第23讲 实验：探究加速度与力、质量的关系-【黄金起点】2025年初高中衔接必刷题物理

参考答案 5.答案：BD 大，A、B始终处于相对静止状态，B错误，D正确：当拉力 解析：轰炸机经过静止在地面上的目标正上方时投下炸 F=16N时，对整体由牛颜第二定律可得F=(mA十mB) 弹，由于惯性，炸弹具有与飞机相同的水平速度，所以好 a,解得a= F mA十mB6十2m/s2=2m/s3,则有B受到 16 弹不能击中目标，故A错误；地球由西向东自转，我们向 上跳起来以后，由于惯性，仍有与地面相同的速度，所以 A的摩擦力等于Ft==2×2N=4N,C错误。 还落在原地而不落到原地的西边，故B正确：惯性由质量 2.答案：D 决定，系好安全带，人的质量不变，惯性不变，系上安全带 后，人虽然因惯性向前运动，但受安全带的约束，增加了 解析：若雪花只受重力，有h=2g12,解得1=28，实际上， 安全系数，可以减小惯性带来的危害，故C错误：被抛出 雪花下落过程中受到的空气阻力较大，所以其下落时间 的小球，尽管速度的大小和方向都改变了，但小球的质量 应大于2s,故D正确。 不变，惯性不变，故D正确。 3.答案：B 第23讲实验：探究加速度 解析：依题意，物体合力为FV8十6N=10N,根据牛 与力、质量的关系 顿第二定律，可得a=E =5m/s2,故B正确 达标训练 1.答案：(1)②减小均勾 4.答案：AC (2)没有满足小车质量远大于所挂砝码的质量 解析：由1图像中图线与时间抽所包围的面积表示位 (3)0.3751.50 移，故火实位置距离消防地而的距离为工=1X10m 解析：(1)由图乙可知点与点之间的距离越来越大，可知 小车做加速运动，说明木板的倾角太大，所以应减小木板 =90m,故C正确：无人机整个上升过程平均速度为v一 的颅角，反复调节，直到纸带上打出的点迹均匀，说明平 衡摩擦力已彻底 L=90m=7.5m/s,故A正确：加速阶段的加速度大小 12s (2)假设砝码和砝码盘的质量为m,小车的质量为M,对 △=10 系统誉体有mg=(m十MDa,解得a=学m对砝码和砖 a1= △14 m/s2=2.5m/s2,减速阶段的加速度大小 42 △2_10， Mg=mg,可知 m/s=5m/s2,故B错误：加速阶段时，根 码盘分析有mg一F=ma,解得F= △12 2 M十m 1+加 据牛顿第二定律F-mg=ma1,代入数据解得无人机螺 M 旋桨产生升力为F=187.5N.故D错误 5.答案：BC 当m<M时F≈mg则aW学nM·可知a与F成正 解析：撤去挡板前，以A球为对象，根据平衡条件可得弹 比。当m>M时a=g,即随着n的不断增加，a值会不断 簧弹力为P绊一mgsn0,在突然撒去挡板的瞬间，弹簧弹 逼近g,故图像变弯曲的原因是小车质量没有满足远大于 力保持不变，A球的受力保持不支，则A琼的加速度大小 所挂砝码的质量。 为零：对B球，根据牛頓第二定律可得B= F弹十mgSn0 (3)物体通过1计数点的速度叫=2斤 .x27.50×10-2 2×0.1 m/s 2gsin0,故选BC。 =0.375m/s。运动的加速度4=2420=150×10 6.答案：(1)7.5N,水平向左(2)7.5m/s,水平向右 T 0.12 m/s2 解析：(】)对小球受力分析，如图所示 =1.50m/s2 由物体的平衡条件有，水平方向F,sin 2.答案：(1)平衡摩擦力(2)C(3)1.302.00(4)C 37°-F6=ma 解析：(1)将长永板右端适当垫高，可以让小车重力的分 竖直方向F.cos37°=mg 力与摩擦力平衡，从而控制小丰受到的力，使得连接小车 代入数据解得Fm=37.5N,F=7.5N,bF 绳子的拉力就等于小车受到的合外力。 蝇拉力水平向左。 (2)电火花打点计时器是一种能够按照相同的时间间隔， (2)当小车的加速度向右达到最大时有 在纸带上连续打，点的仪器，它使用交流电源，由学生电源 Fasin 37=mam m号 供电，工作电压为220V,故C正确，A、B错误。 