第4章 2. 实验：探究加速度与力、质量的关系-【重难点手册】2025-2026学年高中物理必修第一册（人教版2019）

重难点手册高中物理必修第一册RJ 点力平衡可知，弹簧A、B的合力都等于物块M的：变式3A【解析】对左边两个灯笼整体受力分析，如 重力，故C错误，D正确。 图所示.由力的平衡条件可知F1cos01=F2,F1sin0, (4)由胡克定律有F=kx,代人题中数据解得k= 50N/m. =2mg,解得F1= 43 23 3 mg. 变式3BD【解析】题图甲中，OB绳的张力为T= m1g,由平衡条件可得m2g=m1gcos0,则m1: F m2=2:3,A错误，B正确；CD杆固定在墙上，杆 的弹力方向不确定，则m3、m4的比例不确定，C错 2mg 误，D正确， 第四章运动和力的关系 变式4BC【解析】对力F进行分解，如图所示. 第1节牛顿第一定律 FN=F 日，故F一定，8越大，对外界产生的推 2sin 2 变式1D【解析】力不是维持物体运动的原因，而是 改变物体运动状态的原因，A错：受多个力作用，当 力FN就越小；0越小，对外界产生的推力F、就越 合力为0时，其运动状态不会改变，B错：在多个力 大.日一定，F越大，对外界产生的推力F、就越大： 作用下做匀速直线运动的物体，若去掉其中一个 F越小，对外界产生的推力F×就越小.故选BC 力，其余力的合力与这个力大小相等，方向相反，若 其余力的合力与速度方向相同，则其运动速度增 大，C错；根据牛顿第一定律可知，物体不受力的作 F、 用时，保持静止状态或匀速直线运动状态，D对. 变式2AC【解析】停止用力，继续滑行是因为惯 第5节共点力的平衡 性，故A正确；根据牛顿第三定律可知，用力后蹬， 变式1C【解析】对木块进行受力分析，如图所示， 可以向前滑行是由于运动员受到冰面向前的反作 则Fg=mg cos37°=0.8mg,Fx=mgsin37°= 用力，故B错误：停止用力，运动员停下来是由于摩 0.6mg,故C正确. 擦力的作用，故C正确：速度越大，停下所需时间 越长，惯性只与物体的质量有关，与速度无关，故 D错误. 第2节实验：探究加速度与力、质量的关系 52 B 变式1(1)AC(2)0.70:0.20(3)未平衡摩擦力 mg 或平衡摩擦力不足 变式2(1)对结点0进行受力分析得T-m照 cos 【解析】(1)为了使小车所受的合外力等于绳子的拉 250 N,ToB =magtan 0=150 N. 力，做实验之前必须平衡摩擦力，A正确：由于本实 (2)对物体乙进行受力分析，可知T<f带=nzg= 验使用力传感器测量绳子的拉力，因此不需要小车 180N,所以物体乙受到静摩擦力，由牛顿第三定律 的质量必须比所挂钩码的质量大得多，B错误；为了 得，乙对地面的摩擦力是150N,方向水平向右. 使绳子对小车的拉力方向不变，C正确：打点计时 (3)对物体乙进行受力分析，可知最大拉力Tm= 器使用的电源为交流电，D错误。 (2)毫米刻度尺的分度值为1mm,则s1=0.70cm, f等=180N,m甲mx Tooms-24 kg. gtan 相邻计数点的时间间隔为T=5×0.02s=0.1s, 166 变式题参考答案进 根据逐差法，加速度a=祭=0.20×10 sin0减小，则有Fcos0>mg十Fsin0,则磨石将 T 0.1 m/s2= 向上做加速运动，故C正确；若撤掉F,墙面对磨石 0.20m/s2. 