第3章 实验4 探究加速度与力、质量的关系(练习Word版)-【创新教程】2027年高考物理总复习大一轮课时作业

**基本信息** 聚焦牛顿第二定律实验，通过装置分析、数据处理及误差控制，系统构建实验方法体系，强化科学思维与探究能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |实验操作与仪器使用|第1题（游标卡尺读数、装置调节）|游标卡尺读数规则、气垫导轨水平调节方法|从实验装置原理（光电门测速度）到仪器规范使用，构建实验基础操作逻辑| |数据处理与规律推导|第2题（纸带数据分析）|逐差法求加速度、平均速度法测瞬时速度|基于运动学公式（v²-v₀²=2aL）推导加速度，建立实验数据与规律的关联| |误差分析与条件控制|第3题（am关系图像分析）|平衡摩擦力操作、M≫m条件应用|从误差来源（摩擦力、拉力近似）到实验条件控制，完善牛顿第二定律实验验证逻辑链|

课时冲关18　实验四　探究加速度与力、质量的关系 学生用书　P363　 1．如图甲所示的装置由气垫导轨、两个光电门、滑块和砂桶等组成．光电门可以测出滑块分别通过两个光电门的时间Δt1和Δt2，导轨标尺可以测出两个光电门间的距离L，游标卡尺测量遮光片的宽度d，另用天平测出滑块和砂桶(装砂)的质量分别为M和m，回答下列问题： (1)测量d时，某次游标卡尺(主尺的最小分度为1 mm)的示数如图乙所示，其读数为________mm. (2)若用该装置来验证牛顿第二定律，以下说法不正确的是________． A．该装置可以不平衡摩擦力也不需要将气垫导轨调节水平 B．如果气垫导轨水平则轻推滑块匀速滑动时，通过两个光电门的时间Δt1和Δt2必相等 C．实验时，多次在同一条件下重复实验取挡光片通过两光电门时间的平均值以减小偶然误差 (3)该装置中滑块所受线的拉力F若用M、m、L、Δt1和Δt2表示，则F＝________. (4)通过计算比较发现滑块受到的线的拉力F与砂和砂桶的重力不相等且相差较大，是因为 ________________________________________________________________________. 解析：(1)由游标卡尺的读数规则得，读数为11.30 mm. (2)该装置需要将气垫导轨调节水平，所以A不正确． (3)由F＝Ma，v2－v＝2aL，v＝，v0＝ 得F＝M. (4)没有满足M≫m. 答案：(1)11.30　(2)A　(3)M (4)没有满足M≫m 2．某组同学设计了“探究加速度a与物体所受合力F及质量m的关系”实验．图(a)为实验装置简图，A为小车，B为电火花计时器，C为装有细砂的小桶，D为一端带有定滑轮的长方形木板，实验中认为细绳对小车的拉力F等于细砂和小桶的总重量，小车运动的加速度a可用纸带上打出的点求得． (a) (1)图(b)为某次实验得到的纸带，已知实验所用电源的频率为50 Hz.根据纸带可求出电火花计时器打B点时的速度为________m/s，小车的加速度大小为______m/s2.(结果均保留两位有效数字) (b) (c) (2)在“探究加速度a与质量m的关系”时，某同学按照自己的方案将实验数据在坐标系中进行了标注，但尚未完成图像(如图c所示)．请继续帮助该同学作出坐标系中的图像． (3)在“探究加速度a与合力F的关系”时，该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F的图线如图(d)，该图线不通过坐标原点，试分析图线不通过坐标原点的原因． 答：________________________________________________________________________ 解析：(1)AC这段位移的平均速度等于AC这段时间中间时刻的瞬时速度，即B点的瞬时速度，故vB＝＝ m/s＝1.6 m/s. 由逐差法求解小车的加速度 a＝ ＝m/s2 ＝3.2 m/s2. (2)将坐标系中各点连成一条直线，连接时应使直线过尽可能多的点，不在直线上的点应大致对称地分布在直线的两侧，离直线较远的点应视为错误数据，不予考虑，连线如图所示： (3)图线与横轴有截距，说明实验前没有平衡阻力或平衡阻力不够． 答案：(1)1.6　3.2　(2)见解析　(3)实验前没有平衡阻力或平衡阻力不够 3．某同学利用图(a)所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与槽码的质量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，小车的加速度与槽码的质量成________(选填“线性”或“非线性”)关系． (2)由图(b)可知，am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，并直接以槽码所受重力mg作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是________________________，槽码的质量应满足的条件是________________________________________________________________________． 解析：这是探究牛顿第二定律的实验，即(2)是探究小车加速度与槽码质量的关系，所以该实验必须平衡摩擦力，并且要保证槽码的质量远小于小车的质量． (1)由图像可知小车的加速度与槽码的质量成非线性关系． (2)am图线不经过原点，在m轴上有截距，即挂上小槽码后小车加速度仍为零，可能的原因是存在摩擦力． (3)本实验直接以槽码所受重力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，槽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 学科网（北京）股份有限公司 $