27版53高中同步新教材必修第一册人教物理练习册第四章　实验-探究加速度与力、质量的关系

第四章运动和力的关系基础过关练2实验:探究加速度与力、质量的关系题组一教材经典实验1.[2026重庆期末]在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,采用如图甲所示的装置设计实验。

(1)设计本实验应用的最主要思想方法是___________。A.理想实验法

B.假设法

C.控制变量法(2)在探究加速度与力的关系时,若测得小车质量M=0.4kg,改变砝码质量m,进行多次实验,以下m的取值

最不合适的一个是___________。A.m=4g

B.m=10g

C.m=40g

D.m=500g

D

C

(3)关于该实验操作,下列说法正确的是_____________。A.补偿阻力时,小车前不需要悬挂砝码盘B.除了图甲中的器材外,完成该实验还需要刻度尺C.平衡摩擦力是为了使小车受到的合外力等于小车受到细线的拉力D.每次改变小车质量后都需要重新平衡摩擦力(4)图乙是某同学在实验中打出的一条纸带,已知打点计时器打点的时间间隔为0.02s,他从比较清晰的

点A开始,每五个计时点取一个计数点,由此可求得小车的加速度大小为__________m/s2。(结果保留2

位有效数字)

0.81

ABC

(5)在本实验中认为细线对小车的拉力F等于砝码和砝码盘的总重力,已知两位同学利用实验数据作出

的a-F图线如图丙中的1、2所示,下列分析正确的是____________。(选填选项前的字母)

AC

丙A.出现图线1的原因可能是在平衡摩擦力时长木板的倾斜角度过大B.出现图线1的原因可能是在平衡摩擦力时长木板的倾斜角度过小C.出现图线2的原因可能是砝码和砝码盘的总质量不合适D.出现图线2的原因可能是小车的质量过大解析

(1)该实验探究加速度与力、质量的关系,研究三者关系必须先使某一个量不变,研究另外两个

量之间的关系,即运用控制变量法,选C。(2)实验时要求小车质量M要远远大于砝码盘和砝码的总质量,D中砝码的质量m大于M,所以D最不合适,

故选D。(3)补偿阻力时,小车前不需要悬挂砝码盘,让小车带着穿过限位孔的纸带一起运动即可,A正确;除了题

图甲中的器材外,完成该实验还需要刻度尺,利用刻度尺测量计数点之间的距离,从而计算加速度,B正

确;平衡摩擦力是为了使小车受到的合外力等于小车受到细线的拉力,C正确;每次改变小车质量后不需

要重新平衡摩擦力,D错误。(4)处理数据时,每五个计时点取一个计数点,则相邻计数点间的时间间隔为T=5×0.02s=0.1s,根据位移

差公式有xCE-xAC=a(2T)2,解得小车的加速度大小为a=

×10-2m/s2=0.81m/s2。(5)图线1纵轴截距的物理意义是F=0时,加速度不等于0,出现图线1的原因是平衡摩擦力时,长木板的倾

斜角度过大,A正确,B错误;F较大时图线2的斜率变小,则出现图线2是因为不再满足小车的质量远大于

砝码和砝码盘的总质量的条件,C正确,D错误。2.[2026广东中山期末]A同学利用图甲所示实验装置探究“加速度与力、质量的关系”。

(1)关于平衡摩擦力,下列说法正确的是___________。A.平衡摩擦力是为了使细绳的拉力等于托盘和砝码的总重力B.平衡摩擦力时,小车前端应当用细绳悬挂托盘,但托盘中不放砝码C.正确操作后启动打点计时器,轻推小车,若纸带上点迹均匀,则摩擦力平衡完成(2)图乙为A同学在正确操作后得到的一条纸带,已知交流电源的频率为50Hz,纸带上每隔四个点取一

C

个计数点,则小车的加速度大小为______________m/s2。(结果保留2位有效数字)

(3)B同学设计如图丙所示的实验装置来探究“加速度与力、质量的关系”,具体操作步骤如下:

