4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系-2021-2022学年高一物理分层培优同步专题训练（人教版2019必修第一册）（解析版）

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2021-2022 学年高一物理分层培优同步专题训练（人教版 2019 必修第一册）

第4.2 节实验：探究加速度与力、质量的关系

考点 1 对实验原理的理解

1.为了探究力、质量与加速度三个量之间的定量关系，我们可以先在物体质量一定的情况下，探究物体的

加速度跟所受力之间的关系；再在物体受力一定的情况下，探究物体的加速度跟质量之间的关系．最后通

过逻辑推理的方法，就可以得到加速度与力、质量之间的关系．这就是物理学中常用的(　　)

A．提出假说的方法

B．控制变量的方法

C．等效替代的方法

D．推理类比的方法

【答案】B

【解析】在研究物体的“加速度、力和质量”三个物理量的关系时，由于变量较多，因此采用了“控制变

量法”进行研究，分别控制一个物理量不变，看另外两个物理量之间的关系，故 A、C、D错误，B正确．

2.利用打点计时器探究加速度与力、质量关系的实验中,以下做法中正确的是 (　　)

A．平衡摩擦力时,应将重物用细绳通过定滑轮系在小车上

B．平衡摩擦力后,长木板位置不能移动,每次改变小车质量时,不需要重新平衡摩擦力

C．小车释放前应靠近计时器,实验时,先放开小车,后接通电源

D． “重物的质量远小于小车的质量”这一条件如不满足,对探究过程也不会产生影响

【答案】B

【解析】平衡摩擦力时,应将绳从小车上拿去,轻轻推动小车,使小车沿木板运动,通过打点计时器打出来的纸

带判断小车是否匀速运动,A 错误;每次改变小车的质量时,小车的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消,不需要

重新平衡摩擦力,B 正确;实验时,先放开小车,再接通打点计时器电源,由于小车运动较快,可能会使打出来的点

很少,不利于数据的采集和处理,同时要求开始小车要靠近打点计时器,C 错误;当重物的质量远小于小车的质

量时我们才可以认为小车的合力等于重物的重力,故D错误。

3.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中：

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．将不带滑轮的木板一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动

B．将不带滑轮的木板一端适当垫高，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

D．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加速运动

【答案】C

【解析】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，故选 C.

4.(多选)图甲是用来探究加速度和力之间关系的实验装置示意图，图乙是其俯视图．两个质量相等的小车，

放在水平桌面上，前端各系一条细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘里可放砝码．两个小车通

过细线用夹子固定，打开夹子，小盘和砝码牵引小车运动，合上夹子，两小车同时停止．实验中可以通过

在小盘中增减砝码来改变小车所受的拉力．为了探究小车的加速度大小和其受力大小之间的关系，下列做

法中正确的是(　　)

A．同一次实验应在两小盘内放置不同质量的砝码，两小车内也放置不同质量的砝码

B．同一次实验应在两小盘内放置不同质量的砝码，两小车内放置相同质量的砝码

C．用刻度尺测量两小车通过的位移比为 1 2∶，可知两车加速度的比为 1 4∶

D．两小车质量相同时与桌面间的摩擦力相同，因此在本实验中可以不考虑摩擦力

【答案】BD

【解析】本实验用来探究加速度和力之间的关系，所以应保证小车的质量不变，即两小车内放置相同质量

的砝码．通过两小盘内放置不同质量的砝码使力 F不同，A错误，B正确；由于两小车质量总是相同，则

与桌面间的摩擦力相同，因此在本实验中可以不考虑摩擦力，D正确；由 x＝at2，可得两车位移比为

1 2∶时加速度比为 1 2∶，C错误．

5.某实验小组利用如图所示的装置在进行“探究加速度与力、质量的关系”的实验．

(1)在实验准备过程中，发现实验室有两种打点计时器，如图乙所示．则①的工作电压为________V.

(2)(多选)下列做法正确的是________(填字母代号)．

A．调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行

B．适当垫高长木板无滑轮的一端，使未挂钩码的小车恰能拖着纸带匀速下滑

C．实验时，先接通打点计时器的电源再放小车

D．通过增减小车上的砝码改变质量时，需要每次都重新调节长木板倾斜度

(3)在探究加速度与外力关系时，为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于小车运动时受到的拉力，

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”)小车和

小车上砝码的总质量．如果以上条件不满足则会导致实验误差，为了消除实验误差又不受上述条件限制，

请你提出一种改进的方案(若要增加仪器，请写出仪器的名称)_______________________________________

______

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________.

【答案】(1)4～6　(2)ABC　(3)远小于

方案 1：保持系统总质量一定，每次增加外力时，可以从小车中取得砝码加入砝码桶中；

方案 2：在小车上安装拉力传感器，直接测出小车所受的拉力．

【解析】(1)题图乙中①是电磁打点计时器，使用 4～6 V 的交流电源．

(2)本实验需要平衡摩擦力，而且细绳要与长木板保持平行，目的都是让小车受到的合力等于细绳对其拉力，

A、B正确；先接通打点计时器的电源再释放小车，是为了充分利用纸带，C正确；改变小车的质量时，

不需要重新平衡摩擦力，D错误．

(3)处理实验数据时把mg＝(M＋m)a近似为mg＝Ma，所以 m应远小于 M.为消除实验误差，可采用以下实

验方案：

方案 1：保持系统总质量一定，每次增加外力时，可以从小车中取得砝码加入砝码桶中；

方案 2：在小车上安装拉力传感器，直接测出小车所受的拉力．

6.　两个相同的小车并排放在光滑水平桌面上，小车前端系上细线，线的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，

盘里分别放有不同质量的砝码(如图甲所示)．小车所受的水平拉力 F的大小可以认为等于砝码(包括砝码盘)

所受的重力大小．小车后端也系有细线，用一只夹子夹住两根细线(图乙)，控制两辆小车同时开始运动和

结束运动．

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