实验四 探究加速度与物体受力、物体质量的关系-【金榜题名】2026年高考物理一轮总复习

实验四探究加速度与物体受力、物体 由逐差法可得，小车的加逸度为 质量的关系 a-(7.75+8.61-6.87-6.60)×10- 4×0.12 m/s2-0.88m/s 核心考点研磨 (3)由题意可知，小车的加逸度口与弹测力计的示数F的关系应 考点一 该是成正比，即a=府·F [例1]【解析】(1)A.调节滑轮高度，使滑轮和小丰间的翻线与 可知图像为过原点的一条领斜直线，故选A 木板平行有利于减小误差，A项正确：B.为使细线的拉力等于小 【答案】(1)C(2)0.730.88(3)A 车受到的合力，应该平街摩擦力，木板适当倾斜，B项错误：C补 [例3]【解析】(1)实验时先调节轨道水平，然后效好挂着槽码 偿阻力时，细线下不应挂槽码，使小车做匀速运动，C项错误： D,细线下端悬挂槽码的质量应远小于小车的质量，D项错误，故 的细线和滑块，译放滑块后记录通过光电门的时间，最后重复儿 选A. 次实验，剩实验操作正确的顺序是③①⑤④②： (2)由题知，计数点之间的时间间隔为T一0.1s, (2)图像如图 由rcE-xe-a(2T)2 得小幸运动的加连度为4=0.17m/s2 300 (3)将F-0.1N,a-0.17m/。描绘在图丙中，连接后延长至交 2501 于坐标轴得 200 ↑a/m·s） 150 2.0 100 50日 1.5 用 1.0 88102141.618h 300-100 0.5 (3)报指图像求得图线的斜率k=.06一0.6-1.9×10。 (4)根据mg=Ma 00.100.200.300.40 -4-a (4)由图丙中的图线可得到的结论是，当小车的质量保持不变 12 时，小车的加速度4和力F成正比 【答案】(1)A(2)0,47(3)见解析(4)成正比 对点训练 国缘的斜率一器 1,【解析】(1)A.为了使小车所受的合外力大小近似等于檐码的 总重力，故应使小幸质量远大于槽码质量，故A错误； 即在误差充许范国内，加采(3)中所求飞满足一器 B.为了保证小车所受细线拉力等于小车所受合力，则需要调整 则验证了牛顿第二定律。 垫块位置以补侯阻力，也要保持细线和长木板平行，故B正确： (5)将槽码的重力代替细线的拉力，则理论值偏大，从而使得图 C,补偿阻力时不能移去打点计时器和纸帝，雾要通过纸带上点 线斜率的测量值总小于理论值 迹是否均匀来到断小车是否微匀论运动，故C错误： D.根据操作要求，应光打开打点计时器再释放小车，故D错误： 【答案】(1)③①⑤④②(2)图见解析(3)1.9×10 故选B. (器 (5)将槽码的重力代替细线的拉力 (2)根据逐差法可知S-S1=4a1T,S6一S2=4a4T, 考点三 S7-S-443 T,Sa-S-444T: [例门【解析】(1)木块与木板间的滑动摩擦力与两者之间的相 联立可得小车加速度表达式为 对逸度的大小无关，则实脸中拉动木板时不必保持匀速 -(++8+)选n 4T4T T (2)对木块、砝码以及重物B分析可知 (n1十)g十mg=mgg (3)根搭图缘可知与M成正比，就在所交外力一定的条件下。 解得m=mg一(m十m). a与M成反比： (3)报据m一mn一一umo·刀 设棉码的质量为m,则由牛顿第二定律，mg一(m十M)a,化简可 结合圈像可知m)=友-59一19 5 8=88 得。一g·M+名故针争越小，槽鸡的质量加越大，由因可 g 则=0.40. 知甲组所用的棉码质量比乙组的更大， 【答案】(1)不必(2)mg一a(m1+nmn)(3)0.40 【答案】(1)B(2)D(3)反比槽码 对点训练 考点二 2.解析：(1)由题意及图乙的F-t图像有△x-5.00cm,F-0.610N [例2]【解析】(1)A.由图可知，小车的加速度是砝码盘的加逸 银据胡克定律有k一上 度大小的2停，故A错误：B.