5.2 科学探究：加速度与力、质量的关系 同步练习 -2026-2027学年高一上学期物理鲁科版必修第一册

**基本信息** 聚焦“加速度与力、质量的关系”实验，通过基础辨析-实验操作-综合探究的分层设计，强化科学探究与科学思维，实现从概念理解到实验能力的递进巩固。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础|实验原理（控制变量法）、基本操作（平衡摩擦力、打点计时器使用）|选择题1-2、实验题4-5，直接考查实验步骤与方法，夯实物理观念| |中档|实验数据处理（a-F图像分析）、误差判断（平衡摩擦力偏差）|选择题3（多选）、实验题6-8，结合图像辨析误差原因，培养科学推理| |提升|综合实验设计（装置纠错、高考模拟）、系统误差分析（重物质量影响）|实验题9-10，融入高考真题情境，强化质疑创新与科学论证能力|

第2节 科学探究：加速度与力、质量的关系 同步练习 一、选择题 1.如图所示为“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置图，以下做法正确的是(　　) A.平衡摩擦力时，应将重物用细绳通过定滑轮系在小车上 B.本实验中探究的方法是控制变量法 C.实验时，先放开小车，后接通电源 D.“重物的质量远小于小车的质量”这一条件如不满足，对探究结果也不会产生影响 2.在本节实验中，下列说法中正确的是(　　) A.平衡摩擦力时，小盘应用细线通过定滑轮系在小车上，但小盘内不能装砝码 B.实验中无需始终保持小车和车内砝码的质量远远大于小盘和盘中砝码的质量 C.实验中如用纵坐标表示加速度，用横坐标表示小车和车内砝码的总质量，描出相应的点在一条直线上时，即可证明加速度与质量成反比 D.平衡摩擦力时，小车后面的纸带必须连好，因为运动过程中纸带也要受到阻力 3.(多选)如图所示是某同学根据实验数据画出的图象，下列说法中正确的是(　　) A.形成图甲的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大 B.形成图乙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小 C.形成图丙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大 D.形成图丁的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小 二．实验题： 4.如图所示为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速度与力的关系”的实验装置。 (1)在该实验中必须采用控制变量法，应保持____________不变，用钩码所受的重力作为____________。用DIS测小车的加速度。 (2)改变所挂钩码的数量，多次重复测量，在某次实验中根据测得的多组数据可画出a－F关系图线(如图所示) ①分析此图线的OA段可得出的实验结论___________________________。 ②此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是(　　) A.小车与轨道之间存在摩擦 B.导轨保持了水平状态 C.所挂钩码的总质量太大 D.所用小车的质量太大 5.如图所示是某同学探究加速度与力、质量的关系时，已接通电源正要释放纸带时的情况，请你指出该同学的五个差错并改正； (1)电源__________________________________； (2)电磁打点计时器位置________________； (3)滑轮位置____________________________； (4)小车位置____________________________； (5)长木板____________________________。 6.某实验小组利用如图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) 如图是甲、乙两同学根据实验数据画出的图象。 形成图线甲的原因是______________________________________________。 形成图线乙的原因是_______________________________________________。 7.(2025·陕、晋、青、宁卷) 如图(a)为探究加速度与力、质量关系的部分实验装置。 (1)实验中应将木板　　　　(选填“保持水平”或“一端垫高”)。  (2)为探究加速度a与质量m的关系，某小组依据实验数据绘制的a-m图像如图(b)所示，很难直观看出图线是否为双曲线。如果采用作图法判断a与m是否成反比关系，以下选项可以直观判断的有　　　　(多选，填正确答案标号)。  A.a-图像 B.a-m2图像 C.am-m图像 D.a2-m图像 (3)探究加速度与力的关系，在改变作用力时，甲同学将放置在实验桌上的槽码依次放在槽码盘上;乙同学将事先放置在小车上的槽码依次移到槽码盘上。在其他实验操作相同的情况下，　　　　(选填“甲”或“乙”)同学的方法可以更好地减小误差。  8.某同学利用如图(a)所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量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200 g，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，小车的加速度与钩码的质量成________(填“线性”或“非线性”)关系。 (2)由图(b)可知，a－m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，并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是_____________________________________________， 钩码的质量应满足的条件是____________。 9.(2026·江苏苏州期中)某实验小组用如图甲的装置探究加速度与质量的关系: (1)实验中用的是电磁打点计时器，则其电源应选　　　　。  A.直流220 V B.交流220 V C.直流8 V D.交流8 V (2)为平衡阻力，正确操作应是图乙中的　　　　(选填“A”或“B”);轻推小车，发现打出的纸带如图丙，则应　　　　(选填“增大”或“减小”)长木板倾角。  (3)正确平衡阻力后，实验中得到一条纸带如图丁，打点周期为0.02 s，相邻两个计数点间还有4个点未画出，则此次小车的加速度大小为　　　　 m/s2。  (4)若托盘和砝码的总质量为m，小车(含配重)的质量为M，多次改变配重，小明由实验数据作出了a-图像，得到一条过原点的倾斜直线，小华认为小明的数据处理过程可能有误，应该得到一条弯曲的图线。你是否同意小华的观点，请简述理由　　　　　　　　　　　　　　　　。  10.(2026·江苏南通期末)某实验小组利用气垫导轨、光电门等器材来完成“探究加速度与力的关系”实验，具体装置如图甲所示。实验时先测出遮光条的宽度d，由刻度尺读出滑块释放时遮光条最左端到光电门中心的距离L，滑块每次从气垫导轨上的同一位置释放，光电门连接的数字计时器记录下遮光条的遮光时间t。 (1)实验中需要改变的质量　　　　(选填“槽码”或“滑块”)。  (2)实验中槽码的质量m　　　　(选填“需要”或“不需要”)远小于滑块和遮光条的总质量M。  (3)实验中滑块的加速度大小a=　　　　(用字母t、L、d表示)。  (4)若考虑遮光条的宽度对实验的影响，则实验中测得的加速度大小与真实值相比　　　　(选填“偏大”“偏小”或“相等”)。  (5)实验小组测得多组实验数据后，根据实验数据处理结果绘制出的a-F图像如图乙所示，图线不过坐标原点的原因可能是　　　　　　　　　　　　　。  参考答案： 1. 解析　平衡摩擦力时，应使小车在不受拉力作用下拖动纸带做匀速直线运动，A错；实验中采用控制变量法，即探究加速度与合力关系时控制小车质量不变，研究加速度与小车质量关系时要控制拉力不变，B对；实验时，先接通电源打点，后放开小车拖动纸带运动，C错；为减小实验误差，实验时必须做到重物的质量远小于小车的质量，D错。答案　B 2. 解析　平衡摩擦力时，小车后面连好纸带，小车匀速时，小车重力的分力等于小车的滑动摩擦力和纸带受的阻力的合力，这样连纸带阻力也平衡了，但不能挂小盘，所以A错误，D正确；只有满足小车和砝码的质量远远大于小盘和盘中砝码的质量，细绳的拉力才近似等于小盘和砝码的总重力，B错误；C项中当横坐标表示小车和车内砝码的总质量的倒数时，描出相应的点才在一条直线上，故C错误。答案　D 3. 解析　a－F图象纵轴有截距说明力F为零时加速度不为零，此时倾角过大，A正确；横轴有截距说明施加力F后加速度有一过程仍为零，说明倾角太小，平衡摩擦力不足，C错误；a－ 图象纵轴有截距说明倾角太大，平衡摩擦力过大，B错误；而横轴有截距，说明平衡摩擦力不足，倾角太小，故D正确。 