0.53

丙①挂上托盘和砝码,改变木板的倾角,使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑;②取下托盘和砝码,测出其总质量为m,让小车沿木板下滑,测出加速度a;③改变砝码质量和木板倾角,多次测量,通过作图可得到a-F的关系图像。实验中小车在沿斜面下滑时受到的合力F_________(填“大于”“小于”或“等于”)mg,该实验

__________(填“需要”或“不需要”)满足m≪M。不需要

等于

解析

(1)平衡摩擦力是为了使细绳的拉力等于小车受到的合力,A错误;平衡摩擦力是用小车的重力沿

木板方向的分力平衡阻力,所以小车前端不应当悬挂托盘,B错误;正确操作后启动打点计时器,轻推小

车,若纸带上的点迹均匀,说明小车做匀速运动,则摩擦力平衡完成,C正确。(2)纸带上每隔四个点取一个计数点,相邻计数点间的时间间隔为T=5×

=5×

s=0.1s,根据位移差公式可知,小车的加速度大小为a=

=

×10-2m/s2≈0.53m/s2。(3)质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑时,小车受力平衡,沿木板方向有mg+f=Mgsinθ;取下托盘

和砝码,测出其总质量为m,小车在沿斜面下滑时受到的合力为F=Mgsinθ-f=mg,根据上述结论可知,不

需要满足m≪M。题组二拓展创新实验3.[2026四川攀枝花期末]某实验小组利用如图甲所示实验装置探究小车加速度与力的关系,实验步骤

如下:

甲

乙(ⅰ)按图甲所示安装实验器材,测量遮光条的宽度d及遮光条到光电门的距离x(保证d≪x);(ⅱ)保持小车质量不变,由静止释放小车,记录光电门的遮光时间Δt;(ⅲ)逐个增加钩码数量,重复步骤(ⅱ);(ⅳ)处理实验数据,分析得出结论。据此回答以下问题:(1)安装实验器材时细线与带滑轮的木板之间应保持_________。

(2)小车的加速度大小的表达式为___________。(用实验步骤中所测物理量的字母表示)(3)①保持小车质量不变时测得小车的加速度a和拉力F的数据如表所示,请根据表中数据在图乙中画出

a-F图线。平行

F/N0.200.300.400.50a/(m·s-2)0.100.210.290.40②反向延长a-F图线发现其并未过坐标原点,小组成员经过讨论分析后认为可能遗漏的实验步骤是

______________________________________。将木板左侧垫高,平衡木板对小车的摩擦力

解析

(1)为使细线对小车的拉力恒定,安装实验器材时细线与带滑轮的木板之间应保持平行。(2)遮光条通过光电门时的速度为v=

,小车做匀加速直线运动,有v2=2ax,解得a=

。(3)①根据表中数据在图乙中画出a-F图线,如图所示。②a-F图线与横轴正半轴相交,说明小车加速度为

零时,细线对小车有拉力,可能遗漏的实验步骤是将木板左侧垫高,平衡木板对小车的摩擦力。

4.[2026河南新乡期末]实验小组采用如图1所示的实验装置,验证“当质量一定时,物体运动的加速度与

它所受的合力成正比”这一物理规律。已知小车的质量为M,重物的质量为m,图1中力传感器可测细线

拉力大小。试回答下列问题:

(1)除实验装置图中器材外,实验时还需要的有____________。A.直流电源

B.交流电源C.秒表

D.刻度尺(2)本实验__________(选填“需要”或“不需要”)满足“M远大于m”,本实验用到的方法是不需要

BD

____________(选填“控制变量法”或“等效法”)。(3)图2是实验中得到的一条纸带,相邻两个计数点间还有四个点未画出,电源的频率是50Hz,计数点间

的距离已在图中标出,则小车的加速度大小为______________m/s2。(结果保留3位有效数字)

(4)实验小组利用实验数据得到的a-F图像如图3所示,图线没有过原点的原因可能是_______________。平衡摩擦力过度

1.72

控制变量法

解析

(1)除实验装置图中器材外,实验时还需要的有交流电源给打点计时器供电,还需要刻度尺测量

纸带上的数据;不需要直流电源和秒表,故选B、D。(2)本实验因有力传感器测量小车所受的拉力,则