第3章 第5讲 探究加速度与物体受力、物体质量的关系(Word练习)-【新高考方案】2027年高考物理一轮总复习（江苏专版）

**基本信息** 聚焦“探究加速度与力、质量的关系”实验，通过分层题型系统构建实验操作规范、数据处理方法与误差分析体系，强化科学探究与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |实验操作规范|2题（选择+多选）|平衡阻力条件（mg sinθ=μmg cosθ）、计时器使用规则|从实验原理（牛顿第二定律）到操作细节，构建“原理-操作-误差”逻辑链| |数据处理方法|2题（填空+计算）|光电门测速公式（v=d/Δt）、逐差法求加速度、图像法分析（L/t-t图像）|整合运动学公式与图像分析，实现“测量数据-公式推导-规律验证”的科学推理| |误差分析与改进|2题（填空+论述）|砝码质量远小于小车质量的近似条件、力传感器消除系统误差|通过误差来源分析，培养质疑创新能力，深化对实验本质的理解|

[课时跟踪检测] 1.(4分)(2025·无锡六校联考)用如图所示的装置做“探究物体的加速度与力、质量的关系”的实验,下列操作中正确的是_________。  A.电火花计时器选用8 V交流电源 B.平衡阻力时将砝码盘通过细线挂在小车上 C.实验中,释放小车与接通电火花计时器需同时进行 D.实验中改变小车的质量后,不需要重新平衡阻力 解析:电火花计时器使用220 V交流电源,故A错误;平衡阻力时,不用将砝码盘通过细线挂在小车上,故B错误;实验中,应先接通电火花计时器,再释放小车,故C错误;由于平衡阻力之后有mgsin θ=mgcos θ,所以无论小车的质量是否改变,小车所受的滑动摩擦力都等于小车的重力沿斜面向下的分力,改变小车质量后,不需要重新平衡阻力,故D正确。 答案:D 2.(10分)(2025·常州联盟月考)某小组同学用如图甲所示的装置完成“探究加速度与力、质量的关系”的实验。 (1)该实验中,认为细绳中拉力近似等于砝码重力,砝码质量m_________ (选填“需要”或“不需要”)远小于滑块质量M。(2分)  (2)实验小组将滑块从图甲所示位置由静止释放,测得遮光条通过光电门1、2的时间分别为Δt1、Δt2,两个光电门间的距离为L,遮光条的宽度为d,则滑块加速度大小a=_________ (用Δt1、Δt2、L、d表示)。(2分)  (3)为了减小实验误差,该小组同学测得两个光电门间的距离为L,遮光条从光电门1运动到光电门2的时间为t。保持光电门2的位置及滑块在导轨上释放的位置不变,改变光电门1的位置进行多次测量,经过多次实验测得多组L和t,作出⁃t图像,如图乙所示。已知⁃t图像的纵轴截距为v0,横轴截距为t0,则v0表示遮光条通过光电门_________ (选填“1”或“2”)时的速度大小,滑块的加速度大小a=_________ (用字母v0、t0表示)。(4分)  (4)为探究滑块加速度与质量M的关系,保持砝码质量m不变,改变滑块与遮光条的总质量M,实验中用砝码重力mg代替细线拉力,把细线中实际拉力记为F,由此引起的相对误差表示为δ=×100%。请写出δ随M变化的关系式:δ=_________×100%。(2分)  解析:(1)根据牛顿第二定律可得F=Ma,mg-F=ma,所以细绳中拉力F=,若细绳中拉力近似等于砝码重力,则砝码质量m需要远小于滑块质量M。 (2)遮光条通过光电门1、2的速度分别为v1=,v2=,所以a==。 (3)根据逆向思维法可知,滑块从光电门2运动到光电门1做匀减速直线运动,根据位移与时间关系可得L=v2t-at2,则=v2-at,所以v0表示遮光条通过光电门2的速度大小,且a=,所以a=。 (4)由以上分析可知,δ=×100%=×100%=×100%。 答案:(1)需要　(2)　(3)2　　(4) 3.(13分)小明利用图甲所示装置“探究加速度与力、质量的关系”。 (1)关于该实验,下列说法正确的有_________ (多选)。(2分)  A.平衡阻力时,应挂上细线与槽码,小车后面的纸带需穿过限位孔 B.每次改变小车质量后,需重新平衡阻力 C.使槽码的质量远小于小车质量的目的是让细线对小车的拉力大小近似等于槽码的重力 D.处理数据时,在纸带上每连续5个计时点取一个计数点可减小实验误差 (2)实验中得到的一条纸带如图乙所示,图中相邻两计数点间的时间间隔为0.1 s,则打B点时小车的速度大小为_________m/s,小车运动的加速度大小为_________m/s2。(结果均保留两位有效数字)(4分)  (3)实验中作出如丙图所示的a⁃F图像,在F较大时,出现图线明显弯曲的现象,造成这一现象的原因是__________________。(2分)  (4)若利用力传感器测F,如图丁所示,则_________ (选填“仍会”或“不会”)出现第(3)问中a⁃F图像弯曲的现象。(2分)  (5)小华利用如图戊所示的实验装置进行实验,图中上下两层轨道水平,细线跨过滑轮并挂上质量相等的砝码盘和砝码,两小车尾部细线连到控制装置上,实验时通过控制装置使两小车同时开始运动,并同时停止。她测量了上、下小车的位移分别为13.00 cm、27.00 cm,质量分别为400 g、200 g,则上、下小车的加速度之比为_________。(3分)  解析:(1)平衡阻力时,应把细线与槽码撤去,小车后面的纸带需穿过限位孔,故A错误;根据Mgsin θ=μMgcos θ,可得μ=tan θ,可知每次改变小车质量后,不需要重新平衡阻力,故B错误;以小车为对象,由牛顿第二定律可得F=Ma,以槽码为对象,由牛顿第二定律可得mg-F=ma,联立可得F==·mg,可知使槽码的质量远小于小车质量的目的是让细线对小车的拉力大小近似等于槽码的重力,故C正确;处理数据时,在纸带上每连续5个计时点取一个计数点,可适当增大计数点之间的距离,减小测量计数点之间距离带来的误差,故D正确。 (2)根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度,则打B点时小车的速度大小为vB== m/s≈0.84 m/s,根据逐差法可得,小车运动的加速度大小为a== m/s2≈2.8 m/s2。 (3)由上述分析得F=·mg,当F较大时,即槽码的质量m较大时,不满足槽码的质量远小于小车质量,此时拉力明显小于槽码的重力,图线出现明显弯曲的现象。 (4)若利用力传感器测F,以小车为对象,可得F=Ma,可得a=F。则不会出现第(3)问中a⁃F图像弯曲的现象。 (5)根据运动学公式x=at2,由于两小车运动时间相同,则加速度与位移成正比,上、下小车的加速度之比为a上∶a下=x上∶x下=13∶27。 答案:(1)CD　(2)0.84　2.8　(3)不满足槽码的质量远小于小车质量　(4)不会　(5)13∶27 17 / 71 $