2 第4章 第2节 实验：探究加速度与力、质量的关系-课后达标检测-【优学精讲】2025-2026学年高中物理必修第一册教用课件(人教版)

第2节　课后达标检测 1 1．(2025·山东省合格考)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。   (1)本实验应用的实验方法是________。 A．控制变量法　　　　 B．假设法 C．理想实验法 解析：探究加速度与力、质量关系实验要采用控制变量法。 A 4 1 2 3 课后达标检测 (2)下列说法正确的是________。 A．实验中的打点计时器应接直流电源 B．实验时应先释放小车，再启动打点计时器 C.实验前应把长木板的一端垫起适当高度，以平衡小车受到的摩擦力 D．在探究加速度与质量的关系时，应改变小车所受拉力的大小 解析：实验中的打点计时器应接交流电源，A错误；实验时应先启动打点计时器，再释放小车，B错误；实验前应把长木板的一端垫起适当高度，以平衡小车受到的摩擦力，C正确；在探究加速度与质量的关系时，应保持小车所受拉力的大小不变，改变小车的质量，D错误。 C 4 1 2 3 课后达标检测 (3)在探究加速度与力的关系时，若取车的质量M＝0.5 kg，改变砝码质量m的值，进行多次实验，以下m的取值最不合适的一个是________。 A．m1＝4 g B．m2＝10 g C．m3＝40 g D．m4＝500 g 解析：当小车质量远大于砝码与砝码盘质量时可以近似认为小车受到的拉力等于砝码与砝码盘的重力，在探究加速度与力的关系时，若取车的质量M＝0.5 kg＝500 g，改变砝码质量m的值，m的取值最不合适的一个是500 g。 D 4 1 2 3 课后达标检测 (4)图乙是某同学在实验中打出的一条纸带，他从比较清晰的点O开始，每五个计时点取一个计数点，已知打点计时器打点的时间间隔为0.02 s，由此可求得小车的加速度大小为________m/s2(结果保留3位有效数字)。 1.20 4 1 2 3 课后达标检测 (5)图丙为某同学在探究加速度a与力F的关系时，根据测量数据作出的a－F图像，图线不过坐标原点的原因可能是长木板的倾斜程度________(选填“过大”或“过小”)。 解析：a－F图像不过原点是没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足造成的，即长木板的倾斜角度过小或没有倾斜。 过小 4 1 2 3 课后达标检测 2．(2025·辽宁沈阳市期中)为探究物体加速度a与外力F和物体质量M的关系，研究小组同学们在教材案例的基础上又设计了不同的方案，如图所示：方案甲中在小车前端固定了力传感器与细线相连，可以从传感器直接读出细线拉力；方案乙中拉动小车的细线通过滑轮与弹簧测力计相连，从测力计示数可读出细线拉力；方案丙中用带有光电门的气垫导轨和滑块代替木板和小车。打点计时器的供电频率f＝50 Hz。 4 2 3 1 课后达标检测 (1)关于上述不同实验方案的操作，下列说法正确的是________。 A．各方案都需要使拉动小车(滑块)的细线与轨道平行 B．在研究加速度与质量关系的时候，保证槽码的质量不变，即可确保力F一定 C．甲、乙两方案必须使长木板处于水平位置 D．各方案通过作出a－M图像即可直观得出加速度与质量的关系 A 4 2 3 1 课后达标检测 解析：各方案都需要使拉动小车(滑块)的细线与轨道平行，故A正确；在研究加速度与质量关系的时候，需要保证牵引力不变，即题图甲、乙中力传感器与弹簧测力计的示数不变，而不是槽码质量不变，故B错误；甲、乙两方案需要平衡摩擦力，长木板有一定的倾角，故长木板不处于水平位置，故C错误；各方案通过作出a－M图像得到的是曲线，不能直观得出加速度与质量的关系，故D错误。 4 2 3 1 课后达标检测 (2)一次记录小车运动情况的纸带如图丁所示，图中A、B、C、D、E、F、G为相邻的计数点，两个计数点间还有四个点未画出，打下计数点D时小车的瞬时速度为________m/s，小车运动的加速度为________m/s2(结果均保留2位有效数字)。 0.25　 0.50 4 2 3 1 课后达标检测 4 2 3 1 课后达标检测 3．(2025·浙江绍兴市期末)某同学利用图(a)所示实验装置来探究小车加速度与所受合力之间的关系。实验中保持小车的质量200 g不变，通过不断增加槽码的质量，增加绳子拉力，并记录槽码质量为m，用拖在小车后面穿过打点计时器的纸带得到相应的加速度，描点得到了如图(b)的一系列点。回答下列问题： 4 2 3 1 课后达标检测 (1)根据该同学的描点，可以得出小车的加速度与所挂槽码的质量m成________(选填“线性”或“非线性”)关系，应该用________(选填“直线”或“平滑曲线”)拟合。 解析：由题图(b)可知，点迹分布不是直线，则可知小车的加速度与所挂槽码的质量m成非线性关系，应该用平滑曲线拟合连接。 非线性　 平滑曲线 4 2 3 1 课后达标检测 (2)由图(b)可知，a－m图线不经过原点，可能的原因是________。 A．没有补偿阻力 B．斜面倾角过大 C．没有使所挂槽码的总质量始终远小于小车的总质量 D．没有使所挂槽码的总质量始终远大于小车的总质量 A 4 2 3 1 课后达标检测 解析：a－m图线不经过原点，说明拉力较小时小车加速度为零，由此分析可知原因是没有补偿阻力(没有平衡摩擦力)或斜面倾角过小(平衡摩擦力不够)，故A正确，B错误；没有使所挂槽码的总质量始终远小于小车的总质量是a－m图线成非线性关系的原因，与a－m图线不经过原点无关，故C、D错误。 