F,c0s37°=mg (3)由于匀变速直线运动中某一段的平均速度等于这一 联立解得am=7.5m/s 段中间时刻的瞬时速度，又由于打点计时器打出的纸带 方向水平向右。 中每两点间的时间间隔是相同的，所以E点是DF的中 第25讲 力学单位制 间时刻，则有g=pF=(53.99-28.02)X10 达标训练 0.2 -m/s 1.30m/s。由逐差法可得小车从O到F运动的加速度大 1.答案：A 小为a=4=[(53.99-18.01)-18.01]×10-2 解析：普朗克常量 T2 m/s h=6.62607015×10-34kg·m2.s-1=6.62607015× 0.3 1034J·s,故A正确 2.00m/s. (4)如果实险中长木板的右端垫得过高，木板领角过大 2.答案：B 则重力的分力大于摩擦力，即平衡摩擦过大，还为加砝 解析：根据做功公式W=FLcos0,可知功的单位为N·m, 码，即绳子拉力为零的情况，小车已经有一个较小的加速 故A错误：根据电场强度公式E=司，可知电场强度的单 度，开始做匀加速直线运动，即绘出的：F关系应为C 位为V/m,故B正确：根据磁通量公式中=BS,可知磁通 图，故C正确，A、B、D错误。 第24讲牛顿第二定律 量的单位为T·m,故C错误；根据加速度公式a=A, 达标训练 可知加速度的单位为m/s”,故D错误。 1.答案：D 3.答案：D 解析：由题意可知，由于物体B放在光滑的水平而上，因 解析：力学基本量是长度、质量、时间，故A错误：kg是基 此只要拉力F不是零，A、B将一起运动，所以当拉力0 本单位，N,m/s是导出单位，故B错误：根据牛顿第二定 F<12N时，A不会静止不动，A错误：若A,B能产生相 律表达式可知：1N=1kg·m/s2,故C错误；新闻中涉及 对滑动时，则有a=m1迟=Q.2×6X10 的11米、400晚和101.2秒中，来和秒是国际单位制中的 m/s2=6m/s2, 基本单位，D正确 mB 2 对A、B整体，由牛顿第二定律可得产生相对滑动时最大 4.答案：ABC 拉力为F=(mA十mB)a=(6+2)×6N=48N,由此可 解析：国际单位制中七个基本单位是：米、千克、秒、安培 知，在绳子承受的最大拉力20N范国内，无论拉力F多 开尔文，摩尔和坎德拉。本题选不属于国际单位制中的 基本单位，故A、B、C正确。 89衔接必刷题 物理 第23讲 实验：探究加速度与力、质量的关系 知识清单 ZHISHIQINGDAN 初中物理知识储备 (2)方法二：由纸带根据公式△x=aT2结合逐差 1.控制变量法 法计算出小车的加速度。 (3)方法三：不直接测量加速度，求加速度之比。 初中物理当中的好多实验采用的就是控制变量 法。在研究研究蒸发快慢与液体温度、液体表面 例如：让两个做初速度为0的匀加速直线运动的 积和液体上方空气流动速度的关系的时候我们 物体的运动时间t相等，测出各自的位移x1、x2, 发现涉及到的变量有温度、表面积、和空气流动 则=，把加速度的测量转换成位移的测量。 a2 x2 三个因素，也就是三个变量，我们要研究单一变 3.力的测量 量对蒸发快慢的影响，就应该控制其中的两个 在阻力得到平衡的情况下，小车受到的拉力等于 变量。 小车所受的合力。 物理学中对于多变量的问题，常常采用控制其中 (1)在槽码的质量比小车的质量小得多时，可认 多个变量，每一次只改变其中的某个因素，而控 为小车所受的拉力近似等于槽码所受的重力。 制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因 (2)使用力传感器可以直接测量拉力的大小，不 素对事物的影响分别加以研究，最后再综合解 需要使槽码的质量远小于小车的质量。 决，这种方法叫控制变量法。它是科学探究中的 三，实验器材 重要思想方法，广泛地运用在各种科学探索和科 小车、砝码、槽码、细线、一端附有定滑轮的长木板、 学实验研究之中。 