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实验：探究加速度与力、质量的关系——2025-2026学年高一物理人教版（2019）必修一同步课时作业
一、单选题
1．在探究加速度a和力F、质量m的关系时，应用的是( )
A.控制变量的方法 B.等效替代的方法 C.理论推导的方法 D.理想实验的方法
2．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，为了研究加速度与质量的关系，应保持不变的物理量是( )
A.速度 B.加速度 C.质量 D.力
3．下列实验中主要用到的科学方法与“探究加速度与力、质量的关系”所用科学方法不同的是( )
A.探究两个互成角度的力的合成规律
B.探究影响电荷间相互作用力的因素
C.研究影响平行板电容器电容大小的因素
D.探究感应电流产生的条件
4．用图示装置做“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.电火花打点计时器选用8V交流电源
B.平衡摩擦力时将砝码盘通过细线挂在小车上
C.实验中，释放小车与接通打点计时器需同时进行
D.实验中改变小车的质量后，不需要重新平衡摩擦力
5．如果物体运动状态发生了变化，说明该物体的( )
A.速度方向一定发生了变化 B.速度大小一定发生了变化
C.加速度一定发生了变化 D.受到的合力一定不为0
6．关于“探究加速度与力、质量的关系”实验，下列说法中正确的是( )
A.本实验采用的方法是控制变量法
B.探究加速度与质量的关系时，应该改变拉力的大小
C.探究加速度与力的关系时，作图象应该用线段依次将各点连接起来
D.探究加速度与质量的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出图象
7．完成“探究加速度a与质量m的关系”实验后，小凡得出了加速度与质量成反比的结论。下列图像中，与这一结论相符的是( )
A. B. C. D.
8．在“探究加速度与力，质量的关系”的实验中，保持物体受力不变，探究得到物体的加速度a与物体质量m之间的关系，下列关系正确的是( )
A. B. C. D.
9．用图示气垫导轨装置探究滑块（含挡光片）的加速度a与其质量M的关系，所有操作为正确。某次实验中滑块的质量为M时，测得它的加速度为；滑块质量变为时，测得它得加速度为，则( )
A. B. C. D.
10．“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示.实验中，为使小车运动时所受的拉力近似等于盘和重物的总重力，则盘和重物的总质量m与小车的质量M应满足的关系是( )
A.m远大于M B.m远小于M C.m略大于M D.m略小于M
11．在探究“加速度a与质量m关系”的实验中，甲、乙、丙、丁四个小组分别保持合力不变，测得若干组数据，并得到如图所示的1、2、3、4四条曲线。转换成图像是四条过原点的直线。则合力最大的是( )
A. B. C. D.
二、多选题
12．在“验证牛顿运动定律”的实验中，以下做法错误的是( )
A.平衡摩擦力时，应将小盘用细绳通过定滑轮系在小车上
B.每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力
C.实验时，先放开小车，再接通打点计时器电源
D.求小车运动的加速度时，可用天平测出小盘的质量以及小车质量M，直接用公式求出
13．甲、乙、丙、丁四位同学在探究加速度与物体质量和合外力的关系时，分别得出如图所示图线（设小车和车上砝码的质量之和为M，砂及砂桶的总质量为m），则下列说法中正确的是( )
A.甲和乙同学较好地把握了实验条件M远大于m
B.丙和丁同学没有把握好实验条件M远大于m
C.甲同学实验时长木板的倾角太小，而乙同学实验时长木板的倾角太大
D.甲、乙、丙三位同学中，丙较好地完成了补偿阻力的操作
14．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，下列说法中正确的是( )
A.为了减小实验误差，悬挂物的质量应远小于车和砝码的质量
B.为减小小车、纸带受到摩擦力对实验的影响，需要把小车运动平面起始端抬高
C.实验结果采用描点法画图象，是为了减小误差
D.实验结果采用坐标作图，是为了便于根据图象直观地作出判断
15．为了完成“探究在质量不变的情况下物体的加速度与所受合外力关系”实验，义乌某高中的某位同学设计了如图所示的实验装置。力传感器可测出轻绳的拉力大小。对该实验，下列必要且正确的操作是( )
A.牵引小车的两条细绳均需平行于长木板
B.用托盘天平测出砂和砂桶的质量，确保砂和砂桶的质量远小于小车和滑轮的总质量
C.将带滑轮的长木板右端垫高，以补偿阻力
三、实验题
16．利用如图所示的装置做“探究加速度与力、质量的关系”的实验。
（1）本实验采用的实验方法是________。
A.控制变量法 B.假设法 C.理想实验法
（2）为了用图像法直观判断加速度a与质量m二者间的关系，应作出_______（选填“”或“”）图像。
17．某实验小组用如图甲所示的装置来探究加速度与力、质量的关系。
（1）通过实验得到如图乙所示的图像，造成这一结果的原因是在平衡摩擦力时，木板与水平桌面间的倾角______（填“偏大”或“偏小”）。
