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专题 23 实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系
授课提示：对应学生用书32页
1．[2024·陕西省汉中市第四次联考]用如图所示的实验装置测量当地的重力加速度大小
g.气垫导轨放在桌面上，导轨上放有带遮光片的滑块，图中A、B两个光电门与计算机相连，
实验步骤如下：
(1)测得滑块及遮光片的总质量为M，砝码及砝码盘的总质量为m，将遮光片的宽度及
两光电门间的距离输入计算机．
(2)把气垫导轨调整到水平，打开气泵电源，气泵正常工作．放上滑块，调整气垫，轻
推一下滑块，使计算机显示滑块的加速度大小为 0，则遮光片经过光电门 A 的时间
________(填“大于”“等于”或“小于”)经过光电门B的时间．
(3)跨过滑轮的细线一端连接滑块，另一端连接砝码盘．由静止释放滑块，滑块在细线
拉力作用下加速通过两光电门，计算机显示滑块的加速度大小为a，则当地的重力加速度g
＝________(用M、m、a表示).
答案：(2)等于 (3)
解析：(2)把气垫导轨调整到水平，滑块在导轨上做匀速直线运动时通过两光电门的时
间相等．
(3)根据牛顿运动定律有mg＝(M＋m)a，
解得g＝.
2．[2024·浙江1月，节选]如图1所示是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置．
(1)该实验中同时研究三个物理量间关系是很困难的，因此我们采用的研究方法是
________．
A．放大法
B．控制变量法
C．补偿法
(2)该实验过程中操作正确的是________．
A．补偿阻力时小车未连接纸带
B．先接通打点计时器电源，后释放小车C．调节滑轮高度使细绳与水平桌面平行
(3)在小车质量________(选填“远大于”或“远小于”)槽码质量时，可以认为细绳拉力
近似等于槽码的重力．上述做法引起的误差为________(选填“偶然误差”或“系统误差”).
为减小此误差，下列可行的方案是________．
A．用气垫导轨代替普通导轨，滑块代替小车
B．在小车上加装遮光条，用光电计时系统代替打点计时器
C．在小车与细绳之间加装力传感器，测出小车所受拉力大小
(4)经正确操作后获得一条如图2所示的纸带，建立以计数点0为坐标原点的x轴，各计
数点的位置坐标分别为0、x 、…、x.已知打点计时器的打点周期为T，则打计数点5时小
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车速度的表达式v＝________；小车加速度的表达式是________．
A．a＝
B.a＝
C．a＝
答案：(1)B (2)B (3)远大于 系统误差 C (4) A
解析：(1)该实验中同时研究三个物理量间关系是很困难的，因此我们可以控制其中一
个物理量不变，研究另外两个物理量之间的关系，即采用了控制变量法．(2)补偿阻力时小
车需要连接纸带，一方面是需要连同纸带所受的阻力一并平衡，另外一方面是通过纸带上的
点间距判断小车是否在长木板上做匀速直线运动，A错误；由于小车速度较快，且运动距离
有限，打出的纸带长度也有限，为了能在长度有限的纸带上尽可能多地获取间距适当的数据
点，实验时应先接通打点计时器电源，后释放小车，B正确；为使小车所受拉力与速度同向，
应调节滑轮高度使细绳与长木板平行，C错误．(3)设小车质量为M，槽码质量为m.对小车
和槽码根据牛顿第二定律分别有F＝Ma，mg－F＝ma，联立解得F＝，由上式可知在小车质
量远大于槽码质量时，可以认为细绳拉力近似等于槽码的重力．上述做法引起的误差是由于
实验方法或原理不完善造成的，属于系统误差．该误差是将细绳拉力用槽码重力近似替代所
引入的，不是由于车与木板间存在阻力(实验中已经补偿了阻力)或是速度测量精度低造成的，
为减小此误差，可在小车与细绳之间加装力传感器，测出小车所受拉力大小．(4)相邻两计
数点间的时间间隔为t＝5T，打计数点5时小车速度的表达式为v＝＝.根据逐差法可得小车
加速度的表达式是a＝＝.