答案　AD 4. 解析　(1)先保持小车的总质量不变，用钩码所受的重力作为小车所受的合外力，用DIS测加速度。 (2)①OA段为直线，说明在质量不变的条件下，加速度与外力成正比。②对此系统而言，当小车质量不远大于钩码总质量时，a与F不成正比，即仅C正确。 答案　(1)小车总质量　小车所受合外力　(2)①在质量不变时，加速度与外力成正比　②C 5. 解析　探究加速度与力、质量的关系时，电磁打点计时器应使用低压(6 V)交流电源，且要固定在长木板无滑轮的一端，即应靠右端；释放纸带时小车应靠近打点计时器；连接小车的细线应保持水平，故应调节滑轮位置使拉线水平；实验时应平衡摩擦力，使小车所受重力沿斜面方向的分力与小车所受摩擦力平衡，故应垫高长木板右端平衡摩擦力。 答案　(1)应用6 V交流电源 　(2)应靠右端　(3)应使拉线水平 　(4)应靠近打点计时器　(5)应垫高右端平衡摩擦力 6. 解析　(1)实验中细绳要与长木板保持平行，A项正确；平衡摩擦力时不能将装有砝码的砝码桶通过细绳绕过滑轮拴在木块上，这样无法平衡摩擦力，B项错误；实验时应先接通打点计时器的电源再放开木块，C项错误；平衡摩擦力后，改变木块上的砝码的质量后不再需要重新平衡摩擦力，D项正确。 (2)图线甲中F＝0时，木块就有了加速度，可见是长木板倾角过大。图线乙中，有了拉力时，加速度仍为0，说明未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够。 答案　(1)AD　(2)长木板倾角过大　未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够 7. 答案　(1)一端垫高　(2)AC　(3)乙 解析　(1)探究加速度与力、质量关系的实验时，将绳子拉力作为小车所受合力，则需平衡阻力，实验中应将木板一端垫高。 (2)该实验采取控制变量法，探究加速度a与质量m的关系时，小车受到的力F保持不变，利用图像法处理数据时，需使图线拟合为直线更直观，即图像斜率为定值，由牛顿第二定律F=ma可知a-图像的斜率不变，A正确;无论m怎么变化，am为定值，am-m图线为平行于横轴的直线，图线也可判断a、m成反比关系，C正确;a-m2与a2-m图线均为曲线，无法直观判断a与m成反比关系，B、D错误。 (3)甲同学的实验中，增大了槽码和槽码盘的总质量m'，可能无法满足m'远小于小车的质量m，故实验误差较大;乙同学的实验中，m'+m不变，系统加速度a=，可得a与m'g成正比，故误差较小。 8. 解析　(1)由图象可知小车的加速度与钩码的质量成非线性关系。 (2)a－m图线不经过原点，在m轴上有截距，即挂上钩码后小车加速度仍为零，可能的原因是存在摩擦力。 (3)本实验直接以钩码所受重力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平衡摩擦力，钩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 9. 答案　(1)D　(2)B　增大　(3)0.88 (4)不同意，理由见解析 解析　(1)电磁打点计时器需要8 V的交流电源，故D正确。 (2)为平衡阻力，小车不能与托盘和砝码相连，故正确操作应是题图乙中的B;根据题图丙中的纸带可知，小车做减速运动，说明长木板倾角过小，故应增大长木板倾角来平衡阻力。 (3)结合纸带数据，由逐差法得小车加速度大小为 a= m/s2=0.88 m/s2。 (4)不同意。对整体由牛顿第二定律得mg=(m+M)a 整理得a=·mg 可知，mg一定时加速度a正比于。 10.答案　(1)槽码　(2)需要　(3)　(4)偏小 (5)气垫导轨没有调节水平，左端低右端高 解析　(1)根据“探究加速度与力的关系”的实验原理可知，本实验需要保持滑块质量不变，改变绳子拉力的大小，即改变槽码的质量。 (2)实验中需要用槽码的总重力代替绳子的拉力，因此需要槽码的质量m远小于滑块和遮光条的总质量M。 (3)滑块通过光电门的速度v= 根据速度与位移的关系式有v2=2aL 解得滑块的加速度大小a=。 (4)由于遮光条通过光电门的时间很短，所以滑块通过光电门的速度是用遮光条通过光电门的平均速度表示的，根据匀变速直线运动规律可知，该速度等于遮光条通过光电门中间时刻的瞬时速度，小于遮光条中间位置通过光电门的速度，即<，因此实验中测得的加速度大小与真实值相比偏小。 (5)由题图乙可知，拉力F为零时加速度不为零，其原因可能是气垫导轨没有调节水平，左端低右端高。 学科网（北京）股份有限公司 $