（2）该同学在平衡摩擦力后进行实验，小车在实际运动过程中所受的拉力______（填“大于”“小于”或“等于”）砝码和盘受到的总重力，为了便于探究、减小误差，应使小车的质量M______（填“远大于”“远小于”或“等于”）砝码和盘的总质量m。
（3）某次实验打出一条点迹清晰的纸带如图丙所示，在纸带上标出了5个计数点，在相邻的两个计数点之间有四个计时点未标出，计时器打点频率为，则小车运动的加速度大小为______（保留两位有效数字）。
四、计算题
18．如图所示，倾角为θ的固定斜面顶端安装有定滑轮，轻绳跨过滑轮两端分别连接物体，轻绳与斜面平行，整个系统始终处于静止状态。不计滑轮的摩擦。已知物体A的质量为m，物体A与斜面间的动摩擦因数为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g。求：
（1）斜面对物体A的支持力大小；
（2）物体B的质量的取值范围。
19．如图所示，已知均匀球重100 N，悬挂在光滑竖直墙边并处于静止状态，绳与墙夹角为37°Error! Digit expected.，求：
（1）轻绳对球的拉力大小；
（2）墙对球的支持力大小。
20．某实验小组利用小车、一端带有滑轮的长木板、打点计时器和几个已知质量的小钩码探究加速度与力的关系，实验装置如图甲所示。
(1)实验中，以下做法正确的是（选填“A”或“B”）。
A.实验时，应先接通电源，后释放小车
B.平衡摩擦力时，应将钩码用细绳通过定滑轮系在小车上
(2)实验小组得出加速度和力的关系如图乙所示，直线没有经过坐标原点的原因可能是（选填“A”或“B”）。
A.没有平衡摩擦力B.平衡摩擦力时木板的右端垫得过高
(3)下图为小车做匀变速直线运动时打点计时器打出的纸带，选出的部分计数点分别记为O、A、B、C、D、E、F，每相邻两计数点的时间间隔为0.1s，请根据纸带计算：
①小车运动的加速度大小为（选填：“1.60”或“0.80”）。
②打计数点“A”时小车的速度大小为m/s（选填：“0.72”或“0.36”）。
参考答案
1．答案：A
解析：由于涉及多个变量，探究加速度与力的关系时，控制质量不变而改变力的大小；探究加速度与质量的关系时，控制力不变而改变质量的大小，故实验应用了控制变量法，A正确。
2．答案：D
解析：在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，为了研究加速度与质量的关系，根据控制变量法，应保持不变的物理量是力，故ABC错误，D正确。
故选D。
3．答案：A
解析：“探究加速度与力、质量的关系”实验和“探究影响电荷间相互作用力的因素”、“研究影响平行板电容器电容大小的因素”、“探究感应电流产生的条件”实验均采用了控制变量的科学方法，而“探究两个互成角度的力的合成规律”采用的等效替代法，故采用的科学方法不同的是A实验。
4．答案：D
解析：A.电火花打点计时器选用220V交流电源，故A错误；
B.平衡摩擦力时，应将绳从小车上拿去，轻轻推动小车，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，故B错误；
C.实验中，应先接通打点计时器，再释放小车，故C错误；
D.由于平衡摩擦力之后有
故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的分力，改变小车质量后，不需要重新平衡摩擦力，故D正确。
故选D。
5．答案：D
解析：物体运动状态发生变化一定是它的速度发生了变化，可能是速度大小发生了变化，也可能是速度方向发生了变化，还可能是二者都发生了变化,既然物体运动速度发生了变化，即运动状态发生了变化,由牛顿第一定律知,物体所受合力一定不为0,物体具有加速度，但加速度不一定发生变化.故选项D正确。
6．答案：A
解析：本实验采用的方法是控制变量法，A对；探究加速度与质量的关系时，应该保持拉力的大小不变，B错；探究加速度与力的关系时，作图象应该用平滑的直线连接，C错；探究加速度与质量的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出图象，D错；故选A.
7．答案：C
解析：加速度与质量成反比，则am图像应为一条曲线，故A、B错误；加速度与质量成反比，则加速度与质量的倒数成正比，则图像为一条过原点的倾斜直线，故C正确，D错误。
8．答案：C
解析：探究物体的加速度a与物体质量m的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出直线图形。因此当作出图象时，其是过原点的一条直线，那么可确定a与m成反比，而，，的图象均不是过原点的直线，故ABD错误，C正确；
故选：C。
9．答案：D
解析：当滑块的质量为M时，设绳子拉力为，以滑块M为对象，根据牛顿第二定律可得
以重物m为对象，根据牛顿第二定律可得
联立解得
当滑块的质量为时，设绳子拉力为，以滑块为对象，根据牛顿第二定律可得
以重物m为对象，根据牛顿第二定律可得
联立解得
D正确，ABC错误；
故选D。
10．答案：B
解析：以整体为研究对象，根据牛顿第二定律有：，解得：，以M为研究对象，得绳子的拉力为：，显然要有，必有，即只有时才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力.故选B.
