实验四探究加速度与物体受力、物体质量的关系
1.(2024·广东汕尾市调研)如图1甲所示为探究牛顿第二定律的实验装置示意图，图中打点计时器使用的电源为50Hz的交流电源，在小车质量未知的情况下，通过改变桶中沙的多少来探究在小车质量一定的条件下，小车的加速度与合外力的关系。
(1)平衡小车所受的摩擦力：取下装沙的桶，调整木板右端的高度，用手轻拨小车，直到打点计时器在纸带上打出一系列间距________的点。
(2)实验中打出的其中一条纸带如图乙所示，每5个点标记一个计数点，标记结果如图所示，A、B、C、D为连续选择的计数点，相邻计数点间的时间间隔T＝__s；读出纸带上A、B计数点间距s1＝________cm，C、D计数点间距s2＝_______cm；利用字母T、s1、s2表达出小车的加速度的计算式a＝________________。
(3)以沙和桶的总重力F为横坐标，小车的加速度a为纵坐标，作出a－F图像如图丙所示，则小车的质量为M＝________kg。
图1
2.在“用DIS研究加速度和力的关系”实验中：某同学采用光电门测量加速度，实验装置如图2。将小车放置在轨道上，使挡光片的左端与小车的左端A点对齐，光电门放在B处，测出A到B的距离L和挡光片的宽度d。由静止开始释放小车，光电门自动测出小车上挡光片通过光电门的时间Δt。
图2
(1)根据题中已知物理量，小车的加速度a＝________(用题中字母表示)。
(2)在上述实验中，下列操作步骤中必须做到的是________。
A.要用天平称量小车质量
B.钩码的质量应该远小于小车质量
C.通过增减配重片来改变小车的质量
D.不论轨道光滑与否，轨道一定要保持水平
(3)上述实验用光电门来测量小车运动的瞬时速度，若考虑挡光片的宽度，得到的速度测量值和真实值相比________。
A.偏大 B.偏小
C.一样大 D.都有可能
(4)为了研究加速度和力的关系，某同学选择画小车的加速度与钩码质量的关系图线，如图3所示。分析发现图线在横轴上有截距，这是因为
_____________________________________________________________________。
图3
3.(2024·湖南长沙模拟)学校物理兴趣小组用如图4甲所示的阿特伍德机验证牛顿第二定律，并测量当地的重力加速度。绕过定滑轮的轻绳两端分别悬挂质量相等的重物A(由多个相同的小物块叠放组成)和重物B。主要实验步骤如下：
图4
①用天平分别测量一个小物块的质量和B的质量m；
②将A中的小物块取下一个放在B上，接通打点计时器的电源后，由静止释放B，取下纸带，算出加速度大小，并记下放在B上的小物块的质量；
③重复步骤②，获得B上面的小物块的总质量Δm和对应加速度大小a的多组数据。
(1)某次实验打出的纸带如图乙所示，相邻两计数点间还有四个计时点未画出，已知打点计时器所用交流电源的频率为50Hz，则本次实验中A的加速度大小为________m/s2(结果保留3位有效数字)。
(2)利用本装置验证牛顿第二定律。若在误差允许的范围内，满足重物A的加速度大小a＝________(用m、Δm和当地的重力加速度大小g表示)，则牛顿第二定律得到验证。
(3)利用本装置测量当地的重力加速度。根据放在B上面的小物块的总质量Δm和对应加速度大小a的多组数据，以Δm为横坐标，a为纵坐标作出a－Δm图像。若图线的斜率为k，则当地的重力加速度大小可表示为g＝________(用k、m表示)。
4.某实验小组利用图5(a)所示装置探究加速度与物体所受合外力的关系。主要实验步骤如下：
(a)
(b)
图5
(1)用游标卡尺测量垫块厚度h，示数如图(b)所示，h＝________cm。
(2)接通气泵，将滑块轻放在气垫导轨上，调节导轨至水平。
(3)在右支点下放一垫块，改变气垫导轨的倾斜角度。
(4)在气垫导轨合适位置释放滑块，记录垫块个数n和滑块对应的加速度a。
(5)在右支点下增加垫块个数(垫块完全相同)，重复步骤(4)，记录数据如下表：
n
1
2
3
4
5
6
a/(m·s－2)
0.087
0.180
0.260
0.425
0.519
根据表中数据在图6上描点，绘制图线。
图6
如果表中缺少的第4组数据是正确的，其应该是________m/s2(保留3位有效数字)。
5.某同学用如图7甲所示的装置测定滑块与木板间的动摩擦因数及木板的质量。将力传感器A固定在光滑水平桌面上，并与计算机连接，传感器A的读数记为F1，测力端通过不可伸长的轻绳与一滑块相连(调节力传感器高度使轻绳水平)，滑块起初放在较长的木板的最右端(滑块可视为质点)，木板的左、右两端连接有光电门(图中未画出)，光电门连接的计时器可记录滑