實驗-探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 2025年高考物理必修第一冊人教版一輪復(fù)習(xí)

第四章運動和力的關(guān)系高中物理必修第一冊人教版第2節(jié)實驗_探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系教材幫丨必備知識解讀知識點1

探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗知識點2

實驗創(chuàng)新與改進的常見方法方法幫丨關(guān)鍵能力構(gòu)建題型1

探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實驗過程

圖4-2-1A.用天平分別稱出小車（含槽碼）和小桶及桶內(nèi)所裝砂子的質(zhì)量；B.按圖示安裝好實驗器材；

（1）該同學(xué)漏掉的重要實驗步驟是____________，該步驟應(yīng)排在步驟___后。平衡摩擦力B【解析】實驗中把小桶及其中砂子所受的總重力視為小車所受的拉力，沒有考慮摩擦力，必須在安裝好實驗器材后平衡摩擦力。（2）在上述步驟中，有錯誤的是___，應(yīng)把___________________改為______________________。D

（3）在上述步驟中，不恰當(dāng)?shù)氖莀__，應(yīng)把___________改為___________。

【學(xué)會了嗎│變式題】1.在“探究加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中，采用如圖4-2-2所示的裝置進行實驗：圖4-2-2（1）實驗中，需要在木板的右端墊上一個小木塊，其目的是____________。平衡摩擦力【解析】實驗中，需要在木板的右端墊上一個小木塊，其目的是平衡摩擦力。（2）在實驗操作中，下列說法正確的是___。A

題型2

實驗數(shù)據(jù)的處理和誤差分析

圖4-2-3圖4-2-4

3.2【解析】在連續(xù)相等的時間間隔內(nèi)，從紙帶上可得到四段位移，因此可以選用逐差法計算加速度。

序號123456781.901.721.491.251.000.750.500.300.250.290.330.400.500.711.001.674.003.453.032.502.001.411.000.60

圖4-2-5【答案】如圖4-2-7所示圖4-2-7

實驗前沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不充分圖4-2-6

【學(xué)會了嗎│變式題】2.用如圖4-2-8所示的實驗裝置研究小車加速度與力、質(zhì)量之間的關(guān)系。實驗中用砂和砂桶的總重力代替小車受到的細線的拉力。圖4-2-8（1）下列實驗操作中，哪些是正確的_____（填字母代號）；ADA.調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨募毦€與長木板保持平行B.在實驗中，小車的加速度可用砂和砂桶的總重力除以小車總質(zhì)量得到C.平衡摩擦力時，應(yīng)將細線系在小車上并懸掛砂桶D.實驗中需要保證小車質(zhì)量遠大于砂和砂桶的總質(zhì)量【解析】實驗時，應(yīng)調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨募毦€與長木板保持平行，A正確；在實驗中，小車的加速度是通過紙帶求解的，B錯誤；平衡摩擦力時，不掛砂桶，只讓小車拖著紙帶在木板上運動，C錯誤；實驗中要用砂和砂桶的總重力代替小車受到的細線的拉力，因此需要保證小車質(zhì)量遠大于砂和砂桶的總質(zhì)量，選項D正確。（2）平衡摩擦力時，將長木板的右端適當(dāng)墊高，輕推小車后放手，若放手后打點計時器在紙帶上打出的點越來越密集，則應(yīng)將長木板下的小墊塊向____（選填“左”或“右”）移些；重復(fù)調(diào)整小墊塊的位置，直到打點計時器在紙帶上打出的點間距相等。左【解析】平衡摩擦力時，將長木板的右端適當(dāng)墊高，輕推小車后放手，若放手后打點計時器在紙帶上打出的點越來越密集，則小車的速度越來越小（

說明平衡摩擦力不夠。），應(yīng)增大木板的傾角，即將長木板下的小墊塊向左移些。.

.

C

.

.題型3

對創(chuàng)新實驗的原理的理解圖4-2-9

A

【學(xué)會了嗎│變式題】圖4-2-10

高考幫丨核心素養(yǎng)聚焦考向

考查實驗過程及數(shù)據(jù)處理例4

(2024·浙江1月選考科目試題)如圖4-2-11所示是“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗裝置。圖4-2-11（1）該實驗中同時研究三個物理量間關(guān)系是很困難的，因此我們采用的研究方法是___；BA.放大法

B.控制變量法

C.補償法【解析】該實驗中我們采用控制其中一個物理量不變，研究另外兩個物理量之間的關(guān)系的方法，即控制變量法。故B正確。（2）該實驗過程中操作正確的是___；BA.補償阻力時小車未連接紙帶B.先接通打點計時器電源，后釋放小車C.調(diào)節(jié)滑輪高度使細繩與水平桌面平行【解析】補償阻力時小車需要連接紙帶（一方面是需要連同紙帶所受的阻力一并平衡，另一方面是要通過紙帶上的點間距判斷小車是否在長木板上做勻速直線運動。），故A錯誤；由于小車速度較快，且運動距離有限，打出的紙帶長度也有限，為了能在長度有限的紙帶上盡可能多地獲取間距適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)點，實驗時應(yīng)先接通打點計時器電源，等打點計時器工作穩(wěn)定后再釋放小車，故B正確；為使小車所受拉力與速度同向，應(yīng)調(diào)節(jié)滑輪高度使細繩與長木板平行，故C錯誤。.

