第3章 实验4 探究加速度与力、质量的关系（Word练习）-【精讲精练】2027年高考物理一轮复习

**基本信息** 聚焦“加速度与力、质量关系”实验，以“原理-操作-数据-结论”逻辑链整合实验操作规范、数据处理技巧与规律应用，突出科学探究与科学思维的融合。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |实验操作|2题|平衡阻力判断（匀速拖动纸带）、仪器调节（细线与导轨平行）|基于运动与相互作用观念，从操作规范建立实验控制变量思想| |数据处理|2题|纸带逐差法求加速度、遮光条速度公式（v=d/t）|通过科学推理，将运动学公式与实验数据结合，培养数据处理能力| |规律应用|4题|牛顿第二定律图像化（a-FN斜率与质量关系）、图像截距求摩擦因数|以物理观念为基础，通过科学论证构建“力-加速度-质量”定量关系|

[对应学生用书第398页] 说明：非选择题共4小题，共30分。 1．(6分)(2025·安徽卷)某实验小组通过实验探究加速度与力、质量的关系。 (1)利用图甲装置进行实验，要平衡小车受到的阻力。平衡阻力的方法是：调整轨道的倾斜度，使小车______。(填字母) A．能在轨道上保持静止 B．受牵引时，能拖动纸带沿轨道做匀速运动 C．不受牵引时，能拖动纸带沿轨道做匀速运动 (2)利用图乙装置进行实验，箱体的水平底板上安装有力传感器和加速度传感器，将物体置于力传感器上，箱体沿竖直方向运动。利用传感器测得物体受到的支持力FN和物体的加速度a，并将数据实时传送到计算机。 ①图丙是根据某次实验采集的数据生成的FN和a随时间t变化的散点图，以竖直向上为正方向。t＝4 s时，物体处于________(选填“超重”或“失重”)状态；以FN为横轴、a为纵轴，根据实验数据拟合得到的a-FN图像为图丁中的图线a。 ②若将物体质量增大一倍，重新进行实验，其a-FN图像为图丁中的图线________(选填“b”“c”或“d”)。 解析　(1)平衡阻力的方法是：调整轨道的倾斜度，使小车不受牵引时，能拖动纸带沿轨道做匀速运动，故C正确。 (2)①根据图像可知t＝4 s时，加速度方向竖直向下，故处于失重状态； ②对物体根据牛顿第二定律FN－mg＝ma 整理得a＝·FN－g 可知图像的斜率为，故将物体质量增大一倍，图像斜率变小，纵轴截距不变，其a-FN图像为图丁中的图线d。 答案　(1)C　(2)①失重　②d 2．(8分)图甲为“探究加速度与力、质量的关系”实验的简化装置图，图乙是实验中测量得到的纸带。 其实验操作步骤如下： (Ⅰ)挂上托盘和砝码，调节木板的倾角，使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑； (Ⅱ)取下托盘和砝码，测出其总质量为m，让小车沿木板下滑，测出加速度a； (Ⅲ)改变砝码的质量和木板的倾角，多次测量，通过作图可得到小车加速度a与合外力F的关系。 回答以下问题： (1)纸带1是步骤(Ⅰ)中打出的纸带，由此可以判断________。(填字母) A．调节后木板的倾角过小 B．调节后木板的倾角过大 C．调节后木板的倾角适中 (2)打点计时器使用的交流电频率为50 Hz，可读出纸带2计数点3处的读数为______ cm，打下该点时小车的速度为______ m/s。(计算结果保留2位有效数字) (3)下列有关该实验的说法正确的是________。(多选，填字母) A．实验中需要满足小车的质量M远大于托盘和砝码的总质量m B．实验在作a-F图像时，把mg作为F值 C．改变砝码的质量再次实验时，斜面的倾角需要重新进行调整 解析　(1)纸带1上的点间距是均匀的，说明小车打纸带1时是做匀速直线运动，故可以判断调节后木板的倾角适中，故选C。 (2)纸带2计数点3处的读数为6.55 cm；由纸带2可知，相邻计数点的时间为T＝3× s＝ s，根据匀变速直线运动的推论可知，打下计数点3时小车的速度为v3＝，代入数据解得v3＝0.40 m/s。 (3)实验过程中挂上托盘和砝码，改变木板的倾角，使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑，然后去掉托盘和砝码，则小车下滑过程中的合外力就等于托盘和砝码的重力，不需要满足小车质量M远大于托盘和砝码的总质量m，故A错误；由选项A知小车做匀加速直线运动的合力就等于托盘和砝码的重力mg，故实验在作a-F图像时，把mg作为F值，故B正确；改变砝码质量再次实验，则改变了小车所受的合力，即改变了小车的重力沿斜面向下的分力与小车所受沿斜面向上滑动摩擦力的合力，故斜面倾角需要重新进行调整，故C正确。 答案　(1)C　(2)6.55(6.50～6.60均可) 0．40(0.39～0.41均可)　(3)BC 3．(10分)某实验小组利用如图甲所示的装置探究“加速度与物体受力的关系”，打点计时器所接的交流电源的频率为50 Hz，定滑轮的质量不计。 回答以下问题： (1)对该实验，下列说法正确的有________。(填字母) A．用秒表测出小车运动的时间 B．测力计的读数为钩码所受重力的一半 C．钩码的质量不需要远小于小车的质量 D．与定滑轮及弹簧测力计相连的细线要竖直 (2)实验中打出的一条纸带如图乙所示，图中相邻两计数点间还有4个点未画出，由此可求得小车的加速度a＝________ m/s2。(结果保留2位小数) (3)若交流电的实际频率大于50 Hz，则(2)中a的计算结果与实际值相比________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。 (4)若实验中让长木板水平放置，没有补偿阻力，其余操作正确，以测力计的示数F为纵坐标，以加速度a为横坐标，得到如图丙所示的一条倾斜直线，已知直线斜率为k，截距为b，重力加速度为g，忽略滑轮与绳之间的摩擦以及纸带与限位孔之间的摩擦，则小车的质量为m＝________，小车和木板间的动摩擦因数为μ＝________。 解析　(1)打点计时器本身就可以计时，不需要用秒表，故A错误；钩码本身也有加速度，测力计的读数小于钩码重力的一半，故B错误；小车受到的合外力可以由弹簧测力计测得，不需要用钩码重力代替小车的合外力，故钩码的质量不需要远小于小车的质量，故C正确；定滑轮及弹簧测力计相连的细线不需要竖直，弹簧测力计示数与细线拉力相同即可，故D错误。 (2)相邻两计数点间还有4个点未画出，则相邻计数点时间间隔为T＝0.1 s，根据逐差法a＝＝ m/s2＝6.03 m/s2。 (3)若交流电的实际频率大于50 Hz，则相邻计数点实际时间间隔小于0.1 s，根据(2)计算过程可知，实际的加速度大于计算结果，即计算结果与实际值相比偏小。 (4)根据牛顿第二定律F－μmg＝ma，F＝ma＋μmg，则m＝k，μmg＝b，μ＝。 答案　(1)C　(2)6.03　(3)偏小　(4)k　 4．(6分)(2025·浙江宁波期末)某学习小组想用动力学的方法测滑块(含遮光条)的质量，装置如图所示，主要实验仪器：气垫导轨、滑块(带宽度为d的遮光条，总质量m待测)、钩码若干(每个质量均为m0)、光电计时器、细线。 主要步骤如下： (1)把光电门1、2固定在气垫导轨合适的位置，打开气泵，调节旋钮P、Q，从轨道右端推出滑块，离手后，若遮光条先后经过光电门1、2的遮光时间相等，则气垫导轨调节水平。 (2)将细线绕过滑轮，右端与滑块连接，另一端悬挂钩码，调节滑轮使细线与________(选填“桌面”或“导轨”)平行。 (3)把滑块拉至轨道右端释放，记录遮光条先后经过光电门1、2的遮光时间t1、t2和遮光条从光电门1运动到光电门2的时间t。则滑块加速度的表达式为a＝________(用d、t、t1、t2表示)。 (4)改变悬挂钩码的数量n，多次重复实验。 (5)在坐标纸上画出-图像。若图像的纵截距绝对值为b，斜率绝对值为k，则滑块质量m＝________(用b、k、m0表示)。 解析　(2)气垫导轨调平后，细线要与导轨平行保证线的拉力与运动在同一方向。 (3)利用光电门可以近似测出通过光电门的瞬时速度，分别为v1＝，v2＝，利用加速度公式a＝，代入后整理可得a＝。 (5)钩码带动滑块(含遮光条)一起做匀变速直线运动，挂n个钩码时，由牛顿第二定律，有nm0g＝a，＝＋×，故b＝，k＝，整理后m＝。 答案　(2)导轨　(3)　(5) 学科网（北京）股份有限公司 $