2025北京高一（上）期末物理汇编：实验：探究加速度与力、质量的关系.docx

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2025北京高一（上）期末物理汇编

实验：探究加速度与力、质量的关系

一、实验题

1．（2025北京清华附中高一上期末）某同学用如图所示的实验装置来探究“质量一定时，加速度与合外力的关系”。所用器材包括：气垫导轨、滑块（上方安装有宽度为d的遮光片）、两个与计算机相连接的光电门、砝码盘和砝码等。

请根据下列实验步骤完成填空。

实验步骤如下：

（1）开动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间（选填“近似相等”或“不相等”）时，可认为气垫导轨水平；

（2）用天平测砝码与砝码盘的总质量m1、滑块（含遮光片）的质量m2，保证m1（选填“远小于”“近似相等”或“远大于”）m2；

（3）用细线跨过光滑轻质定滑轮将滑块与砝码盘连接，并让细线水平拉动滑块；

（4）令滑块在砝码和砝码盘的拉动下从左边开始运动，和计算机连接的光电门能测量出遮光片经过A、B两处的光电门的遮光时间、及遮光片从A运动到B所用的时间t12。滑块经过光电门A的速度大小为，滑块经过光电门B的速度大小为；

（5）在遮光片随滑块从A运动到B的过程中，利用滑块经过光电门A和B的速度大小、遮光片从A运动到B所用的时间t12求出滑块的加速度大小，加速度大小为；

（6）不断改变砝码盘中的砝码个数，重复上述步骤，记录多组实验数据。

2．（2025北京顺义高一上期末）某同学利用控制变量法探究加速度与力、质量的关系，实验装置如图所示。在探究加速度与力的关系时，需要保持小车（选填“质量”或“所受作用力”）不变。他正确操作实验和处理数据，得到如图所示的a–F图像。由图像可知，小车的加速度a与它所受作用力F成（选填“正比”或“反比”）。

3．（2025北京石景山高一上期末）某同学利用控制变量法探究加速度与力、质量的关系。

(1)在探究加速度a与质量m的关系时，需要保持小车________不变。

A．质量 B．所受作用力

(2)利用打点计时器测量小车运动的加速度。如图所示，B、C、D为纸带上标出的连续3个计数点，相邻计数点之间还有4个计时点没有标出。打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上。则打C点时，纸带运动的速度为m/s，小车的加速度为。（结果保留两位有效数字）

(3)在探究加速度与力的关系实验之前，需要思考如何测“力”。实验装置如图所示，为了简化“力”的测量，下列说法正确的是________。

A．使小车沿倾角合适的斜面运动，小车受力可等效为只受绳的拉力

B．若斜面倾角过大，小车所受合力将小于绳的拉力

C．无论小车运动的加速度多大，砂和桶的重力都等于绳的拉力

D．让小车的运动趋近于匀速运动，砂和桶的重力才近似等于绳的拉力

(4)某同学为了探究加速度a与质量m的关系，设计实验并得到小车加速度a与质量m的多组实验数据，他计划利用图像来分析数据之间的定量关系，他应该画图像，还是画图像，请说明理由。

4．（2025北京东城高一上期末）做探究“加速度与质量的关系”和探究“加速度与力的关系”的实验。

(1)采用如图甲所示的装置探究“加速度与质量的关系”：保持槽码质量不变，通过增减小车中的砝码个数改变小车中砝码和小车的总质量M，与此相对应，利用纸带上打出的点来测量小车的加速度。

①对此实验方案，下列做法中合理的是（选填正确选项前的字母）。

A．在平衡阻力时，需要把木板的一侧垫高，并将牵引槽码用细线通过定滑轮系在小车上

B．实验时，先接通打点计时器电源，待打点计时器工作稳定后再释放小车

C．调节滑轮，使细线与木板平行

D．小车质量应远远大于槽码的质量

②图乙所示为本实验中得到的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点间的时间间隔T=0.10s，由该纸带可求得小车的加速度a=m/s2（计算结果保留2位有效数字）。

(2)为了探究加速度与力的关系，使用如图丙所示的气垫导轨装置进行实验，其中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑块通过G1、G2光电门时，光束被遮挡的时间Δt1、Δt2都可以被测量并记录，滑块连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M，挡光片宽度为D，遮光条从开始遮住G1到开始遮住G2的时间为t，牵引槽码的质量为m，回答下列问题。

①若取M=0.4kg，改变m的值，进行多次实验，以下m的取值不合适的一个是。

A．m1=5g????B．m2=15g????C．m3=20g????D．m4=400g

②在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，求得的加速度a的表达式为（