《2026年高考一线课时练习高中物理必修第一册通用版江苏专版》

例③ 某物理课外小组利用如图甲所示的装置探究系统加速度与其所受合外力之间的关系，将两个质量相等的砝码盘（每个砝码盘的质量为 $m$）通过细线连接并挂在光滑的轻质定滑轮上，并将 5 个质量均为 $m_0$ 的小砝码放在左盘中，4 个质量也是 $m_0$ 的小砝码放在右盘中。实验步骤如下：

(1)用手托住右盘由静止释放，同时用传感器记录砝码盘在时间 $t$ 内移动的距离为 $h$，计算机根据公式h = $\frac{1}{2}at^{2}$，即可算出相应的系统加速度 $a_1 = 0.20\ \mathrm{m}/\mathrm{s}^2$，此时系统(两砝码盘和砝码)受到的合外力为 $m_0g$。
(2)从右盘中把一个小砝码移到左盘中，按照(1)中的方法操作，得到多组时间 $t$ 和砝码盘移动距离 $h$ 的数据点，并根据数据点绘制的 $h - t$ 图像如图乙所示，请根据图乙求出此时系统的加速度，并将结果填入下表空格处。


(3)依次把右盘中的小砝码逐个移到左盘中，按照(1)中的方法操作，得到其他情况下相应的系统加速度的值记入表格。
(4)利用表中的数据在图丙上描点并作出 $a - F$ 图像。从图像能得到的实验结论是：系统质量不变时，加速度与合力成正比。

答案：
解析:
(1)由匀变速运动公式可知，当初速度为零时有h = $\frac{1}{2}at^{2}$。
(2)由h = $\frac{1}{2}at^{2}$，代入图中点数据，可得a = 0.60m/s²。
(4)由题所给数据，描点连线如图所示。由图像可知，当系统质量不变时，加速度与合力成正比。

答案:
(1)h = $\frac{1}{2}at^{2}$　
(2)0.60　
(4)图像见解析　加速度与合力成正比