4 2 3 1 课后达标检测 (3)若利用本实验装置来探究小车质量不变的情况下，小车的加速度与合外力的关系，并把槽码的总重力作为小车受到的合外力，在实验过程中需要采取的措施有__________(多选)。 A．取下槽码，调整木板的倾角，使小车拖着纸带在木板上匀速运动 B．挂着槽码，调整木板的倾角，使小车拖着纸带在木板上匀速运动 C．在增加槽码个数的同时，在小车上增加砝码，使所挂槽码的总质量始终远小于小车的总质量 D．本实验中，槽码总质量应适当小些，如不超过20 g AD 4 2 3 1 课后达标检测 解析：补偿阻力(平衡摩擦力)时应取下槽码，调整木板的倾角，使小车拖着纸带在木板上匀速运动，故A正确，B错误；实验过程中根据控制变量法可知，小车质量不能改变，则不能在小车上增加砝码，槽码的总质量应适当小些，如不超过20 g，故C错误，D正确。 4 2 3 1 课后达标检测 (4)若把槽码改成重物，小车换为物块，来探究物块在水平轨道上的运动规律。物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在水平轨道上(尚未到达滑轮处)，从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图(c)所示，打点计时器电源的频率为50 Hz。通过分析纸带数据，可判断物块开始减速的时刻位于________。  A．计数点5和6之间某时刻 B．计数点6和7之间某时刻 C．计数点7和8之间某时刻 D．计数点8和9之间某时刻 计数点8对应的速度大小为________m/s(结果保留3位有效数字)。 B　 0.961 4 2 3 1 课后达标检测 4 2 3 1 课后达标检测 4．(2025·山东聊城市期末)在探究加速度与力、质量的关系的实验中，实验装置如图甲所示。 4 2 3 1 课后达标检测 (1)该实验过程中操作正确的是________。 A．平衡阻力时小车要连接纸带 B．改变小车质量时，不需要重新平衡阻力 C．重物的质量应大于小车的质量 D．调节滑轮高度使细绳与水平桌面平行 AB 4 2 3 1 课后达标检测 解析：平衡阻力时小车不挂重物，但要连接纸带，让小车拖着纸带在木板上做匀速运动，A正确；平衡阻力后满足mg sin θ＝μmg cos θ，两边质量可消掉，则改变小车质量时，不需要重新平衡阻力，B正确；为了使得重物的重力近似等于小车的牵引力，则应该使得重物的质量远小于小车的质量，C错误；调节滑轮高度使细绳与木板平行，D错误。 4 2 3 1 课后达标检测 (2)已知打点计时器所用交变电源的频率为50 Hz。该同学某次实验得到的纸带如图乙所示，A、B、C、D、E、F、G是7个连续的计数点。相邻两计数点间有四个点未画出，实验数据如表中所示，根据上述信息可得打D点时的速度为________m/s，小车在运动过程中的加速度大小为________m/s2(结果均保留2位有效数字)。 0.59　 0.83 4 2 3 1 课后达标检测 4 2 3 1 课后达标检测 (3)某同学发现，木板水平放置，挂上槽码托拉动小车运动后，刚好能使打出的纸带点迹分布均匀，所以他就用槽码托的重力m0g来平衡小车所受的阻力，用槽码的总重力mg表示小车受到的合力。在满足小车质量远大于槽码质量的条件下，用这种平衡阻力的方法________(选填“能”或“不能”)用来探究小车拉力一定时，加速度与质量的关系。 解析：不能，当小车质量改变时，小车所受阻力改变，槽码托的重力不再与阻力平衡，此时，槽码的重力不再是小车所受合力，随着阻力的变化，小车所受的合力变化，则不能用来探究小车拉力一定时，加速度与质量的关系。 不能 4 2 3 1 课后达标检测 解析：根据逐差法求加速度可得a＝ eq \f(xBD－xOB,4T2) ＝ eq \f([（4.00＋5.20）－（1.60＋2.80）]×10－2,4×0.12) m/s2＝1.20 m/s2。 解析：两个计数点间还有四个点未画出，所以相邻两计数点间的时间间隔T＝5×0.02 s＝0.1 s，根据匀变速直线运动的中间时刻速度等于这个过程的平均速度，打下计数点D时小车的瞬时速度vD＝ eq \f(AE－AC,2T) ＝ eq \f(（8.16－3.10）×10－2,2×0.1) m/s≈0.25 m/s；小车的加速度a＝ eq \f(AG－AD－AD,9T2) ＝ eq \f(（15.26－2×5.38）×10－2,9×0.12) m/s2＝0.50 m/s2。 解析：匀加速运动过程中，相同时间间隔位移差相等，观察纸带可知，计数点6以前，每两个计数点之间位移差约为2.00 cm，计数点6和7之间位移与计数点5和6之间的位移差值明显小于2.00 cm，则计数点6和7之间某时刻开始减速。 打点计时器电源的频率为50 Hz，从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的时间间隔T＝5× eq \f(1,f) ＝0.1 s，平均速度等于时间中点的速度，则计数点8对应的速度v8＝ eq \f(x79,2T) ＝ eq \f(（10.60＋8.61）×10－2,2×0.1) m/s≈0.961 m/s。 解析：相邻两计数点间有四个点未画出，则T＝0.1 s，则可得打D点时的速度vD＝ eq \f(xCE,2T) ＝ eq \f(（5.45＋6.29）×10－2,0.2) m/s≈0.59 m/s，小车在运动过程中的加速度大小a＝ eq \f(xDG－xAD,9T2) ＝ eq \f(（7.92＋7.12＋6.29－5.45－4.62－3.82）×10－2, 9×0.12) m/s2≈0.83 m/s2。 $