4.2 实验：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人教版必修第一册

**基本信息** 聚焦“探究加速度与力、质量的关系”实验，通过基础认知、综合理解、实验探究三层设计，实现从单一操作到综合应用的知识巩固，培养科学探究与科学思维素养。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础认知层|实验操作规范（如平衡摩擦力、打点计时器使用）|单选题聚焦实验步骤判断，强化物理观念| |综合理解层|实验条件与误差分析（如M>>m条件、图像斜率意义）|多选题结合图像分析，培养科学推理能力| |实验探究层|数据处理与方案评估（纸带分析、图像修正）|实验题含数据计算与误差归因，体现科学探究全过程|

实验：探究加速度与力、质量的关系 同步练习 一、单选题 1．某小组利用如图所示装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验时，下列说法正确的是(      ) A.调整定滑轮的高度，使细线与长木板平行 B.不需要平衡摩擦力 C.先释放小车，再启动打点计时器 D.小车的质量应远小于小盘和砝码的总质量 2．图a是“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验装置图。甲、乙两名同学用该装置得到加速度a与拉力F的关系如图b所示。下列分析正确的是(      ) A.细绳拉力始终等于槽码的重力 B.甲同学平衡了摩擦力 C.乙同学平衡了摩擦力 D.乙同学实验中长木板倾角过大 3．某组同学用如图所示装置研究在小车质量不变的情况下，小车的加速度与小车受到力的关系。下列措施中不需要或不正确的是(   ) A.首先要补偿阻力，使小车受到的合力就是细绳对小车的拉力 B.小车的质量要远大于塑料桶和桶内砝码的总质量 C.实验中可以通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力 D.每次改变小车受到的拉力后都需要重新补偿阻力 二、多选题 4．为了探究质量一定时加速度与力的关系，一同学设计了如图所示的实验装置。其中M为带滑轮的小车的质量，m为沙和沙桶的质量。（滑轮质量不计）实验时，一定要进行的操作是(      ) A.用天平测出沙和沙桶的质量 B.将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力 C.小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数 D.改变沙和沙桶的质量，打出几条纸带 E.为减小误差，实验中一定要保证沙和沙桶的质量m远小于小车的质量M 5．甲、乙、丙、丁四位同学在做“探究加速度与物体质量、力的关系”的实验时（使用如图所示的装置），设小车和车上砝码的总质量为M，小盘及盘中砝码的总质量为m，分别得出如图中甲、乙、丙、丁四个图像，其中图甲、乙、丙是图像，图丁是图像，则下列说法正确的是(      ) A.甲和乙较好地把握了实验条件M远大于m B.丙和丁没有把握好实验条件M远大于m C.甲同学长木板的倾角太大，而乙同学长木板的倾角太小 D.甲、乙、丙三位同学中，丙同学较好地完成了平衡摩擦力的操作 三、实验题 6．小明同学用图（甲）所示的装置探究加速度与力和质量的关系，他将力传感器固定在小车前端，细绳的一端固定在传感器上，另一端跨过定滑轮系上沙桶，纸带穿过频率为50Hz的电火花打点计时器并连接在小车后面。 (1)本实验中是否仍需要细沙和桶的总质量远小于小车和传感器的总质量？______________（选填选项前的字母） A.需要 B.不需要 C.无法判断 (2)以下做法正确的是______________。 A.打点计时器使用的电源是8V交流电源 B.每次改变小车质量后，需要重新平衡摩擦力 C.连接沙桶和小车的细线应与长木板平行 D.小车释放前应靠近打点计时器，且应先放开小车，再接通电源 (3)如图（乙）是某次实验时得到的一条纸带，纸带上每5个计时点取一个计数点，“0，1，2，3，4”是连续相邻的计数点，由图中数据可计算出打计数点“1”时小车速度为________________，小车的加速度大小为________________。（结果均保留2位小数） (4)小华同学在此实验装置的基础上，拆除传感器，把细绳直接固定在小车上，重新实验探究加速度与力和质量的关系。小明、小华两位同学分别根据各自的实验数据作出了各自的图像，其中某位同学所得的图像如图（丙）所示，关于此图像说法正确的是(      ) A.在平衡摩擦力时斜面倾角过大 B.直线部分的斜率表示小车的质量 C.这一图像是小明同学作出的 D.这一图像是小华同学作出的 7．图1是某同学探究“质量一定时，加速度与力的关系”的实验装置简图。请回答下列问题。 （1）本实验所用的电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，电源频率为50 Hz，工作电压约为________V。 （2）本实验__________________（选填“需要”或“不需要”）使小车的质量远大于砂和砂桶的总质量。 （3）该同学某次实验得到的部分纸带如图2所示（每相邻两个计数点间还有4个计时点没有画出），并测得各计数点与“0”计数点的间距如表所示。由此可以计算出小车的加速度大小为__________________（保留2位有效数字）。 表：各计数点与“0”计数点的间距（单位：cm） 1.10 4.19 9.31 16.41 25.54 36.66 （4）实验中，只改变砂和砂桶的总质量，多次实验，记录相应的弹簧测力计示数F，并求出对应的小车加速度大小a。根据所得实验数据作出的图像是一条直线，如图3所示。该图像不过原点的原因可能是______________________。（回答1条即可） 参考答案 1．答案：A 解析：A.调节细线与木板平行，使绳中拉力等于小车受到的合力，A正确；B.为使拉力为小车受到的合力，需要平衡摩擦力，B错误；C.应该先打开电源，再释放小车，C错误；D.盘和砝码的总质量应远小于小车质量，D错误；故选A。 2．答案：B 解析：A.对槽码进行分析有若已经平衡了摩擦力，对小车进行分析有解得可知，细绳拉力始终小于槽码的重力，只有当时才可以近似认为，故A错误；B.根据图b可知，甲图像经过了坐标原点，表明甲同学平衡了摩擦力，故B正确；CD.根据图b可知，乙图像在拉力较小时，加速度仍然为0，表明乙没有平衡摩擦力，或者平衡摩擦力过小，即乙同学实验中长木板倾角过小，故CD错误。故选B。 3．答案：D 解析：实验首先要补偿阻力，使小车受到的合力就是细绳对小车的拉力，A正确；实验中，要保证塑料桶和桶内砝码的总质量远小于小车的质量，这样才可认为塑料桶和桶内砝码的总重力近似等于细绳对小车的拉力，B正确；实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力，C正确；每次改变小车受到的拉力，即改变塑料桶和桶内砝码的总重力后，不需要重新补偿阻力，D错误。 4．答案：BCD 解析：AE.本题拉力可以由弹簧测力计测出，不需要用天平测出沙和沙桶的质量，也就不需要使小桶（包括沙）的质量远小于车的总质量，故A错误，E错误； B.该题用弹簧测力计测出拉力，从而表示小车受到的合外力，故需要将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力，故B正确； C.使用打点计时器时，都是先接通电源，待打点稳定后再释放小车，该实验探究加速度与力和质量的关系，要记录弹簧测力计的示数，故C正确； D.改变沙和沙桶质量，即改变拉力的大小，打出几条纸带，研究加速度随F变化关系，故D正确。 故选BCD。 5．答案：ABD 解析：AB.当，小车受到的拉力可认为等于小盘及盘中砝码的重力，图线呈线性关系，随着砝码质量的增加，不再满足，图线上部出现弯曲现象，故甲、乙均较好地把握了实验条件M远大于m，同理可知，丙、丁图没有把握了实验条件M远大于m，AB正确； C.甲图中，当拉力增大到一定数值才有加速度，可知木板的倾角太小，部分拉力用来平衡摩擦力，而乙图中，没有拉力时就有加速度，可知木板的倾角太大，甲、乙均未完成平衡摩擦力的操作，C错误； D.丙图线过原点，可知丙同学较好地完成了平衡摩擦力的操作，D正确。 故选ABD。 6．答案：(1)B (2)C (3)0.36；0.40 (4)D 解析：（1）该实验中由于已经用传感器测出绳子拉力的大小，不是将砝码和砝码盘的重力作为小车的拉力，故不需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车质量。 故选B。 （2）A.电火花打点计时器使用的电源是220V交流电源，故A错误； B.平衡摩擦力后，每次改变小车质量后，不需要重新平衡摩擦力，故B错误； C.连接沙桶和小车的细线应与长木板平行，使小车所受拉力与其加速度同向，故C正确； D.实验时，先接通打点计时器电源，再放开小车，故D错误。 故选C。 （3）纸带上每5个计时点取一个计数点，则相邻计数点间的时间间隔为 由图中数据可计算出打计数点“1”时小车的速度为 根据逐差法计算小车加速度大小为 （4）A.根据图像可知，拉力不为零，加速度为零，说明存在阻力，平衡摩擦力不足，斜面倾角过小，故A错误； B.根据 可知，斜率是质量的倒数，故B错误； CD.因为图像右侧弯曲，是因为不满足细沙和桶的总质量远小于小车的总质量造成的，所以这一图像合外力用细沙和桶的总重力代替，是小华同学作出的图像，故C错误，D正确。 故选D。 7．答案：（1）8（2）不需要（3）2.0（4）①摩擦阻力的影响；②桌面右端偏低 解析：（1）电磁打点计时器工作电压约为8 V。 （2）可由弹簧测力计读出拉力的大小，不需要把砂和砂桶的总重力当成绳的拉力，故不需要使小车总质量远大于砂和砂桶总质量。 （3）每相邻两个计数点间的时间间隔，小车的加速度大小。 （4）该图像不过原点的原因可能是①摩擦阻力的影响；②桌面右端偏低。 学科网（北京）股份有限公司 $