第4章 2 实验：探究加速度与力、质量的关系（PPT同步课件）-【学而思】2026-2027学年高一物理必修第一册分层练习（人教版）

该高中物理课件聚焦“探究加速度与力、质量的关系”实验，衔接运动学基础与动力学规律，通过回顾加速度概念及匀变速直线运动公式导入，搭建从运动描述到受力分析的学习支架。 其亮点在于融合教材经典实验与拓展创新实验，以控制变量法为核心，通过纸带分析、a-F图像误差讨论等培养科学探究与科学思维能力，如利用光电门和力传感器实验深化运动和相互作用观念，助力学生掌握实验方法，教师可高效开展探究式教学。

第四章 运动和力的关系 第1讲　描述运动的基本概念 基础过关练 2　实验:探究加速度与力、质量的 关系 第1讲　描述运动的基本概念 题组一　教材经典实验 1.[2026重庆期末]在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,采用如图甲所示的装置设计实验。   (1)设计本实验应用的最主要思想方法是___________。 A.理想实验法    B.假设法    C.控制变量法 (2)在探究加速度与力的关系时,若测得小车质量M=0.4 kg,改变砝码质量m,进行多次实验,以下m的取值 最不合适的一个是___________。 A.m=4 g    B.m=10 g    C.m=40 g    D.m=500 g 　    D　     　    C　     第1讲　描述运动的基本概念 (3)关于该实验操作,下列说法正确的是_____________。 A.补偿阻力时,小车前不需要悬挂砝码盘 B.除了图甲中的器材外,完成该实验还需要刻度尺 C.平衡摩擦力是为了使小车受到的合外力等于小车受到细线的拉力 D.每次改变小车质量后都需要重新平衡摩擦力 (4)图乙是某同学在实验中打出的一条纸带,已知打点计时器打点的时间间隔为0.02 s,他从比较清晰的 点A开始,每五个计时点取一个计数点,由此可求得小车的加速度大小为__________m/s2。(结果保留2 位有效数字) 　    0.81　     　    ABC　     第1讲　描述运动的基本概念 (5)在本实验中认为细线对小车的拉力F等于砝码和砝码盘的总重力,已知两位同学利用实验数据作出 的a-F图线如图丙中的1、2所示,下列分析正确的是____________。(选填选项前的字母)   　    AC　     丙 A.出现图线1的原因可能是在平衡摩擦力时长木板的倾斜角度过大 B.出现图线1的原因可能是在平衡摩擦力时长木板的倾斜角度过小 C.出现图线2的原因可能是砝码和砝码盘的总质量不合适 D.出现图线2的原因可能是小车的质量过大 第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)该实验探究加速度与力、质量的关系,研究三者关系必须先使某一个量不变,研究另外两个 量之间的关系,即运用控制变量法,选C。 (2)实验时要求小车质量M要远远大于砝码盘和砝码的总质量,D中砝码的质量m大于M,所以D最不合适, 故选D。 (3)补偿阻力时,小车前不需要悬挂砝码盘,让小车带着穿过限位孔的纸带一起运动即可,A正确;除了题 图甲中的器材外,完成该实验还需要刻度尺,利用刻度尺测量计数点之间的距离,从而计算加速度,B正 确;平衡摩擦力是为了使小车受到的合外力等于小车受到细线的拉力,C正确;每次改变小车质量后不需 要重新平衡摩擦力,D错误。 (4)处理数据时,每五个计时点取一个计数点,则相邻计数点间的时间间隔为T=5×0.02 s=0.1 s,根据位移 差公式有xCE-xAC=a(2T)2,解得小车的加速度大小为a= ×10-2 m/s2=0.81 m/s2。 第1讲　描述运动的基本概念 (5)图线1纵轴截距的物理意义是F=0时,加速度不等于0,出现图线1的原因是平衡摩擦力时,长木板的倾 斜角度过大,A正确,B错误;F较大时图线2的斜率变小,则出现图线2是因为不再满足小车的质量远大于 砝码和砝码盘的总质量的条件,C正确,D错误。 第1讲　描述运动的基本概念 2.[2026广东中山期末]A同学利用图甲所示实验装置探究“加速度与力、质量的关系”。   (1)关于平衡摩擦力,下列说法正确的是___________。 A.平衡摩擦力是为了使细绳的拉力等于托盘和砝码的总重力 B.平衡摩擦力时,小车前端应当用细绳悬挂托盘,但托盘中不放砝码 C.正确操作后启动打点计时器,轻推小车,若纸带上点迹均匀,则摩擦力平衡完成 (2)图乙为A同学在正确操作后得到的一条纸带,已知交流电源的频率为50 Hz,纸带上每隔四个点取一 　    C　     第1讲　描述运动的基本概念 个计数点,则小车的加速度大小为______________m/s2。(结果保留2位有效数字)   (3)B同学设计如图丙所示的实验装置来探究“加速度与力、质量的关系”,具体操作步骤如下:   　    0.53　     丙 第1讲　描述运动的基本概念 ①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; ②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; ③改变砝码质量和木板倾角,多次测量,通过作图可得到a-F的关系图像。 