垫木、打点计时器、交流电源、纸带、刻度尺、天平。 2.正比例函数图像：一条过原点的倾斜直线。 四、进行实验（以参考案例1为例） 高中物理新知学习] 1.用天平测出小车的质量m,并把数值记录下来。 一、实验思路—控制变量法 2.按如图所示的装置把实验器材安装好（小车上先 1.探究加速度与力的关系 不系细线)。 保持小车质量不变，通过改变槽码的个数改变小 小车纸带o心打点计时器 车所受的拉力，测得不同拉力下小车运动的加速 度，分析加速度与拉力的定量关系。 2.探究加速度与质量的关系 保持小车所受的拉力不变，通过在小车上增加重 槽码 物改变小车的质量，测得不同质量的小车对应的 加速度，分析加速度与质量的定量关系。 3.平衡阻力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫上 二、物理量的测量 垫木，反复移动垫木位置，启动打点计时器，直到 1.质量的测量：用天平测量。在小车中增减砝码的 轻推小车使小车在木板上运动时可保持匀速直 数量可改变小车的质量。 线运动为止（纸带上相邻点间距相等），此时小车 2.加速度的测量 重力沿木板方向的分力等于打点计时器对小车 (1)方法一：让小车做初速度为0的匀加速直线 的阻力和长木板的摩擦阻力及其他阻力之和。 运动，用刻度尺测量小车移动的位移x,用秒表 4.把细线绕过定滑轮系在小车上，另一端挂上槽 测量发生这段位移所用的时间，然后由a= 码。保持小车质量不变，改变槽码的个数，以改 2 变小车所受的拉力。处理纸带，测出加速度，将 计算出加速度a。 结果填入表1中。 62 第二部分初高中物理知识衔接 表1小车质量一定 2.在平衡阻力时，不要悬挂槽码，但小车应连着纸 带且启动打点计时器。用手轻轻地给小车一个 拉力F/N 初速度，如果在纸带上打出的点的间隔均匀，表 加速度a/(m·s-2) 明小车受到的阻力跟它受到的重力沿木板向下 5.保持槽码个数不变，即保持小车所受的拉力不 的分力平衡。 变，在小车上增减砝码，重复上面的实验，求出相 3.作图时应使所作的直线通过尽可能多的点，不在 应的加速度，把数据记录在表2中。 直线上的点也要尽可能地均匀分布在直线的两 表2小车所受的拉力一定 侧，个别偏离较远的点应舍去。 初高中物理衔接点] 质量/kg 1.同学学习完牛顿第一定律以后，能否提出探究加 加速度a/(m·s-2) 速度与力、质量关系的必要性，并从实验思路设 五、数据分析 计、物理量的测量、实验过程和数据分析几个方 1.分析加速度a与拉力F的定量关系 面完成探究。实验的基本思路对于同学们来说 由表1中记录的数据，以加速度a 并不困难，因此整个学习过程应该更加重视体 为纵坐标，以拉力F为横坐标，根 会探究的实质：鼓励自己提出科学问题：设计 据测量数据描点，然后作出：FO 更多的实验方案（并不一定全都实施）：想办 图像，如图所示，若图像是一条过原点的倾斜直 法解决实验中遇到的问题，尝试用多种方法处 线，就能说明a与F成正比。 理数据，基于实验数据得出结论：以及培养自 2.分析加速度a与质量m的定量关系 己在探究过程和结果进行交流、评估反思的 由表2中记录的数据，以a为纵 能力。 坐标，以品为横坐标，根据测量数 2.本节的重点是让同学们经历加速度与力、质量关 0 系的探究过程，体会探究的本质，培养同学们提 据指点，然后作出女图像，如图所示。若口品 出问题、批判性思维、交流和合作等能力。由于 同学们在此前的学习中经历了多次探究实验学 图像是一条过原点的倾斜直线，说明a与上成正 习因此在本节学习中应该更加注重探究的开放 性，显现科学探究的本质。 比，即a与m成反比。 3.本节的难点是从实验数据中分析加速度与力以 3.实验结论 及加速度与物体质量的关系，从图像中发现物理 (1)保持物体质量不变时，物体的加速度“与所 规律，并通过这种体验提高使用多种方法和手段 受拉力F成正比 分析、处理信息的能力。