实验过程中，砝码句下加速运动，处 于失重秋态，故B错误：C,小车相连的轻绳与长木板一定要平 可得k≈12N/m. 行，保证拉力沿着木板方向，故C正确：D.实脸过程中，砝码向下 (2)根据牛频第二定律有F=ma,则a一F图像的斜率表示滑块 加速递动，处于失重秋态，故弹簧测力计的读数小于砝码和砝码 与加地度传感蕊的总质量的倒数，根据题图两中I,有 盘总重力的一半，故D错误：E.小车的拉力由弹簧测力计测得， 则不需要砝码和硅码盘的总质量应远小于小车的质量的条件， -302o2w1-5e 加 故E错误，故选C 则滑块与加逸度传感器的总质量为m一0.20kg (2)由于打点计时器所接的交流电的频率为50Hz,则相邻两个 (3)滑块上增加待测物体，同理，根据题图丙中Ⅱ，别有 计数点之间的时间间隔为T一5×0.02s一0.1s 根据中间时刻的瞬时连度等于这段时间的平均速度，由纸带数 h-150o2e1-3e 据可得，打下A点时小丰的速度 制滑块、待测物体与加速度传感器的总质量为m'≈0.33kg e4-(6.87+7.75)X10 别待测物体的质量为△m一m'一m一0.13kg -m/s0.73m/s 2×0.1 答案：(1)12(2)0.20(3)0,13 539第三章运动和力的关系 实验四 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 知识储备 夯基 原理装置图 操作要求 注意事项 1.用天平测量槽码的质量m和小 滑轮 细绳 小车打点计时器 车的质量M. 1.补偿阻力：补偿阻 纸带 2.根据设计要求安装实验装置，只 力时，不要把悬挂 是不把悬挂槽码的细绳系在小 槽码的细绳系在小 槽码 长木板 垫块 车上 车上，让小车连着 3.在长木板不带定滑轮的一端下面 纸带匀速运动 图1 垫上一块薄木块，使小车能匀速 2.质量：槽码质量m 1.控制变量法 下滑. 远小于小车质量M (1)保持小车质量不变，探究加速度与合 4.槽码通过细绳绕过定滑轮系于小 3.平行：使细绳与长 力的关系。 车上，接通电源后放开小车，断开 木板平行 (2)保持小车所受合力不变，探究加速度 电源取下纸带，编写号码，保持小 4.靠近：小车从靠近 与质量的关系 车质量M不变，改变槽码质量 打点计时器的位置 2.改变小车质量M或槽码质量m时，无需 m,重复实验得到纸带；保持槽码 释放 重新补偿阻力. 的质量m不变，改变小车的质量 5.先后：实验时先接 3.使用力传感器或弹簧测力计可测出细绳 M,重复实验得到纸带. 通电源后释放小车 拉力时，无需满足M>m. 数据 1.利用△x=aT2及逐差法求a. 2.以a为纵坐标，F为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线，说明a与F成正比. 理 3.以a为纵坐标，为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线，就能判定。与M成反比。 核心考点 研磨 考点一 教材原型实验 C.补偿阻力时，应在细线的下端悬挂槽码，使 [例1](2025·太原期末)在用图甲所示的装 小车在细线的牵引下匀速运动 置探究小车的加速度a与力F的关系时，认为 D.细线下端悬挂槽码的质量应远大于小车的 小车所受合力F等于槽码的重量. 质量 小车 打点计时器 (2)实验中，当槽码的重力为0.10N时得到的 纸带 纸带如图乙所示.图中A~E为计数点，每相 邻两个计数点间还有4个点没有画出.已知打 点计时器使用交流电的频率为50Hz,可求得 槽码 图甲 小车的加速度大小为 m/s2(结果保留 (1)下列操作正确的是 两位小数)； A.调节滑轮高度，使滑轮和小车间的细线与 木板平行 B.