夜雨聆风
［学习目标］1.进一步理解探究加速度与力、质量的关系的实验方法(重点)。2.会利用牛顿第二定律分析实验数据和实验误差(难点)。
1.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，为什么当槽码质量远小于小车质量时，绳子的拉力接近于槽码的重力？
2.在“探究加速度与力、质量的关系”实验时，当小车质量一定时，我们得出的a-F图像如图所示，请分析出现问题的原因？
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例1(2024·广州市高一期末)某同学用图甲所示装置来“探究物体加速度与力、质量的关系”。实验中，他将钩码重力的大小作为细线对小车拉力的大小，通过改变钩码个数来改变拉力的大小。
(1)他用小木块将长木板的右侧垫高来消除摩擦力的影响。具体操作是：将木板的一侧适当垫高后，把系着纸带的小车放在木板上，纸带穿过打点计时器的限位孔，在打点计时器打点的情况下，轻轻推一下小车，若小车拖着纸带做运动，则表明消除了摩擦力的影响。
(2)在一次实验中，该同学正确操作打出了一条纸带，从比较清晰的点开始，在纸带上标出了连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间有4个点没有标出，测出各计数点到A点的距离，如图乙所示。已知打点计时器工作电源的频率为50 Hz，则此次实验中打C点时小车运动的速度vC= m/s，小车的加速度a= m/s2(结果均保留两位有效数字)。
(3)根据测得的多组数据可作出a-F关系图线，如图丙所示。此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是。
A.小车与长木板之间存在摩擦
B.长木板保持了水平状态
C.所挂钩码的总质量太大
D.所用小车的质量太大
(4)在研究加速度与质量的关系时，保持钩码的质量m不变，改变小车上面所放物体的质量，小车及上面所放物体的总质量为M，由实验数据作出a和
的图线，则图线应为。
例2 为了“探究加速度与力、质量的关系”，现提供如图甲所示的实验装置。
(1)以下实验操作正确的是。
A.将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在砝码及砝码盘的牵引下恰好做匀速运动
B.调节滑轮的高度，使细线与木板平行
C.先接通电源，后释放小车
D.实验中小车的加速度越大越好
(2)在实验中得到一条如图乙所示的纸带，已知相邻的计数点间的时间间隔为T=0.1 s，且间距s1、s2、s3、s4、s5、s6已量出，分别为3.09 cm、3.43 cm、3.77 cm、4.10 cm、4.44 cm、4.77 cm，则打C点时，小车速度大小vC= m/s，小车加速度大小a= m/s2(结果均保留2位有效数字)。
(3)有一组同学保持小车及车中的砝码质量一定，探究加速度a与所受外力F的关系，他们在木板水平及倾斜两种情况下分别做了实验，得到了两条a-F图线，如图丙所示，图线(填“①”或“②”)是在木板倾斜情况下得到的，小车及车中砝码的总质量m= kg。
例3做“探究加速度与力、质量的关系”实验时，某实验小组采用如图甲所示的实验装置。实验小组在长木板上B点处安装了一个光电门，在小车上固定一遮光条，宽度为d，一端连着小车的细线另一端绕过定滑轮与力传感器相连，力传感器下方悬挂槽码。
(1)下列实验操作和要求必要的是(选填选项前的字母)；
A.该实验操作前要平衡摩擦力
B.该实验操作前不需要平衡摩擦力
C.应使A位置与光电门之间的距离适当大些
D.应使小车质量远大于槽码和力传感器的总质量
(2)实验时，将小车从长木板上的A点处由静止释放，读出遮光条通过B点处光电门的时间t和力传感器示数F，用毫米刻度尺量出小车释放点A点处到B点处光电门的距离L，根据以上测量数据计算得出加速度的表达式为(用题中测量的物理量字母表示)；
(3)保持小车的质量不变，通过增加槽码的个数来改变小车所受合外力大小，重复实验几次，记录多组实验数据。
(4)实验小组根据记录的多组F的实验数据和计算得到的加速度a的数值，画出了如图乙所示的a-F图像。图像不过原点的主要原因是，为了使实验结果更准确，需要把甲图中的垫块向(选填“右”或“左”)移动。
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