11．答案：D
解析：由图可知当物体的质量相等时，有
根据牛顿第二定律
可得
故合力最大的是。
故选D。
12．答案：ACD
解析：A.平衡摩擦力时，应让小车自由下滑，使其匀速运动，此时小盘不能与小车连上，故A错误，符合题意；
B.每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力，故B正确，不符合题意；
C.实验时，为充分利用纸带，先接通打点计时器电源，再释放小车，故C错误，符合题意；
D.求小车运动的加速度时，可用天平测出小盘的质量以及小车质量M，根据牛顿第二定律
求出，故D错误，符合题意。
故选ACD。
13．答案：ACD
解析：甲、乙、丙同学得到的图线都是直线，说明小车和车上砝码质量之和M远大于砂及砂桶的总质量m，故A正确，B错误；丙同学得到的图线经过坐标原点，说明阻力补偿得比较到位，甲实验时遗漏了补偿阻力或阻力补偿不足，即甲实验时长木板的倾角太小，乙实验时长木板的倾角太大，阻力补偿过度，故C、D正确。
14．答案：ABCD
解析：实验为了减小实验误差，悬挂物的质量应远小于车和砝码的总质量，此条件满足才可认为，拉力近似等于重物重力，故A正确；为减小小车、纸带受到摩擦力对实验的影响，需要把小车运动平面起始端抬高，以平衡摩擦力，故B正确；实验中使用图象法处理，可以减小误差，采用坐标作图，是为了根据图象直观地作出判断二者是否成正比关系，故CD正确.故选ABCD.
15．答案：AC
解析：A.为了保证小车所受的合力方向与运动方向相同，牵引小车的两条细绳均需平行于长木板，故A正确；
B.由于使用力传感器，不需测出砂和砂桶的质量，故B错误；
C.将带滑轮的长木板右端垫高，以补偿阻力，故C正确。
故选AC。
16．答案：（1）A（2）
解析：（1）加速度与力、质量均有关系，若探究加速度与力的关系，需要控制质量不变；探究加速度与质量的关系，需要控制合外力不变，所以本实验采用的控制变量法，故A正确，BC错误。
故选A。
（2）根据牛顿第二定律可知
可得
可知，当F一定时，加速度a与质量m二者间成反比，a与成正比，的图像是一条过原点的直线，故图像能直观判断加速度a与质量m二者间的关系。
17．答案：（1）偏小（2）小于；远大于（3）0.50
解析：（1）根据题中图像可知，小车受到一定大小的拉力时，小车的加速度才为0，由此可知，小车受到的摩擦力未被完全平衡，木板与水平桌面间的倾角偏小。
（2）平衡摩擦力后进行实验时，小车与砝码均做匀加速直线运动，砝码和砝码盘整体处于失重状态，因此细线上的拉力小于砝码和砝码盘受到的总重力，为减小误差，应使小车的质量M远大于砝码和砝码盘的总质量m。
（3）在相邻的两个计数点之间有四个计时点未标出，则相邻两个计数点的时间间隔为
根据逐差法，可知小车的加速度大小
18．答案：（1）（2）
解析：（1）物体A始终处于平衡状态，垂直沿斜面方向根据平衡条件可得：
解得：；
答：斜面对物体A的支持力大小为；
（2）当物体A将要上滑时，物体A受到的静摩擦力最大，且方向沿斜面向下。
这时物体A的受力情况如图所示，根据平衡条件有：
解得：
当物体A将要下滑时，物体A受到的静摩擦力最大，且方向沿斜面向上，
根据平衡条件得：
解得：
则物体B的质量的取值范围为：。
答：物体B的质量的取值范围为。
19．答案：（1）125N（2）75N
解析：对球受力分析，受到重力、支持力和轻绳的拉力，根据平行四边形法则进行力的合成，如图所示；
（1）竖直方向根据物体的平衡条件可得：
解得：，方向沿绳子向上；
答：轻绳对球的拉力大小为125N；
（2）水平方向根据平衡条件可得：，方向水平向右。
答：墙对球的支持力大小为75N。
20．答案：AB;1.60;0.36
解析:(1)A.实验时，为了充分利用纸带，应先接通电源，后释放小车，故A正确
B.平衡摩擦力时，应将钩码从小车上撤去，故B错误
故选A
(2)由图乙可知，当时，小车已经有了一定的加速度，所以直线没有经过坐标原点的原因可能是：平衡摩擦力时木板的右端垫得过高。
故选B。
(3)①根据逐差法可得，小车运动的加速度大小为
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，打计数点“A”时小车的速度大小为
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