课时冲关18 实验四 探究加速度与力、质量的关系-【创新教程】2026年高考物理总复习大一轮课时作业（人教版2019）

课时冲关１８　实验四　探究加速度与力、质量的关系 学生用书　P３６５　 １．某实验小组利用图甲所示的装置探究加速度与 力、质量的关系． (１)下列做法正确的是　　　(填字母代号)． A．调节滑轮的高度,使牵引木块的细绳与长木板 保持平行 B．在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦 力时,将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在 木块上 C．实验时,先放开木块再接通打点计时器的 电源 D．通过增减木块上的砝码改变质量时,不需要 重新调节木板倾斜度 (２)为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上 近似等于木块运动时受到的拉力,应满足的条 件是砝码桶及桶内砝码的总质量 木 块和木块上砝码的总质量．(填“远大于”“远小 于”或“近似等于”) (３)甲、乙两同学在同一实验室, 各取一套图甲所示的装置放在水 平桌面上,木块上均不放砝码,在 没有平衡摩擦力的情况下,研究 加速度a与拉力F 的关系,分别 得到如图乙中甲、乙两条直线,设甲、乙用的木 块质量分别为m甲、m乙,甲、乙用的木块与木板 间的动摩擦因数分别为μ甲、μ乙,由图乙可知, m甲 m乙,μ甲 μ乙 ．(填“大于”“小于” 或“等于”) 解析:(１)在探究加速度与力、质量的关系的实 验中,平衡摩擦力时木块不通过定滑轮挂砝码 桶,而要挂纸带,并且改变质量时不需要重新平 衡摩擦力;在实验时应先接通电源再放开木块, 故选项A、D均正确;B、C均错误． (２)选木块(M)、砝码桶及桶内的砝码(m)为研 究对象, 则mg＝(M＋m)a ① 选砝码桶及桶内的砝码为研究对象 则mg－FT＝ma ② 联立①②得:FT＝mg－ m２g M＋m 要使FT＝mg需要 m２g M＋m→０ ,即 M≫m (３)对木块由牛顿第二定律得: F－μmg＝ma 即a＝１mF－μg． 由上式与题图结合可知: １ m甲＞ １ m乙 ,μ甲 g＞μ乙 g 即:m甲＜m乙,μ甲＞μ乙 ． 答案:(１)AD　(２)远小于　(３)小于　大于 ２．如图甲所示的装置由气垫导轨、两个光电门、滑 块和砂桶等组成．光电门可以测出滑块分别通 过两个光电门的时间Δt１ 和Δt２,导轨标尺可以 测出两个光电门间的距离L,游标卡尺测量遮 光片的宽度d,另用天平测出滑块和砂桶(装砂) 的质量分别为M 和m,回答下列问题: (１)测量d时,某次游标卡尺(主尺的最小分度为１ mm)的示数如图乙所示,其读数为　　　　mm． (２)若用该装置来验证牛顿第二定律,以下说法 不正确的是　　　　． A．该装置可以不平衡摩擦力也不需要将气垫导轨 调节水平 B．如果气垫导轨水平则轻推滑块匀速滑动时, 通过两个光电门的时间Δt１ 和Δt２ 必相等 C．实验时,多次在同一条件下重复实验取挡光 片通过两光电门时间的平均值以减小偶然 误差 (３)该装置中滑块所受线的拉力F 若用M、m、 L、Δt１ 和Δt２ 表示,则F＝　　　　． (４)通过计算比较发现滑块受到的线的拉力F 与砂和砂桶的重力不相等且相差较大,是因为 　． 解析:(１)由游标卡尺的读数规则得,读数为１１． ３０mm． (２)该装置需要将气垫导轨调节水平,所以A不 正确． (３)由F＝Ma,v２－v２０＝２aL,v＝ d Δt２ ,v０＝ d Δv１ 得F＝M d Δt２ æ è ç ö ø ÷ ２ － dΔt１ æ è ç ö ø ÷ ２ ２L ． (４)没有满足 M≫m． 答案:(１)１１．３０　(２)A　(３)M d Δt２ æ è ç ö ø ÷ ２ － dΔt１ æ è ç ö ø ÷ ２ ２L (４)没有满足M≫m 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰６７４􀅰 高考总复习　物理 ３．