.（3）在小車質(zhì)量________（選填“遠大于”或“遠小于”）槽碼質(zhì)量時，可以認為細繩拉力近似等于槽碼的重力。上述做法引起的誤差為__________（選填“偶然誤差”或“系統(tǒng)誤差”）。為減小此誤差，下列可行的方案是___；A.用氣墊導(dǎo)軌代替普通導(dǎo)軌，滑塊代替小車B.在小車上加裝遮光條，用光電計時系統(tǒng)代替打點計時器C.在小車與細繩之間加裝力傳感器，測出小車所受拉力大小遠大于系統(tǒng)誤差C【解析】本實驗中，小車質(zhì)量遠大于槽碼質(zhì)量時，才可以認為細繩拉力近似等于槽碼的重力。這種做法引起的誤差是實驗方法或原理不完善造成的，屬于系統(tǒng)誤差，不是車與木板間存在阻力（實驗中已經(jīng)補償了阻力。）或是速度測量精度低造成的，為減小此誤差，可在小車與細繩之間加裝力傳感器，測出小車所受拉力大小。故選C。.

.

圖4-2-12

A

【類題鏈接│變式題】

（1）為猜想加速度與質(zhì)量的關(guān)系，可利用圖4-2-13所示裝置進行對比實驗。兩小車放在水平板上，前端通過鉤碼牽引，后端各系一條細線，用板擦把兩條細線按在桌上，使小車靜止。抬起板擦，小車同時運動，一段時間后按下板擦，小車同時停下。對比兩小車的位移，可知加速度與質(zhì)量大致成反比。關(guān)于實驗條件，下列正確的是___（選填選項前的字母）。B圖4-2-13A.小車質(zhì)量相同，鉤碼質(zhì)量不同B.小車質(zhì)量不同，鉤碼質(zhì)量相同C.小車質(zhì)量不同，鉤碼質(zhì)量不同【解析】本實驗用控制變量法探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，故小車所受拉力應(yīng)相同，小車質(zhì)量應(yīng)不同，即小車質(zhì)量不同，鉤碼質(zhì)量相同，選項B正確。

次數(shù)12345670.620.560.480.400.320.240.150.250.290.330.400.500.711.00圖4-2-14【答案】如圖甲所示圖甲（3）在探究加速度與力的關(guān)系實驗之前，需要思考如何測“力”。請在圖4-2-15中畫出小車受力的示意圖。為了簡化“力”的測量，下列說法正確的是____（選填選項前的字母）。A.使小車沿傾角合適的斜面運動，小車受力可等效為只受繩的拉力B.若斜面傾角過大，小車所受合力將小于繩的拉力C.無論小車運動的加速度多大，砂和桶的重力都等于繩的拉力D.讓小車的運動趨近于勻速運動，砂和桶的重力才近似等于繩的拉力

圖4-2-15【答案】如圖乙所示圖乙【解析】使小車沿傾角合適的斜面運動，可平衡摩擦力，小車受力可等效為只受繩的拉力，選項A正確；若斜面傾角過大，小車重力沿斜面向下的分力大于摩擦力，小車所受合力將大于繩的拉力，選項B錯誤；小車加速運動時砂和桶有向下的加速度，因此砂和桶的重力大于繩的拉力，故C錯誤；當(dāng)小車的運動趨近于勻速運動時，小車受力平衡，砂和桶的重力近似等于繩的拉力，選項D正確。練習(xí)幫·習(xí)題課A

基礎(chǔ)練

知識測評

AB

D

3.［教材第90頁“參考案例2”改編］圖甲是用來探究加速度和力之間關(guān)系的實驗裝置示意圖，圖乙是其俯視圖。兩個相同的小車，放在比較光滑的水平板上（摩擦力很小，可以略去），前端各系一條細繩，CA.使小盤和砝碼的總質(zhì)量盡可能等于小車質(zhì)量B.若將小車放在粗糙水平板上，對實驗結(jié)果沒有影響C.位移之比等于加速度之比是因為小車的位移與加速度成正比D.可在兩小盤內(nèi)放置相同質(zhì)量的砝碼，在兩小車內(nèi)放置不同質(zhì)量的砝碼進行實驗繩的另一端跨過定滑輪各掛一個小盤，盤里可放砝碼。兩個小車后端各系一條細線，細線后端用夾子固定，打開夾子，小盤和砝碼牽引小車運動，合上夾子，兩小車同時停止。用刻度尺測出兩小車通過的位移，則位移之比就等于它們的加速度之比。為了探究加速度大小和力大小之間的關(guān)系，下列說法正確的是(

)

.