特别是在探究加速度与 (2)保持拉力F不变时，物体的加速度a与质量 质量的关系时，用一的数据作为横坐标来处理数 m成反比。 据对学生来说是第一次，思维跨度较大，将对同 六、注意事项 学们的思维和心理产生深刻的影响，如果同学们 1.打点前小车应靠近打点计时器且应先启动打点 能准确理解，熟练掌握，对以后的学习将会奠定 计时器后放开小车。 了坚实的基础。 63 衔接必刷题 物理 经典例题 JINGDIANLITI 【典例1】如图所示为某同学探究“在外力一定的 【答案】(1)BC(2)B(3)匀速直线(4)乙 条件下，物体的加速度与其质量间的关系”的实 【解析】(1)本实验中需要测位移，则需要刻度 验装置示意图。 尺，电磁打点计时器需要低压交流电源，故B、C 小车 纸带打点计时器 正确。(2)实验探究外力一定的条件下，物体的 加速度与其质量间的关系，采用的科学方法是控 制变量法，故B正确。(3)补偿阻力时，把长木板 一端垫高，调节长木板的倾斜度，使小车在不受 砂桶 绳的拉力时能拖动纸带沿长木板做匀速直线运 (1)下面列出了一些实验器材：电磁打点计时器、 动即可。(4)甲同学作出小车加速度a与其质量 纸带、带滑轮的长木板、垫板、小车和砝码、砂和 m的图像，图像是一条曲线，不能由图像直接得 砂桶、天平（附砝码）。除以上器材外，还需要的 出a与m成反比：乙同学作出小车加速度a与其 有 A.秒表 B.刻度尺 质量的倒数m的图像，国像是一条领斜的直线， C.交流电源 D.直流电源 可以得出加速度a与其质量的倒数成正比，所 (2)本实验采用的科学方法是 A.理想实验法 B.控制变量法 以乙的方案更合理。 C.建立物理模型法 【典例2】某同学设计了一个“探究加速度a与物 (3)实验中，需要平衡打点计时器对小车的阻力 体所受合力F及物体质量m的关系"的实验，下图 及其他阻力：小车放在长木板上，后面固定一条 所示为实验装置简图（交流电源的频率为50Hz)。 纸带，纸带穿过打点计时器。把长木板一端垫 源插头 高，调节长木板的倾斜度，使小车在不受绳的拉 纸带 电火花计时器 力时能拖动纸带沿长木板做 运动。 (4)某小组在探究“外力一定时，加速度与质量的 小车 关系”时，保持砂和砂桶质量不变，改变小车质量 沙和沙桶 m,分别记录小车加速度a与其质量m的数据， (1)下图所示为某次实验得到的纸带，根据纸带 在分析处理数据时，该组同学产生分歧：甲同学 可求出小车的加速度大小为 m/s2。 认为根据实验数据可以作出小车加速度α与其 质量的图像，如图（甲），然后由图像直接得出 (结果保留两位有效数字) a与m成反比。乙同学认为应该继续验证a与 其质量的倒数是否成正比，并作出小车加速度 6.196.707.21 7.72单位：cm (2)保持沙和沙桶的质量不变，改变小车质量， a与其质量的倒数二的图像，如图（乙）所示。你 认为同学 (填“甲”或“乙”)的方案更 分别得到小车加速度a与其质量m及对应的上， 合理。 数据如下表。 序号 1 2 3 5 6 7 8 小车加速度 1.901.721.491.251.000.750.500.30 a/(m·s2) 小车质量 0.250.290.330.400.500.711.001.67 m/kg 4.003.453.032.502.001.411.000.60 (甲)甲同学方案 (乙)乙同学方案 /kg1 m 第二部分初高中物理知识衔接 请在图甲所示的坐标纸中画出。工图像，由图像 已知x1=6.19cm,x2=6.70cm,x3=7.21cm, 177 x4=7.72cm,电火花计时器的打点周期T= 可得小车的加速度。与其质量的倒数品之间的 =0.02s,由逐差法可得x3-x1=2a1·(2T)2, 关系式为 ↑a/八m·5 4一2=2a2·(2T)2,则a=a1十a2 2.5 2 (x3+x4)-(x1+x22≈3.2m/s2。 