某组同学设计了“探究加速度a与物体所受合 力F 及质量m 的关系”实验．图(a)为实验装置 简图,A为小车,B为电火花计时器,C为装有细 砂的小桶,D为一端带有定滑轮的长方形木板, 实验中认为细绳对小车的拉力F 等于细砂和小 桶的总重量,小车运动的加速度a可用纸带上 打出的点求得． (a) (１)图(b)为某次实验得到的纸带,已知实验所 用电源的频率为５０Hz．根据纸带可求出电火花 计时器打B 点时的速度为　　　　m/s,小车 的加速度大小为　　　m/s２．(结果均保留两位 有效数字) (b) (c) (２)在“探究加速度 a 与 质 量 m 的 关 系”时,某同学按照 自己的方案将实验 数据在坐标系中进 行了标注,但尚未 完成图像(如图c 所示)．请继续帮助 该同学作出坐标系 中的图像． (３)在“探究加速度a 与合力 F 的关系”时,该同学根据实 验数据作出了加速度a 与合 力F 的图线如图(d),该图线 不通过坐标原点,试分析图线 不通过坐标原点的原因． 答: 　 解析:(１)AC 这段位移的平均速度等于AC 这 段时间中间时刻的瞬时速度,即B 点的瞬时速 度,故vB＝ AB＋BC ４T ＝ (６．１９＋６．７０)×１０－２ ４×０．０２ m /s＝ １．６m/s． 由逐差法求解小车的加速度 a＝ (CD＋DE)－(AB＋BC) ４(２T)２ ＝ (７．２１＋７．７２－６．１９－６．７０)×１０－２ ４×(２×０．０２)２ m/s２ ＝３．２m/s２． (２)将坐标系中各点连成一条直线,连接时应使 直线过尽可能多的点,不在直线上的点应大致 对称地分布在直线的两侧,离直线较远的点应 视为错误数据,不予考虑,连线如图所示: (３)图线与横轴有截距,说明实验前没有平衡阻 力或平衡阻力不够． 答案:(１)１．６　３．２　(２)见解析　(３)实验前没 有平衡阻力或平衡阻力不够 ４．某同学利用图(a)所示 实验装置及数字化信 息系统获得了小车加 速度a 与槽码的质量 m 的对应关系图,如图 (b)所示．实验中小车 (含发射器)的质量为 ２００g,实验时选择了 不可伸长的轻质细绳 和轻定滑轮,小车的加 速度由位移传感器及与之相连的计算机得到． 回答下列问题: (１)根据该同学的结果,小车的加速度与槽码的 质量 成　　　　(选 填“线 性”或“非 线 性”) 关系． (２)由图(b)可知,aＧm 图线不经过原点,可能的 原因是 　． (３)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变 的情况下,小车的加速度与作用力成正比”的结 论,并直接以槽码所受重力mg作为小车受到的 合外力,则实验中应采取的改进措施是 　, 槽码的质量应满足的条件是 　 　． 解析:这是探究牛顿第二定律的实验,即(２)是 探究小车加速度与槽码质量的关系,所以该实验 必须平衡摩擦力,并且要保证槽码的质量远小于小 车的质量． (１)由图像可知小车的加速度与槽码的质量成 非线性关系． (２)aＧm 图线不经过原点,在m 轴上有截距,即挂 上小槽码后小车加速度仍为零,可能的原因是存在 摩擦力． (３)本实验直接以槽码所受重力mg作为小车受到 的合外力,则应采取的措施是调节轨道的倾斜度以 补偿摩擦力,槽码的质量应满足的条件是远小于小 车的质量． 答案:(１)非线性　(２)存在摩擦力　(３)调节轨 道的倾斜度以平衡摩擦力　远小于小车的质量 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰７７４􀅰 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 第三章　牛顿运动定律 ５．