過大，即傾角過大，平衡摩擦力時木板的右端墊得過高．所以圖線①是在軌道右側抬高成為斜面情況下得到的．
隨著鉤碼的數量增大到一定程度時圖（b）的圖線明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是所掛鉤碼的總質量太大，不滿足鉤碼的質量遠遠小於小車的質量這個條件．
（2）根據F=ma得a-F圖象的斜率k=

1

m

，
由a-F圖象得圖象斜率k=2，所以m=0.5kg．
由a-F圖象②得，當F=1N時，物體即將要滑動，即最大靜摩擦力等於1N，
所以滑塊和軌道問的動摩擦因數為：μ=

F

mg

=0.2
故答案為：（1）①；所掛鉤碼的總質量太大
（2）0.5，0.2．