《2025年创新设计高考总复习物理人教版》

例1（2024·广东深圳模拟）在探究加速度a与所受合力F的关系时，某实验小组采用图2甲所示的实验装置进行实验探究，控制小车质量M不变，寻找其加速度a与所受合力F的关系。


(1)该实验必须要补偿阻力。在补偿阻力的这步操作中，该同学______（选填“需要”或“不需要”）通过细绳把砂桶挂在小车上。
(2)在实验中，该同学得到的一条如图乙所示的纸带，他每隔4个点取一计数点，在纸带上做好1,2,3,4,5的标记，用毫米刻度尺测量出从起点1到各计数点的距离，在图中已经标出。已知电火花计时器的打点周期为0.02 s，则该小车运动的加速度大小为______m/s²（计算结果保留2位有效数字）。
(3)在数据处理环节，把砂和砂桶的总重力当成小车的合力F，采用图像法处理数据，画出如图丙所示a - F图像，发现图线上端弯曲，并不是直线，出现这一问题的可能原因是______________________。
(4)关于本实验存在的误差，以下说法正确的是______。
A.在用刻度尺测量出从起点到各计数点的距离时，存在偶然误差，可以减小
B.把砂和砂桶的总重力当成小车的合力导致实验中存在系统误差，可以消除
C.实验中用图像法处理数据不仅可以减小系统误差，还能直观的得出a与F的关系

答案： 例1
(1)不需要　
(2)0.39　
(3)小车质量没有远远大于砂和砂桶的总质量　
(4)AB
解析　
(1)在补偿阻力这步操作中，不需要通过细绳把砂桶挂在小车上。
(2)相邻的两计数点之间还有4个点未画出，则T = 0.02×5s = 0.1s 。根据Δx = aT²，可得该小车运动的加速度大小为a = $\frac{x_{35}-x_{13}}{4T^{2}}=\frac{0.1537 - 0.0691 - 0.0691}{4×0.1^{2}}$m/s²≈0.39m/s²。
(3)图线上端弯曲，其原因可能是小车质量没有远远大于砂和砂桶的总质量。
(4)在题图乙中，每个测量数据均存在偶然误差，通过多次测量的方式可以减小，A正确；因砂和砂桶加速下降，处于失重状态，则细绳的拉力小于砂和砂桶的总重力，即把砂和砂桶的总重力当成小车的合力导致实验中存在系统误差，可以将砂和砂桶以及小车看成一个整体研究，这样可以避免该系统误差，B正确；实验中用图像法处理数据可以减小偶然误差，C错误。