的弹力为0，磨石受到的摩擦力大小变为0，蘑石只 (3)由题图丙可知，当有外力F=0.1N作用在小车 受重力的作用，做竖直上抛运动，故D错误 上时，小车的加速度依然为0，说明实验过程中未平 变式2BCD【解析】施加压力前，根据题意有2ng 衡摩擦力或者平衡摩擦力不足】 =k△11，用一竖直向下的力F压物块A,弹簧又缩 变式2()AC(2)1:L.27(3)g-a)F 短了△2，以A、B为整体，则有2mg十F=k(△11十 aog △l2),可得F=k△l2,突然撤去外力F,弹簧弹力保 【解析】(1)调节滑轮的高度，使牵引滑块的细线与 持不变，以A、B为整体，根据牛顿第二定律可得 气垫导轨保持平行，故A正确：该装置可以不平衡 k(△l:十△l,)一2mg=2ma,以B为研究对象，根据 摩擦力，但必须将气垫导轨调节水平，故B错误：要 牛顿第二定律可得（△1十△M:)一mg一NA8=a, 使得砝码及砝码盘的总重力近似等于滑块的牵引 力，则砝码与砝码盘的总质量必须远小于滑块的质 联立解得A对B的压力大小为Ns一乞十mg一 F 量，故C正确：遮光板的宽度越小，测量宽度的误差 +mg-丛2-(1+兰)mg 越大，如果太小不会提高测量加速度的精度，故D 2 2 错误 变式3A【解析】对整体应用牛顿第二定律，有F (2)遮光板通过光电门1的平均速度大小为1 (M+m)a,对空间站分析，有F'=Ma,联立两式可 M 立，-1m/s,遮光板通过光电门2的平均速度大小 d 得飞船和空间站之间的作用力F'一M十mF,A正 确，B、C、D错误. 为2=是=3m/s, 第4节力学单位制 滑块滑行过程中的加速度大小为α A0_-四 变式1A【解析】A项表达式左边是力的单位N, △t △t 右边的cos0、sin0没有单位，M、m的单位是kg,g =1.27m/s2. 的单位是m/s2,代入后等式右边单位是m/s2,单位 (3)设砝码盘与砝码的总质量为m,对整体有mg= 不同，故A一定错误；B项表达式左边是力的单位N, (m十M)ao,结合F,-mg,解得M=g一aa)F 代入后等式右边单位是kg·m/s,即N,单位相同， aog 故B可能正确；C项表达式左边的单位都是m/s, 变式3A【解析】两小车相同，当m1=m2时，若F1 代入后等式右边单位是g的单位，也是m/s2,单位 =2F,则a,=2a:由x=2ad2得x1=2xA正 相同，故C、D可能正确 变式2火车的质量m=1.2×103t=1.2×10kg, 确，B错误；若m1=2m2,由于两小车的质量未知， 火车运动的时间t=5min=300s,火车末速度v= 故无法确定两车加砝码后的质量关系，两小车的加 108km/h=30m/s,火车受到的阻力F'=5×103× 速度关系也就不清楚，因此无法判定两车的位移关 1.2×10×10N=6×10N. 系，C、D错误 第3节牛顿第二定律 (1)由v=十au得加速度a=”=30-一0 t 300 m/s? 变式1BC【解析】对磨石受力分析，可知磨石受到 =0.1m/s2. 的摩擦力大小为f=Fsin0,根据平衡条件有 (2)由牛顿第二定律知F一F'=ma, Fcos0=mg十f,联立解得F=50N,f=20N,故 火车的牵引力F=F'十ma=(6×10+1.2×10°× A错误，B正确；若仅略微减小0角，则cos0增大， 0.1)N=1.8×103N. 167第四章运动和力的关系群 第2节 实验：探究加速度与力、质量的关系 重点和难点 课标要求 1.经历探究加速度与力、质量的关系的设计过程，能够依据要求 进行实验设计，学会选择合理的实验方案进行探究实验 重点：控制变量法的使用，实验 2.经历用图像处理数据的过程，从图像中发现物理规律，培养学 数据的分析与处理 生收集信息、获取证据的能力， 难点：如何提出实验方案并使实 3.