为使细线的拉力等于小车受到的合力，木板 1.25T1.722.20 2.66 单位：cm 应保持水平 图乙 65 金榜题名创新高考总复习物理 (3)多次改变槽码的重力，测出对应小车的加 速度并描绘在图丙中，将(2)中的数据描绘在 a=38++ 图丙中，连同已描出的点绘出小车的a一F图 Si-S3Ss-S2Sz-St T2 72 72 像 (4)由图丙中的图线可得到的结论是，当小车 2T2 2T2 2T2 的质量保持不变时，小车的加速度a和力F S:-S2Sa-St 2T2 272 a/(m·s) S5-S2 2.0 3T2 372 3T2 1.5 S-S 372 1.0 D.a-ISe-S4+S:-S3So-SzSs-S1 0.5 44T2472 4T24T2 出出出出出出出出出中中 F/N (3)以小车和砝码的总质量M为横坐标，加速 00.100.200.300.40 图丙 度的倒数工为纵坐标，甲、乙两组同学分别得 [对点训练] 1.(2024·甘肃高考)用图1所示实验装置探究 到的日一M图像如图3所示 外力一定时加速度与质量的关系 2@s 定滑轮 细绳 打点计时器纸带 2.0 砝码 1.5 1.0 小车 垫块 槽码 长木 0.5 图1 0 0.2000.4000.6000.8001.000Mkg (1)以下操作正确的是 (单选，填正确答 图3 案标号) 由图可知，在所受外力一定的条件下，a与M A.使小车质量远小于槽码质量 成 (填“正比”或“反比”)；甲组所用的 B.调整垫块位置以补偿阻力 (填“小车”“砝码”或“槽码”)质量比 C.补偿阻力时移去打点计时器和纸带 乙组的更大 D.释放小车后立即打开打点计时器 考点二教材创新实验 (2)保持槽码质量不变，改变小车上砝码的质 量，得到一系列打点纸带.其中一条纸带的计 角度1改进测量力的方案 数点如图2所示，相邻两点之间的距离分别为 拉力传感器、弹簧测力计昔代“近似等于小盘和 S1,S2,…,Sg,时间间隔均为T.下列加速度算 砝码的总重力” 式中，最优的是 (单选，填正确答案标 [例2](2024·陕西渭南测试)某实验小组应 号) 用如图所示装置探究加速度与物体受力的关 系，已知小车的质量为M,砝码及砝码盘的总 质量为，所使用的打点计时器所接的交流电 图2 的频率为50Hz.实验步骤如下： 66 第三章运动和力的关系 A.按图所示安装好实验装置，其中与定滑轮 角度2改进测量加速度的方案 及弹簧测力计相连的细线竖直： [例3](2025·南通期末)某实验小组利用图 B.调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能 甲所示的实验装置验证牛顿第二定律。 沿长木板向下匀速运动； 数字计时器 光电门2 C.挂上砝码盘，接通电源后，再放开小车，打出 光电门滑块遮光条 气垫导轨 一条纸带，由纸带求出小车的加速度： D.改变砝码盘中砝码的质量，重复步骤C,求 细线 气源 刻度尺 得小车在不同合力作用下的加速度. 槽码 根据以上实验过程，回答以下问题： 图甲 纸带打点计时器 LLLELEL (1)下列实验操作步骤，正确的顺序是 小车 定滑轮 弹簧测 ①将挂有槽码的细线绕过定滑轮系在滑块上， ⊙ 滑块移到光电门1右侧某位置A处 计 轻质 ②改变槽码和滑块质量，重复实验 动滑轮 ③把气垫导轨放在水平桌面上，将装有遮光条 砝码和砝码盘 的滑块放在导轨上，打开气源开关，调节导轨 至水平 (1)对于上述实验，下列说法正确的是 ④多次改变光电门2的位置，滑块每次都由A 处静止释放，记录t1和t2 A.小车的加速度与砝码盘的加速度大小相等 ⑤从A处由静止释放滑块，记录滑块从光电 B.实验过程中砝码盘处于超重状态 门1运动到光电门2的时间t1和遮光条通过 C.与小车相连的轻绳与长木板一定要平行 光电门2的遮光时间t2 D.弹簧测力计的读数应为砝码和砝码盘总重 (2)实验记录和处理的某组数据如下表： 力的一半 t/s 0.81 0.91 1.09 1.24 1.46 1.67 E.砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的 12/(×10-8s) 7.14 6.25 5.26 4.54 3.85 3.33 质量 /s1 140 160 190 220 260 300 (2)实验中打出的其中一条纸带如图所示，由 t2 该纸带可求得打下A点时小车的速度 请根据表中数据，在图乙中作出 t图像. t m/s,小车的加速度a= m/s2. (结果保留两位有效数字) 250 -6.006.87+—7.75→+—8.64 200 单位：cm 150 (3)图中的小车加速度a与弹簧测力计的示数F 100 50 的关系图像，与本实验相符合的是 0.6 0.81.01.21.41.61.8/s 图乙 (3)根据图像求得图线的斜率k= (结果保留两位有效数字). 67 金榜题名创新高考总复习物理 (4)实验中，测得遮光条的宽度为d,滑块和遮 (3)根据测量数据在坐标纸上绘制出m一n图 光条的总质量为M,槽码的质量为m,用槽码 像，如图(b)所示，可得木块A和木板间的动 的重力代替细线的拉力.已知重力加速度为 摩擦因数以= (保留两位有效数字). g.在误差允许范围内，如果(3)中所求k满足 [对点训练] k= (用符号d、m、M、g表示).则验 2.(2022·山东高考)在天宫课堂中，我国航天员 证了牛顿第二定律】 演示了利用牛顿第二定律测量物体质量的实 (5)实验小组发现图线斜率的测量值总小于理 验.受此启发，某同学利用气垫导轨、力传感 论值，产生该系统误差的原因是 (写出 器、无线加速度传感器、轻弹簧和待测物体等 一个即可). 器材设计了测量物体质量的实验，如图甲所 考点三教材实验拓展—测动摩擦因 示.主要步骤如下： 数或物体的质量 ①将力传感器固定在气垫导轨左端支架上，加 速度传感器固定在滑块上： [例4](2023·湖北高考)某同学利用测质量 ②接通气源，放上滑块.调平气垫导轨； 的小型家用电子秤，设计了测量木块和木板间 动摩擦因数4的实验。 力传感器 加速度传感器 k000000000000000000000 滑块 气垫导轨 连气源 如图(a)所示，木板和木块A放在水平桌面上， 电子秤放在水平地面上，木块A和放在电子 秤上的重物B通过跨过定滑轮的轻绳相连.调 甲 节滑轮，使其与木块A间的轻绳水平，与重物 ③将弹簧左端连接力传感器，右端连接滑块。 B间的轻绳竖直.在木块A上放置n(n=0,1, 弹簧处于原长时滑块左端位于O点.A点到O 2,3,4,5)个砝码（电子秤称得每个砝码的质量 点的距离为5.00cm,拉动滑块使其左端处于 mo为20.0g),向左拉动木板的同时，记录电 A点，由静止释放并开始计时； 子秤的对应示数m. ④计算机采集获取数据，得到滑块所受弹力 F、加速度a随时间t变化的图像，部分图像如 砝码 木块 图乙所示 滑轮 木板 A ↑a/(m·s) 3.5 重物 ↑FN 0.610 3.00 B 电子秤 2.50 (a)】 00.10.2/s 2.00 talm·s 1.50 ↑m/g 3.08 1.00 60 0.50田 50 00.10.2/s 0码3、码为 40 乙 丙 30 回答以下问题（结果均保留两位有效数字）： (1)弹簧的劲度系数为 N/m 10 0 123 4 5 n (2)该同学从图乙中提取某些时刻F与a的数 (b) 据，画出a一F图像如图丙中[所示，由此可得滑 (1)实验中，拉动木板时 (填“必须”或 块与加速度传感器的总质量为 kg. “不必”)保持匀速， (3)该同学在滑块上增加待测物体，重复上述 (2)用mA和mB分别表示木块A和重物B的 实验步骤，在图丙中画出新的a一F图像Ⅱ，则 待测物体的质量为 质量，则m和mA、mB、o以、n所满足的关系 kg. 式为m 请完成提分集训（十八）》 68