专题4.8 实验：探究加速度与力、质量的关系-2022-2023学年高一物理举一反三系列（人教版2019必修第一册）（解析版）

3.0 envi 2025-03-17 4 4 1.89MB 25 页 3知币

专题 4.8 实验：探究加速度与力、质量的关系

【人教版】

【题型 1 实验原理与操作】..............................................................................................................

【题型 2 实验数据处理】..................................................................................................................

【题型 3 实验误差分析】..................................................................................................................

【题型 4 实验目的的创新】..............................................................................................................

【题型 5 实验器材的创新】..............................................................................................................

【题型 6 数据处理的创新】..............................................................................................................

【题型 7 实验原理的创新】..............................................................................................................

【题型 1 实验原理与操作】

【例 1】某实验小组利用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系。

(1)下列做法正确的是________(填字母代号)。

A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行

B．在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴

在木块上

C．实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源

D．通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度

(2)为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满足的条

件是砝码桶及桶内砝码的总质量________木块和木块上砝码的总质量。(选填“远大于”

“远小于”或“近似等于”)

[答案]　(1)AD　(2)远小于

【变式 1-1】某实验小组利用图所示的装置探究加速度与物体受力、物体质量的关系。

(1)下列做法正确的是________(填字母代号)。

A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行

B．在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴

在木块上

C．实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源

D．通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度

(2)为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满足的条

件是砝码桶及桶内砝码的总质量________(选填“远大于”“远小于”或“近似等于”)木

块和木块上砝码的总质量。

(3)甲、乙两同学在同一实验室，各取一套前图的装置放在水平桌面上，木块上均不放砝码，

在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度 a与拉力 F的关系，分别得到下图中甲、乙两条

直线。设甲、乙用的木块质量分别为 m甲、m乙，甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分

别为 μ甲、μ乙，由图可知，m甲______m乙，μ甲______μ乙(均选填“>”“＝”或“<”)。

解析：(1)实验中细绳要保持与长木板平行，A正确；平衡摩擦力时不能将装有砝码的砝码

桶通过定滑轮拴在木块上，这样无法平衡摩擦力，B错误；实验时应先接通电源再放开木

块，C错误；平衡摩擦力后，改变木块上的砝码的质量时，不需要重新平衡摩擦力，D正

确。

(2)由整体法和隔离法得到细绳的拉力 F＝Ma＝M＝mg，当砝码桶和桶内砝码的质量 m远小

于木块和木块上砝码的总质量 M时，可得 F≈mg。

(3)不平衡摩擦力，对于木块有 F－μmg＝ma，a＝－μg，图像的斜率大的木块的质量小，纵

轴截距绝对值大的动摩擦因数大，因此 m甲＜m乙，μ甲＞μ乙。

答案：(1)AD　(2)远小于　(3)<　>

【变式 1-2】在“探究加速度与力、质量的关系”的实验步骤中，下列做法中正确的是(

)

A．同时改变拉力 F和小车质量 m的大小

B．先保持小车质量 m不变，研究加速度 a与拉力 F的关系，再保持 F不变，研究 a与m

的关系，最后导出 a与m及F的关系

C．只改变拉力 F的大小，小车质量 m的大小始终保持不变

D．只改变小车质量 m的大小，拉力 F的大小始终保持不变

解析：该实验采用的是“控制变量法”，即保持小车质量不变，研究加速度与力的关系；

保持小车受力不变，研究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度、力、质量三者间的关

系，B选项正确，A、C、D选项错误．

答案：B

【变式 1-3】几位同学在研究加速度 a和力 F、质量 m的关系时，设小车质量和车上砝码质

量之和为 M，砂及砂桶的总质量为 m，分别得出如图中四条图线，其中图 A、B、C是a-F

图线，图 D是a-图线，其中没有平衡摩擦力的是(　　)

解析：分析图 A可知，当拉力不为零时，加速度为零，说明没有平衡摩擦力或平衡摩擦力

不足，A选项正确；图 B中，图象不过坐标原点，在纵轴上有截距，说明木板垫起的太

高，平衡摩擦力过度，B选项错误；图 C中，随着拉力的增大，即砂和砂桶质量的增大，

不再满足砂和砂桶远小于小车的质量时，图象上部会出现弯曲现象， C选项错误；同理，

小车总质量 M逐渐减小，不满足 M远大于 m，图象上部出现弯曲现象，D选项错误．

答案：A

【题型 2 实验数据处理】

【例 2】某同学利用如图甲所示的装置探究加速度与物体受力、物体质量的关系．实验时，

把数据记录在表格中，数据是按加速度大小排列的，第 8组数据中小车质量和加速度数据

漏记．

组号 F/N m/kg a/(m·s－2)

1 0.29 0.86 0.34

2 0.14 0.36 0.39

3 0.29 0.61 0.48

4 0.19 0.36 0.53

5 0.24 0.36 0.67

6 0.29 0.41 0.71

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