经历实验操作和测量的过程，知道如何平衡摩擦力、减小系统 验方案合理可行. 误差等操作方法，体会探究过程的科学性和严谨性，培养与人合作、 学会分享的团队精神， BE1111111B1111111111131111111161113111111 必备知识梳理 目HH1 基础梳理 知识点① 探究加速度与力、质量的关系 1.实验思路一控制变量法一拉制变量法北和理学中重是的思想方法 之一，也是高考中经家考查的思想方法 (1)加速度与力的关系：保持研究对象的质量m不变，改变物 体受到的拉力F,分析a与F的关系， (2)加速度与质量的关系：保持物体所受的拉力F不变，改变 其质量m,分析a与m的关系， 2.需要测量的物理量（如图所示） (1)测小车的质量m:用天平测小车 木板小车纸带接电源 (含小车上所放物体)的质量， (2)测加速度a:根据纸带上打出的点 敲黑板问 的位置关系，由△x=aT得加速度a=. 格码 为什么要平衡摩擦力？ T2. 在探究加速度与力的关系 (3)测拉力F:实验中细绳对小车的拉力F是小车受到的合 时，若不计摩擦力，实验就有较 力.可认为槽码的总重力mg近似等于小车运动时所受的拉力. 大的误差：若计摩擦力，摩擦力 3.实验步骤 实验条件常满足小车的质量运大于增码的质量 大小的测量又很麻须，且随着小 车上重物的增减，小车与长木板 (1)用天平测出小车的质量m,并记录数据. 间的摩擦力也会随之增减，小车 (2)据图安装实验器材（小车上不系绳，但要安装纸带） 所受的合力会发生变化，不满足 (3)平衡摩擦力：在长木板不带滑轮的一端下面垫一薄木块， 合力恒定的条件，所以，实验前 平青房擦力：使小车的重力浩斜面方向的分力与清动摩擦力大小相等 必须平衡摩擦力， 反复移动薄木块的位置，直至使未挂槽码的小车能拖着纸带在木 板上做匀速直线运动。一花明已平衡摩修力◆露 117 重难点手册高中物理必修第一册RJ (4)将小车停在靠近打点计时器处，保持小车的质量不变，挂 上槽码，先接通电源，再放开小车，让小车在木板上运动打出一条 纸带.改变槽码的个数，多打几条纸带，由纸带计算小车在不同拉 力时的加速度，并把槽码的重力和对应的加速度记录在表格中 (5)将小车停在靠近打点计时器处，保持小车所受的拉力不 划重点速 变，即槽码的个数不变，在小车上放重物改变小车的质量，让小车 本实验需多次平衡摩擦力吗？ 在木板上运动打出一条纸带.继续在小车上加放重物，多打几条纸 小车受到的摩擦力包括小 车与斜面之间、纸带与打点计时 带，由纸带计算小车在不同质量时的加速度α，测出小车和放入重 器之间的摩擦力，由于纸带与打 物的总质量m,把相应的数据记录在表格中.◆国 点计时器间的摩擦力很小，因此 4.实验数据处理 当mg8in0=mg cos0时，实际 (1)计算法：测得加速度后，通过计算看一看是否满足关系式： 上就平衡了摩擦力，等式两边的 m可以消去，所以平衡摩擦力 a1_F1a1_m2 后，不管是改变槽码的质量还是 a2 F2a2 mi 改变小车的质量，都不需要重新 (2)图像法 平衡摩擦力」 ①研究加速度a和力F的关系：以加速度a为纵坐标，为F 为横坐标，根据测量数据描点，然后作出图像，如图甲所示，该图像 是一条过原点的直线。作图像时，要使尽可能多的，点蒂在所作直找上，不在直 线上的点应尽可能物匀分专在所作直线的两俐，离直 线较运的点应该舍去不于考忠 敲黑板。 措给a品国侯而不 走描控m因像的盈 两组同学在做该实验时，据 国是便于得出结论 实险数据在同一坐标平面内作 ◆酷园饭到 出a-F图线如图所示，两图线 ②研究加速度a与质量m的关系：以加速度a为纵坐标，质 不重合的原因是什么？ 