第4章 第2节 实验：探究加速度与力、质量的关系-（配套教参Word版）【创新教程·五维课堂】2026-2027学年高中物理必修第一册同步课时作业（人教版）

 

 

1．为了探究“加速度与力、质量的关系”，现有如图1所示实验装置。请思考探究思路并回答下列问题：

(1)为了消除小车与水平木板之间摩擦力的影响应采取的做法是(　　)

A．将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动

B．将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动

C．将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰做匀加速运动

D．将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动

(2)某学生在补偿阻力时，不慎使长木板倾角偏小。则他所得到的a－F关系应该是图2中的哪根图线？　________　(图中a是小车的加速度，F是细线作用于小车的拉力)。

(3)某同学在实验中得到的纸带如图3所示，已知实验所用电源的频率为50 Hz。据纸带可求出小车的加速度大小为　__________　 m/s2(结果保留两位有效数字)。

解析：(1)补偿阻力就是让小车在无拉力的作用下做匀速直线运动，让重力沿斜面的分力等于小车受到的摩擦力。所以平衡时应将不带滑轮的木板一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动，故A、B、C错误，D正确。

(2)把长木板的一端垫得过低，使得倾角偏小，会导致重力沿斜面向下的分力偏小，摩擦力偏大，而且重力沿斜面向下的分力小于摩擦力，这样在绳子的拉力大于摩擦力时，小车就会产生加速度，故选项D正确。

(3)计数点间的时间间隔：t＝2×0.02 s＝0.04 s，

由匀变速直线运动的推论：Δx＝at2可知，加速度为：a＝＝

×10－2 m/s2≈3.2 m/s2。

答案：(1)D　(2)D　(3)3.2

2．某同学用如图1所示的实验装置验证牛顿第二定律，请回答下列有关此实验的问题：

(1)该同学在实验前准备了图1中所示的实验装置及下列辅助器材：

A．交流电源、导线

B．天平(含配套砝码)

C．秒表

D．刻度尺

E．细线、沙和小沙桶

其中不必要的器材是　________　(填代号)。

(2)打点计时器在小车拖动的纸带上打下一系列点迹，以此记录小车的运动情况。其中一部分纸带上的点迹情况如图2所示，已知打点计时器打点的时间间隔T＝0.02 s，测得A点到B、C点的距离分别为x1＝5.99 cm、x2＝13.59 cm，则在打下点迹B时，小车运动的速度vB＝　________　 m/s；小车做匀加速直线运动的加速度a＝　________　 m/s2。(结果保留三位有效数字)

(3)在验证“质量一定，加速度a与合外力F的关系”时，某学生根据实验数据作出了如图3所示的a－F图像，其中图线不过原点的原因是　____________________　，图线在末端弯曲的原因是　________________________　。

解析：(1)在实验中，打点计时器可以测量时间，所以不需要秒表，上述器材中不必要的为C。

(2)B点的速度等于AC段的平均速度，则有：

vB＝＝ m/s≈0.680 m/s

根据Δx＝aT2得：

a＝＝＝ m/s2＝1.61 m/s2

(3)由图3所示图像可知小车的拉力为0时，小车的加速度大于0，说明合外力大于0，说明补偿阻力过度，即木板与水平面的夹角太大；该实验中当小车的质量远大于沙和沙桶的质量时，才能近似认为细线对小车的拉力大小等于沙和沙桶的总重力大小，随着F的增大，即沙和沙桶的质量增大，逐渐地沙和沙桶的质量不再满足小车质量远大于沙和沙桶的质量，因此会出现较大误差，图像会产生弯曲。

答案：(1)C　(2)0.680　 1.61　(3)平衡摩擦力过度　沙和沙桶的质量太大

3．探究“加速度与力、质量关系”的实验装置如图甲所示，小车后面固定一条纸带，穿过电火花打点计时器，细线一端连着小车，另一端通过光滑的定滑轮和动滑轮与挂在竖直面内的拉力传感器相连，拉力传感器用于测小车受到拉力的大小。

(1)关于补偿阻力，下列说法正确的是　________　。

A．补偿阻力时，需要在动滑轮上挂上钩码

B．改变小车质量时，需要重新补偿阻力

C．改变小车拉力时，不需要重新补偿阻力

(2)实验中　________　(选填“需要”或“不需要”)满足所挂钩码质量远小于小车质量。

(3)某同学根据实验数据作出了加速度a与力F的关系图像如图乙所示，图线不过原点的原因是　________　。

A．钩码质量没有远小于小车质量

B．补偿阻力时木板倾角过大

C．补偿阻力时木板倾角过小或未补偿阻力

解析：(1)补偿阻力时，不需要在动滑轮上挂上钩码，故A错误；实验过程改变小车质量时，不需要重新补偿阻力，故B错误；实验前补偿阻力后，在实验过程中改变小车拉力时，不需要重新补偿阻力，故C正确。

(2)小车所受拉力可以由力传感器测出，不需要满足钩码质量远小于小车质量；

(3)由图示图像乙可知，拉力为零时小车已经产生加速度，说明小车受到的合力大于细线的拉力，这是由于补偿阻力时木板倾角过大、补偿阻力过大造成的，故B正确，A、C错误。

答案：(1)C　(2)不需要　(3)B

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