(２０２５􀅰湖北襄阳四中模拟)某同学在实验室用 如图甲所示的实验装置做“探究加速度与质量 的关系”的实验． (１)为了尽可能减少摩擦力的影响,打点计时器 最好选用 (填“电磁打点计时 器”或“电火花计时器”),同时需将长木板的右 端垫高,轻推一下小车,使小车能拖动穿过打点 计时器的纸带做 ． (２)在 条件下,可 以认为绳对小车的拉力近似等于砂和砂桶的总 重力,通过改变 (填“砂和砂桶” 或“小车”)的质量,可探究加速度与 (填“小车”或“砂和砂桶”)质量的关系． (３)如果某次实验打出的纸带如图乙所示,O 为 起点,A、B、C 为过程中的三个相邻的计数点, 相邻的计数点之间有四个点没有标出,A、B、C 到O点的距离在图中已标出,所用交流电的频率 为f,则测出小车运动的加速度为a＝　　　　． 解析:(１)电磁打点计时器的振针与纸带间存在 一定的摩擦,因此为了尽可能减少摩擦力的影 响,应选用电火花计时器;补偿摩擦力时,应该 在不挂砂桶的条件下,轻推小车,如果小车做匀 速直线运动,表明摩擦力已补偿． (２)在砂和砂桶的总质量远小于小车的质量的 条件下,可以认为绳对小车的拉力近似等于砂 和砂桶的总重力;应通过改变小车的质量,探究 加速度与小车质量的关系． (３)(s３－s２)－(s２－s１)＝a ５ f æ è ç ö ø ÷ ２ 得小车运动的加速度:a＝ (s１＋s３－２s２)f２ ２５ ． 答案:(１)电火花计时器　匀速直线运动 (２)砂和砂桶的总质量远小于小车的质量　小车 　小车 (３) (s１＋s３－２s２)f２ ２５ ６．如图１所示是某同学探究加速度与力的关系的 实验装置．他在气垫导轨上安装了一个光电门 B．滑块上固定一遮光条,滑块用细线绕过气垫 导轨左端的定滑轮与力传感器相连,传感器下 方悬挂槽码,每次滑块都从A处由静止释放． 图１ (１)该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d,如 图２所示,则d＝　　　　mm． 图２ (２)实验时,将滑块从A位置由静止释放,由数字 计时器读出遮光条通过光电门B的时间t,若要得 到滑块的加速度,还需要测量的物理量是　　　　 　　　　． (３)下列不必要的一项实验要求是　　　　． (请填写选项前对应的字母) A．应使滑块质量远大于槽码和力传感器的总 质量 B．应使A位置与光电门间的距离适当大些 C．应将气垫导轨调节水平 D．应使细线与气垫导轨平行 (４)改变槽码质量,测出对应的力传感器的示数 F 和遮光条通过光电门的时间t,通过描点作出 线性图像,研究滑块的加速度与力的关系,处理 数据时应作出　　(选填“t２ＧF”“１tＧF ”或“１ t２ Ｇ F”)图像． 解析:(１)由题图知第５条刻度线与主尺对齐, d＝２mm＋５×０．０５mm＝２．２５mm． (２)实验时,将滑块从A位置由静止释放,由数 字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t,滑 块经过光电门时的瞬时速度可近似认为是滑块 经过光电门的平均速度．根据运动学公式知,若 要得到滑块的加速度,还需要测量的物理量是 遮光条到光电门的距离L． (３)拉力是直接通过传感器测量的,故与小车质 量和槽码质量大小关系无关,故A项不必要;应 使A位置与光电门间的距离适当大些,有利于 减小误差,故B项必要;应将气垫导轨调节水 平,拉力才等于合力,故C项必要;要保持细线 方向与气垫导轨平面平行,拉力才等于合力,故 D项必要．故选A． (４)由题意可知,该实验中保持滑块质量 M 不 变,因此有:v２＝２aL,v＝dt ,a＝FM ,１ t２ ＝２L Md２ F 所以研究滑块的加速度与力的关系,为作出线 性图像,处理数据时应作出１ t２ ＧF 图像． 答案:(１)２．２５　(２)遮光条到光电门的距离L (３)A　(４)１ t２ ＧF 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 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