量m为横坐标，作出图像如图乙所示，因为αm图像是曲线，据此 难以判断a与m是否符合反比关系.若a和m成反比，则a与 高成正比，我们采用“化曲为直"的方法，以。为纵坐标，品为横坐 m 答案：根据a心F可知，a-F 标，作出α1图像，如图丙所示，该图像是一条过原点的直线。 图像的斜率表示小车质量的倒 5.实验结论 数，两直线的斛率不同，可知两 (1)物体的质量一定时，物体的加速度α跟它受到的作用力F 小车的质量不同 成正比 (2)物体所受的合力一定时，物体的加速度a跟它的质量m 成反比 不能说合力一定时，物体的质量与加速度成反比 118 第四章运动和力的关系用 知识点2 实验误差分析 1.实验误差产生的原因及减小误差的方法 误差 产生原因 减小方法 敲黑板) 质量测量不准、计数点 多次测量求平均值 实验中必须满足小车和小 间距测量不准 车上所加重物的总质量远大于 偶然误差 小车所受拉力不准 ①准确平衡摩擦力； 神码的质量，若未满足m心体习 ②使细绳和纸带平行于木板 使尽可能多的点落在直线上或均匀分 mm4的条件，a-F图像的末端会 作图不规范 布在直线两侧，误差较大的点舍去 弯曲」 用槽码的重力代替小车 用极限法分析aF图像未 系统误差 所受的拉力 使槽码的质量远小于小车的质量 端弯曲的原因：在探究加速度与 ◆最果振为 力的关系时，如果拉力F一直 2.误差分析 系统误羞 增大，也就是槽码的质量一直增 (1)用槽码的重力代替小车所受的拉力引起的误差：实验中用 大，这时与实验条件（小车的质 槽码的重力代替小车受到的拉力，因槽码做加速运动，实际上小车 量远大于槽码质量)就有了冲 受到的拉力要小于槽码的重力，所以存在系统误差.·，野 突，作出的a-F图像如图所示， (2)平衡摩擦力不准引起的误差：如果平衡摩擦力不准，实验 。系统溪羞 中作出的a-F图像或a上图像不过原点，有以下两种情形。 ①图中的直线I,拉力F=0时，加速度a≠0， 当槽码的质量远大于小车 说明平衡摩擦力过度，其加速度是由小车重力沿斜 质量时，系统的加速度趋于一个 面向下的分力产生的： ②图中的直线Ⅱ，拉力F≤F。(F≠0)时，加速 定值，即重力加速度g,a-F图 像的末端趋于水平」 度α-0，说明平衡摩擦力不够或没有平衡摩擦力. 重难拓展 拓视野。 重难点① 实验方案拓展 为什么平衡摩擦力后，槽码的质 如图所示，用弹簧测力计测量小车所打点计 量m远小于小车的质量M时， 弹簧测力计 受的拉力，钩码的质量不需要远小于时器纸带，小车 才有F=mg? 测拉 。从弹簧荆力计上读飘 细线 平衡摩擦力后，槽码的重力 力的 小车质量，更无需测钩码的质量 长木板 想轻滑轮 使槽码和小车共同加速运动，设 方案 钩码 改进 小车运动时的加速度为a,则措 用力传感器测量小车所受的拉力，钩码的质量不需要远小于小 码的加遠度也为a,根据牛顿第 力传感器上记录 光电门 光电门 车的质量，更无需测钩码的质量 二定律（下节学），对于撞码有 遮光条 细线吊轻滑轮 实 用光电门代替打点计时器：如图 物块 mg一F'=ma:对于小车有F 所示，遮光条结合光电门测得物 Ma,又F'=F,两式联立可得F 测加 块经过两个光电门时的速度，由 重物 进 速度 运动学公式求出加速度 位移传感器位移传感器 Mmg 1 M+m mg,可以看出 的方 案改 传感器和图像结合：如图所示， (发射器》 (接收器) 1+ 进 记录小车运动的时间t与位移 合小车 x,直接绘制xt图像，得到加速 轨道 度a 克钩码 只有当M>m时，得≈0，格码 实验器材改进 用气垫导轨代替长木板，无需平衡摩擦力 的重力才等于小车受到的拉力， 即F=mg。 