《2021-2022学年高一物理同步单元AB卷（人教版必修第二册）》4.2 实验：探究加速度与力，质量的关系（解析版）

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人教版（2019）高中物理必修一同步学案

第四章：运动和力的关系

4.2 实验：探究加速度与力，质量的关系

一、实验目的

1．学会用控制变量法研究物理规律；

2．学会灵活运用图象法处理实验数据的方法；

3．探究加速度与力、质量的关系，并验证牛顿第二定律．

二、实验原理与要求

[基本实验要求]

1．实验原理(见实验原理图)

(1)保持质量不变，探究加速度跟合外力的关系．

(2)保持合外力不变，探究加速度与质量的关系．

(3)作出 aF图象和 a图象，确定其关系．

2．实验器材

小车、砝码、小盘、细绳、附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、导线、纸带、

天平、毫米刻度尺．

3．实验步骤

(1)测量：用天平测量小盘和砝码的总质量 m′和小车的质量 m.

预习+知识梳理

(2)安装：按照实验原理图把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上 (即不给小车牵引

力)．

(3)平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，使小车能匀速下滑．

(4)操作：①小盘通过细绳绕过定滑轮系于小车上，先接通电源后放开小车，取下纸带编号码．

② 保持小车的质量 m不变，改变砝码和小盘的质量 m′，重复步骤①.

③ 在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测加速度 a.

④ 描点作图，作 aF的图象．

⑤ 保持砝码和小盘的质量 m′不变，改变小车质量 m，重复步骤①和③，作 a图象．

．

一、单选题

1．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中：某组同学用如图所示装置，采用控制变量的方法，来研

究小车质量不变的情况下，小车的加速度与小车受到的力的关系，下列措施中正确的是（）

①首先要平衡摩擦力，使小车受到的合力就是细绳对小车的拉力

②平衡摩擦力的方法就是，在砂桶中添加砝码，使小车能匀速滑动

③每次改变拉小车的拉力后都需要重新平衡摩擦力

④实验中通过在砂桶中增加砝码来改变小车受到的拉力

⑤实验中应先放小车，然后再开打点计时器的电源

⑥实验中绳子拉力方向跟平板平行

A．①④⑤ B．②③⑥ C．①③⑥ D．①④⑥

【答案】D

【详解】

实验时首先要平衡摩擦力，使小车受到的合力就是细绳对小车的拉力，故①正确；平衡摩擦力的方法就是，

小车与纸带相连，小车前面不挂小桶，把小车放在斜面上给小车一个初速度，看小车能否做匀速直线运动，

故②错误；每次改变拉小车的拉力后都不需要重新平衡摩擦力，故③错误；实验中通过在砂桶中增加砝码

来改变小车受到的拉力是正确的，故④正确；实验中应先接通电源，后放开小车，故⑤错误；实验中绳子

拉力方向跟平板平行，故⑥正确。

故选 D．

同步练习

2．如图所示为探究小车加速度与所受合力关系的实验示意图局部．该实验中，两小车各自受到向左的恒

定拉力，通过控制铁夹子同时释放让两小车同时由静止开始运动，然后通过铁夹子同时夹住小车后面的细

线使小车同时突然停止运动从而使小车近似做了一段匀加速直线运动，进而比较两小车的加速度．关于

此实验中两小车加速度的判断，下列说法正确的是（）

A．两小车的加速度之比等于位移之比

B．两小车的加速度之比等于位移的反比

C．两小车的加速度之比等于位移平方之比

D．两小车的加速度之比等于位移平方的反比

【答案】A

【详解】

两个小车运动的时间相等，由位移公式知：，所以位移和加速度应该成正比的关系；故 A正确；

故选 A。

二、多选题

3．用如图所示的装置探究加速度 a与力 F、质量 M的关系，下列说法中正确的是（　　）

A．牵引小车的轻绳应和长木板保持平行

B．将电火花计时器接在 8V 的交流电源上，先接通电源，后放开小车，计时器在纸带上打下一系列点，并

在纸带上标明小车质量

C．在探究 a与质量 M的关系时，作出图像能更直观地判断二者间的关系

D．轻绳对小车的拉力一定等于砂和砂桶的总重力

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