2×2×(2T)2 (2)在：上坐标系中描点连线，得到4上图像，如 0.5 图所示，得a=2m 1.02.03.04.05.01kg a(m·s) 甲 乙 2.5 (3)保持小车的质量不变，改变沙和沙桶的质量， 2.4 该同学根据实验数据作出了加速度α随合力F 1.5 变化的图线，如图乙所示。该图线不通过原点， 1.0 其主要原因是 0.5 【答案】（1)3.2(2)见解析图a=, 1020304050kg 2m (3)实验前没有平衡阻力或者平衡阻力不足 (3)由：F图线可知，F增大到某一值时小车才 【解析】(1)在连续相等的时间间隔内，从纸带上 开始有加速度，说明实验前没有补偿阻力或者补 可得到四段位移，因此可以用逐差法计算加速度。 偿阻力不足。 达标训练 DABI AO X U N L I AN 实验题 (填“增大”“减小”或“不改变”)木板的 1,某实验小组利用如图甲所示的装置探究加速度 倾角，反复调节，直到纸带上打出的点迹 与力、质量的关系。 打点计时器小车 细绳 (2)某同学实验时在小车质量一定的情况下得到如 纸带 定滑轮 图丙所示的αF图像，图像变弯曲的原因是 (3)某次实验中取出纸带其中一部分，每五个点 甲 取一个计数点，测出3个计数点与0计数点之间 的距离依次为x1=3.00cm、x2=7.50cm、x3 纸带运动方向 13.50cm,则物体通过1计数点的速度v1= m/s,运动的加速度a= m/s2。(结 乙 果保留三位有效数字) (1)完成平衡摩擦力的相关内容： ①取下砝码盘，把木板不带滑轮的一端垫高。 ②接通打点计时器电源，轻推小车，让小车拖着 纸带运动，如果打出的纸带如图乙所示，则应 65 衔接必刷题物理 2.某实验小组用如图所示的实验装置来“探究加速 运动的速度大小为 m/s,小车从O到F 度与力、质量的关系”。 运动的加速度大小为 m/s2。(结果均 接电源 纸带 保留三位有效数字) 。；月 (4)如果实验中长木板的右端垫得过高，木板倾 角过大，用α表示小车的加速度，F表示细线作 用于小车的拉力，他绘出的F关系图像可能是 (1)实验中某同学将长木板右端适当垫高，其目 的是 (2)实验中若使用电火花计时器，则所接电源为 0 A.电压约为8V的直流电 B.电压约为8V的交流电 C.电压为220V的交流电 (3)实验中得到图示的一条纸带，图中O、A、B C、D、E、F为计数点，相邻计数点间的时间间隔 为0.1s,已知A、B、C、D、E、F各点到O点的距 离分别是4.01cm、10.00cm、18.01cm,28.02cm、 40.00cm、53.99cm,则计时器在打E点时，小车 第24讲 牛顿第二定律 知识清单 ZHISHIQINGDAN 高中物理新知学习] 初高中物理衔接点] 一、牛顿第二定律的表达式 一、对牛顿第二定律的理解 1.内容：物体加速度的大小跟它受到的作用力成正 1.对表达式F=ma的理解 (1)F的含义 比，跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力 ①F是合力时，加速度a指的是合加速度，即物 的方向相同。 体的加速度。 2.表达式F=kma,其中力F指的是物体所受的 ②F是某个分力时，加速度a是该分力产生的加 合力。 速度。 二、力的单位 (2)单位统一：表达式中F、m、a三个物理量的单 1.力的国际单位：牛顿，简称牛，符号为N。 位必须都用国际制单位。 2.“牛顿”的定义：使质量为1kg的物体产生1m/s2 2.牛顿第二定律的四个性质 (1)因果性：力是产生加速度的原因，只要物体所 的加速度的力叫作1N,即1N=1kg·m/s2. 受的合力不为0，物体就具有加速度。 3.在质量的单位取kg,加速度的单位取m/s2,力的 (2)矢量性：F=ma是一个矢量式。物体的加速 单位取N时，F=kma中的k=1,此时牛顿第二 度方向由它所受的合力方向决定，且总与合力的 定律可表示为F=ma。 方向相同。 66