摩擦力可r以忽$不计 119 重难点手册高中物理必修第一册RJ 例①(2025·安徽马鞍山二中高一月考)某实验小组利用如 图所示的实验装置来探究当合外力一定时，物体运动的加速度与 其质量之间的关系。 光电门2数字计时器 光电门1 气垫导轨 滑块遮光条 刻度尺 连气源 钩码 (1)实验前用刻度尺测出两个光电门中心之间的距离s,并测 得遮光条的宽度d.该实验小组在做实验时，将滑块从如图所示位 置由静止释放，由数字计时器可以读出遮光条通过光电门1的时 间△t1,遮光条通过光电门2的时间△t2,则滑块经过光电门1时 的瞬时速度的表达式v1= ,滑块经过光电门2时的瞬时 速度的表达式2= ,则滑块的加速度的表达式a= (以上表达式均用直接测量的物理量的字母表示) (2)在本次实验中，实验小组通过改变滑块质量做了6组实 诊考策衡 验，得到如下表所示的实验数据. 实验改进方法总结 实验次数 1 2 3 4 5 6 1,不需要槽码质量远小于 小车质量的实验方法 质量m/g 250 300 350 400 500 800 (1)通过弹簧测力计或力传 加速度a/(m·s2) 2.02 1.65 1.43 1.25 1.00 0.63 感器直接测量小车受到的拉力： 通过计算分析上表数据后，得出的结论是在合外力不变的情 、空我性路霸 况下，物体运动的加速度跟物体的质量成反比，如果想通过图像法 (2)把椅码和小车看作一个 整体进行研究。 进一步确认自己的结论，须建立 (填am或a是)坐 下季醉级种务力批处 ,就可确 2.不需要平衡摩擦力的实 标系，根据实验数据描点作图，如果图线是一条 脸方法 认上述结论.◆需 利用气垫导轨做实脸，摩擦 解析(1)由速度定义式可知滑块经过光电门1、2时的聊时速度的表达 力可以忽略不计，不需要平衡摩 式为一品一品向位移与选度的关层式得=。，解得。 擦力： 2a 品应》 (2)物体运动的加速度跟物体的质量成反比，如果想通过图像法进一 步确认自已的结论，需要采用化曲为直的思想，所以需要建立4】坐标系， 72 如果困像是过坐标原点的一条直线，即可确认上述结论 案品品》 (2)a元：通过原点的直线 120 第四章运动和力的关系用 关键能力提升 题型①常规实验的原理及操作 解析(1)实验选择使用电火花计时器，还需要用 220V交流电源供电，同时需要刻度尺，故选B. 例工物理兴趣小组的同学设计如图甲所示 (2)平衡摩擦力时，不挂钩码，但是小车需要连接 的实验装置来探究“加速度与力、质量的关系”， 纸带，选项A错误；根据牛顿第二定律T一Ma,mg一 小车纸带 打点计时器 M T=ma,可得T-M+mmgs、 1+ mg,可知只有当 m《M时才可认为T=mg,则实验时槽码的质量m 码 需远小于小车的质量M,选项B正确；开始实验时，应 先接通电源，打，点稳定后再释放纸带，选项C正确：调 (1)实验选择使用电火花计时器，还需要 节木块高度，使细线与木板保持水平，选项D错误 使用下列器材中的 (3)相邻两个计数点之间均有4个点迹未标出， A.秒表 B.刻度尺 可知T=0.18;小车在F点的瞬时速度大小 C.低压直流电源 D.低压交流电源 (6.92-3.85)×10-2 (2)(多选)下列实验操作中正确的做法是 UF= 2T m/s=0.15m/s, 0.2 小车的加速度大小 A.平衡摩擦力时，小车不需要连接纸带 a=2mTx0-6.92-2.60-2.60)X10-2 m/s 9T2 9×0.12 B.实验时槽码的质量m需远小于小车的 =0.19m/s2. 质量M 答案(1)B(2)BC(3)0.15:0.19 C.开始实验时，应先接通电源，打点稳定 变式0(2025·安徽安庆一中高一月考) 后再释放纸带 利用力传感器研究“加速度与合外力的关系” D.