.

圖甲

A

.

.

圖乙1.631.72

【答案】如圖所示【解析】舍去誤差較大的點，將剩余的點連成一條直線，使盡量多的點落在直線上，如圖所示。

沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不夠

（1）根據(jù)該同學(xué)的結(jié)果，小車的加速度與鉤碼的質(zhì)量呈________（填“線性”或“非線性”）關(guān)系。非線性【解析】根據(jù)題圖（b）坐標系中給出的點連線，可知小車的加速度與鉤碼的質(zhì)量呈非線性關(guān)系。小車的加速度由位移傳感器及與之相連的計算機得到。回答下列問題：

未平衡摩擦力或沒有完全平衡摩擦力

調(diào)節(jié)軌道的傾斜度以平衡摩擦力遠小于小車（含發(fā)射器）的質(zhì)量

B

綜合練

選考通關(guān)建議時間：25分鐘

（1）按圖示安裝好實驗裝置。取下砝碼盤,調(diào)整木板右端高度,讓滑塊勻速下滑。

0.535

越來越大

7.某研究性學(xué)習(xí)小組欲探究小車質(zhì)量不變時其加速度與力的關(guān)系，該小組在實驗室設(shè)計了一套如圖甲所示的裝置。（1）要順利完成該實驗，除圖甲中實驗儀器和低壓交流電源（含導(dǎo)線）外，還需要的實驗儀器是________（選填“刻度尺”“天平”或“秒表”）?？潭瘸摺窘馕觥扛鶕?jù)實驗所要進行的測量可知，本實驗除題圖甲中實驗儀器和低壓交流電源（含導(dǎo)線）外，還需要刻度尺。（2）按上述方案做實驗，是否要求砂桶和砂子的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量？____（選填“是”或“否”）。否【解析】由題述實驗方案可知，不需要砂桶和砂子的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量。（通過彈簧測力計可測量出拉小車的力。）.

.

0.60

8.(2024·湖南長沙雅禮中學(xué)模擬)某實驗小組為探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，采用了如圖甲所示的實驗裝置。（1）實驗中將槽碼所受的重力視為含遮光條的滑塊所受的合力，為了滿足該條件，槽碼的質(zhì)量______（填“需要”或“不需要”）遠小于滑塊的質(zhì)量。需要【解析】根據(jù)實驗原理可知實驗中將槽碼所受的重力視為含遮光條的滑塊所受的合力，為了滿足該條件，槽碼的質(zhì)量需要遠小于滑塊的質(zhì)量。

高于【解析】由圖線可知所掛槽碼質(zhì)量不為0時，滑塊的加速度仍然為0，其原因可能是實驗時氣墊導(dǎo)軌左側(cè)高于右側(cè)。9.(2024·安徽宣城期末)“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗裝置如圖甲所示。小車后面固定一條紙帶，穿過電火花計時器，細線一端連著小車，另一端通過光滑的定滑輪和動滑輪與懸掛在豎直面內(nèi)的力傳感器相連，力傳感器用于測量小車受到拉力的大小。圖甲（1）在安裝器材時，要調(diào)整定滑輪的高度，使連接小車的細線與木板平行。這樣做的目的是___（填選項前的字母）。A.防止打點計時器在紙帶上打出的點痕不清晰B.在平衡摩擦力后使細線拉力等于小車受的合力C.防止小車在木板上運動過程中發(fā)生抖動D.保證小車最終能夠?qū)崿F(xiàn)勻速直線運動B【解析】實驗中調(diào)節(jié)定滑輪高度，使細線與木板平行，可在平衡摩擦力后使細線的拉力等于小車所受的合力，如果不平行，細線的拉力在垂直于木板的方向上就有分力，改變了摩擦力，不能使細線拉力等于小車所受的合力，故選B。（2）實驗中________（填“需要”或“不需要”）滿足所掛鉤碼質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量。不需要【解析】由于本實驗中的力傳感器可以直接讀出細線上的拉力大小，所以不需要滿足所掛鉤碼質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量。

2.0【解析】圖示解析·巧妙尋關(guān)鍵

BA.鉤碼質(zhì)量沒有遠小于小車質(zhì)