实验中小车在沿斜面下滑时受到的合力F_________(填“大于”“小于”或“等于”)mg,该实验 __________(填“需要”或“不需要”)满足m≪M。 　　不需要　     　　等于　     第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)平衡摩擦力是为了使细绳的拉力等于小车受到的合力,A错误;平衡摩擦力是用小车的重力沿 木板方向的分力平衡阻力,所以小车前端不应当悬挂托盘,B错误;正确操作后启动打点计时器,轻推小 车,若纸带上的点迹均匀,说明小车做匀速运动,则摩擦力平衡完成,C正确。 (2)纸带上每隔四个点取一个计数点,相邻计数点间的时间间隔为T=5× =5×  s=0.1 s,根据位移差公式 可知,小车的加速度大小为a= = ×10-2 m/s2≈0.53 m/s2。 (3)质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑时,小车受力平衡,沿木板方向有mg+f=Mg sin θ;取下托盘 和砝码,测出其总质量为m,小车在沿斜面下滑时受到的合力为F=Mg sin θ-f=mg,根据上述结论可知,不 需要满足m≪M。 第1讲　描述运动的基本概念 题组二　拓展创新实验 3.[2026四川攀枝花期末]某实验小组利用如图甲所示实验装置探究小车加速度与力的关系,实验步骤 如下:   甲 第1讲　描述运动的基本概念   乙 (ⅰ)按图甲所示安装实验器材,测量遮光条的宽度d及遮光条到光电门的距离x(保证d≪x); (ⅱ)保持小车质量不变,由静止释放小车,记录光电门的遮光时间Δt; (ⅲ)逐个增加钩码数量,重复步骤(ⅱ); (ⅳ)处理实验数据,分析得出结论。 据此回答以下问题: 第1讲　描述运动的基本概念 (1)安装实验器材时细线与带滑轮的木板之间应保持_________。 (2)小车的加速度大小的表达式为___________。(用实验步骤中所测物理量的字母表示) (3)①保持小车质量不变时测得小车的加速度a和拉力F的数据如表所示,请根据表中数据在图乙中画出 a-F图线。 　　平行　     F/N 0.20 0.30 0.40 0.50 a/(m·s-2) 0.10 0.21 0.29 0.40 ②反向延长a-F图线发现其并未过坐标原点,小组成员经过讨论分析后认为可能遗漏的实验步骤是 ______________________________________。 　将木板左侧垫高,平衡木板对小车的摩擦力　     第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)为使细线对小车的拉力恒定,安装实验器材时细线与带滑轮的木板之间应保持平行。 (2)遮光条通过光电门时的速度为v= ,小车做匀加速直线运动,有v2=2ax,解得a= 。 (3)①根据表中数据在图乙中画出a-F图线,如图所示。②a-F图线与横轴正半轴相交,说明小车加速度为 零时,细线对小车有拉力,可能遗漏的实验步骤是将木板左侧垫高,平衡木板对小车的摩擦力。   第1讲　描述运动的基本概念 4.[2026河南新乡期末]实验小组采用如图1所示的实验装置,验证“当质量一定时,物体运动的加速度与 它所受的合力成正比”这一物理规律。已知小车的质量为M,重物的质量为m,图1中力传感器可测细线 拉力大小。试回答下列问题:   (1)除实验装置图中器材外,实验时还需要的有____________。 A.直流电源　　　    B.交流电源 C.秒表　　　    D.刻度尺 (2)本实验__________(选填“需要”或“不需要”)满足“M远大于m”,本实验用到的方法是 　　不需要　     　    BD　     第1讲　描述运动的基本概念 ____________(选填“控制变量法”或“等效法”)。 (3)图2是实验中得到的一条纸带,相邻两个计数点间还有四个点未画出,电源的频率是50 Hz,计数点间 的距离已在图中标出,则小车的加速度大小为______________m/s2。(结果保留3位有效数字)   (4)实验小组利用实验数据得到的a-F图像如图3所示,图线没有过原点的原因可能是_______________。 　　平衡摩擦力过度 　    1.72　     控制变量法　     第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)除实验装置图中器材外,实验时还需要的有交流电源给打点计时器供电,还需要刻度尺测量 纸带上的数据;不需要直流电源和秒表,故选B、D。 (2)本实验因有力传感器测量小车所受的拉力,则不需要满足“M远大于m”;本实验用到的方法是控制 变量法。 (3)相邻两个计数点间还有四个点未画出,电源的频率是50 Hz,相邻计数点间的时间间隔为T=0.1 s,则小 车的加速度大小为a= =  m/s2≈1.72 m/s2。 (4)由图3可知,当F=0时小车已经有了加速度,即重力分力大于摩擦力,可知原因可能是木板一端抬得过 高,平衡摩擦力过度。 第1讲　描述运动的基本概念 $