调节木块高度，使细线与桌面保持水平 的实验装置如图甲所示. (3)经正确操作后，获得一条如图乙所示 电源接头 的纸带，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出 定滑轮细 实验小车纸带 打点 计时器 连续的7个计数点A、B、C、D、E、F、G,相邻 两个计数点之间均有4个点迹未标出，分别测 得各计数点到A点的距离.已知打点计时器所 钩码弓 力传感器 用电源的频率为50Hz,则小车在F点的瞬时 分 速度大小为 m/s,小车的加速度大小 (1)下列关于该实验的说法中正确的是 a m/s2(结果保留2位有效数字). A.做实验之前必须平衡摩擦力 068 单位：cm B.小车的质量必须比所挂钩码的质量大 1.54 2.60 得多 3.85 5.29 C.应调节定滑轮的高度，使细线与木板 6.92 乙 平行 121 重难点手册高中物理必修第一册RJ D.为了实验安全，打点计时器接直流电源 (1)在安装器材时，要调整定滑轮的高度， (2)从实验中挑选一条点迹清晰的纸带， 使连接小车的细线与木板平行，这样做的目的 每5个点取一个计数点，用刻度尺测量计数点 是 间的距离如图乙所示.已知打点计时器每间隔 A.防止打点计时器在纸带上打出的点迹 0.02s打一个点.从图可知A、B两点间的距 不清晰 离s1 cm,该小车的加速度a= B.在平衡摩擦力后使细线拉力等于小车 m/s(结果保留2位有效数字). 所受的合力 5+0.901.10 C.防止小车在木板上运动过程中发生抖动 左 A B C D imimimimmrimmrim D.保证小车最终能够实现匀速直线运动 0cm 2 3 (2)实验中 (填“需要”或“不需 要”)满足所挂钩码质量远小于小车质量 (3)在坐标系中作出了图丙所示的a-F图 像，图线不过坐标原点的原因是 B D 4.616.5998.6110.61 单位：cm ↑a/(m·s) 乙 丙 1. 1.0 (3)某小组在实验中打出的纸带一部分如 0.8 图乙所示（图中相邻两点间有4个点未画出）. 0.6 用毫米刻度尺测量并在纸带上标出了部分段 04 0. 长度.已知打点计时器使用的交流电源的频率 00.10.20.30.40.50.6FN 为50Hz,由数据可求得小车做匀加速运动的 丙 加速度大小为 m/s2(结果保留2位有 题型2 拓展实验 效数字). 例2(2025·湖南师大附中高一月考) (4)某同学根据实验数据作出了加速度a “探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的 与力F的关系图像如图丙，图线不过原点的原 实验装置如图甲所示，小车后面固定一条纸 因是 带，穿过电火花计时器，细线一端连着小车，另 A钩码质量没有远小于小车质量 一端通过光滑的定滑轮和动滑轮与悬挂在竖 B.平衡摩擦力时木板倾角过大 直面内的拉力传感器相连，拉力传感器用于测 C.平衡摩擦力时木板倾角过小或未平衡 小车受到拉力的大小 摩擦力 电火花 解析(1)实验中调节定滑轮高度，使细线与木板 计时器 平行，可在平衡摩擦力后使细线的拉力等于小车所受 小军 纸带 的合力，如果不平行，细线的拉力在垂直于木板的方 向上就有分力，改变了摩擦力就不能使细线拉力等于 小车所受的合力.故选B. (2)由于本实验中的拉力传感器可以直接读出细 线上的拉力大小，所以不需要满足所挂钩码质量远小 钩码 甲 于小车质量 122 第四章运动和力的关系辑 (3)相邻两点间有4个点未画出，可知相邻两点： 至光电门2开始被挡光的时间间隔为△t= 的时间间隔为T=5×0.02s=0.10s, 1.580s,实验中遮光板通过光电门1的平均速 根据逐差法可得小车做匀加速运动的加速度大小 度大小为 m/s,滑块滑行过程的加速 为a=10.61+861)-(6.59+4.61) ×102m/s2≈ 度大小为 m/s2. 4×0.12 (3)保持滑块与遮光板总质量一定时，实 2.0m/s2. (4)由题给图像可知，当没有桂钩码时小车就有 验中测得小车的加速度a与所受外力F之间 加速度，说明平衡摩擦力时木板倾角过大，故选B. 的关系图像如图乙所示，图线弯曲部分中的一 答案(1)B(2)不需要(3)2.0(4)B 点坐标为(F。,ao),已知重力加速度为g,根据 变式②(2025·湖南株洲二中高一月考) 以上信息得到滑块与遮光板的总质量为M= 某物理实验小组用如图甲所示的实验装置探 (用题目中出现的字母表示) 究加速度与力、质量的关系，在滑块上安装了 题型③对创新实验原理的理解 宽度为3.00cm的遮光板，滑块在牵引力作用 例3[教材P113T7]某小组通过测量两 下先后加速通过两个光电门.实验中用砝码与 辆小车在相同时间内通过的位移来比较它们 砝码盘的总重力替代细线拉力大小，滑块与气： 的加速度，进而探究加速度与力的关系，实验 垫导轨之间摩擦很小，可忽略不计」 装置如图所示.将轨道分上、下双层排列，两小 遮光板光电门1 光电门2 滑块、 车尾部的刹车线由后面的刹车系统同时控制， 能使小车同时立即停下来.通过改变槽码盘中 气垫导轨 的槽码来改变拉力的大小.（小车与轨道间摩 777777777777777777 擦很小，可忽略不计) 甲 (1)通过比较两小车的位移来比较两小车 (1)下列实验操作或说法正确的是 的加速度大小是否可行？ (填“可行” A.调节滑轮的高度，使牵引滑块的细线与 或“不可行”) 气垫导轨保持平行 (2)已知两小车质量均为500g,实验数据 B.实验中需要将气垫导轨的一端垫高以 如表所示 补偿阻力 C,实验中需要满足砝码盘与砝码的总质 实验次数 小车 拉力F/N 位移x/cm 量远小于滑块与遮光板的总质量 甲 0.1 22.3 D.为提高实验中测量加速度的精度，遮光 乙 0.2 43.5 板的宽度越小越好 甲 0.2 29.0 (2)某次实验数字毫秒计记录遮光板通过 乙 0.3 43.0 光电门1的时间为△11=0.030s,通过光电门 甲 0.3 41.0 2的时间为△2=0.010s,光电门1挡光开始 乙 0.4 55.4 123 重难点手册高中物理必修第一册RJ 分析表中数据，你能得到的结论是： (2)在补偿阻力时，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 (3)如果还要利用上述装置进行“探究加 初速度，如果在纸带上打出的点的间隔均匀，表明 速度与质量的关系”实验，实验条件应调整为： 小车受到的阻力跟它受到的重力沿斜面向下的分 力平衡。 解析(1)可行，小车运动时间相等，根据x (3)改变槽码的质量的过程中，要始终保证槽 2 码的质量远小于小车的质量 可得_4 (4)作图时应使所作的直线通过尽可能多的 点，不在直线上的点也要尽可能地均匀分布在直线 (2)由表格数据可知，同组实验，在误差允许范围内， 的两侧，个别偏离较远的点应舍去 拉力大小之比与位移大小之比相同，则=“_马 F2 az xa 变式③如图所示，在研究加速度与力、质 (③)还要利用上述装置进行“探究加速度与质量 量的关系的实验中，若1、2两个相同的小车所 的关系”实验，要保持拉力不变，改变小车质量，故应 保持槽码盘中的槽码不变，改变小车质量。 受拉力分别为F1、F2,车中所放砝码的质量分 答案(1)可行(2)质量一定时，加速度与拉力 别为m1、m2,打开夹子后经过相同的时间，两 成正比(3)槽码盘中的槽码数相等（即拉力相等）， 车的位移分别为x1、x2,则在实验误差允许的 通过改变小车中槽码的多少来改变质量的大小 范围内，( 保挖教材 本题是一道探究实验题，目的是探究加速度与 合外力及质量的关系，这个实验对于学生的要求较 高，在高考中经常出现，2024年甘肃卷第11题、 2024年广东卷第11题、2024年江西卷第11题、 A.当m1=m2、F1=2F2时，x1=2x2 2024年浙江1月选考第16题等，做这个实验要注意： B.当m1=m2、F1=2F2时，x2=2x1 (1)打点前小车应靠近打点计时器且先启动打 C.当F1=F2、m1=2m2时，x1=2x2 点计时器后放开小车 D.当F1=F2、m1=2m2时，x2=2x 核心素养聚焦 考向① 加速度与力的关系 (2)小车的质量为M1=320g.利用光电门 例①(2024·江西卷)某小组探究物体加 系统测出不同钩码质量m时小车加速度α.钩 速度与其所受合外力的关系.实验装置如图(a) 码所受重力记为F,作出a-F图像，如图(b)中 所示，水平轨道上安装两个光电门，小车上固 图线甲所示 定一遮光片，细线一端与小车连接，另一端跨 遮光片 光电门 小车 滑轮 过定滑轮挂上钩码」 (1)实验前调节轨道右端滑轮高度，使细 线与轨道平行，再适当垫高轨道左端以平衡小 钩码 车所受摩擦力。 (a) 124 第四章运动和力的关系辑 4a/(m·s) (5)请在图(b)中补充描出第6至8三个 6.0 数据点，并补充完成图线丙， 5.d (6)根据以上实验结果猜想和推断：小车 4.0 的质量 时，a与F成正比.结合所学 3 2.0 知识对上述推断进行解释： 1.0 解析(4)由题图(b)分析可知，与图线甲相比，图 0.100.20 0.30F(9.8N) 线乙的线性区间较大，非线性区间较小 (b) (5)在坐标系中进行描点，结合其他点用平滑的 (3)由图线甲可知，F较小时，a与F成正 曲线拟合，使尽可能多的点在线上，不在线上的点均 比；F较大时，a与F不成正比.为了进一步探 匀分布在线的两侧，如图所示。 究，将小车的质量增加至M2=470g,重复步骤 a(m·g (2)的测量过程，作出a-F图像，如图(b)中图 6.0 线乙所示. 5.0 4.0 (4)与图线甲相比，图线乙的线性区间 3.0 ,非线性区间 再将小车的 2.0 质量增加至M3=720g,重复步骤(2)的测量过 1.0 程，记录钩码所受重力F与小车加速度a,如 0.100.20 0.30F(9.8N) 表所示（表中第9~14组数据未列出） (6)设绳子拉力为T,对钩码，根据牛顿第二定律 序号 1 2 3 4 5 有F一T=ma,对小车，根据牛顿第二定律有T= 钩码所受重力 0.0200.0400.0600.0800.100 Ma,联立解得F=(M什m)a,变形得a=M十m 1 F,当 F/(9.8N) 小车加速度 0.26 0.55 a/(m·s-) 0.82 1.08 1.36 m《M时，可认为m十M=M,则a=·F,即a与 F成正比 序号 6 9-14 15 答案(4)较大：较小(5)见解析 (6)远大于钩 钩码所受重力 0.1200.140 0.160 0.300 码质量：见解析 F/(9.8N) 小车加速度 考查内容 核心素养 试题难度 1.67 1.95 2.20 3.92 a/(m·s2) 加速度与力的关系 科学探究 ★★☆☆☆ 125