2026届高三物理一轮复习导学案：探究加速度与力、质量的关系

【学习目标】

1. 必备知识

- 深化对牛顿第二定律的理解，明确加速度a与合外力F、物体质量m的定量关系，掌握实验中 “控制变量法” 的应用逻辑。

- 熟悉实验原理与装置结构，明确各器材的作用，掌握通过 “砝码重力近似提供拉力”“纸带逐差法计算加速度” 的核心方法，知晓 “砝码质量远小于小车质量” 的近似条件及适用范围。

- 掌握实验数据处理的关键手段，能通过逐差法精准计算加速度，利用a−F、a− m图像分析实验规律，理解图像斜率、截距的物理意义，能判断实验异常（如a−F图不过原点）的原因。

2. 关键能力

- 能独立完成实验操作，包括搭建装置、平衡摩擦力、规范测量（质量、纸带距离）、记录数据，正确使用打点计时器（区分电磁式与电火花式），精准控制实验变量以减少误差。

- 能分析实验误差来源，并提出针对性改进措施，面对异常数据（如a−F图弯曲）能推导原因并修正。

- 能结合牛顿第二定律、运动学公式，解决实验拓展问题，提升复杂情境下的问题拆解与综合计算能力。

3. 学科素养

- 体会 “控制变量法”“图像法” 在实验中的核心价值，培养从实验现象抽象物理规律、建立 “力 - 质量 - 加速度” 关系模型的科学思维，提升实验探究与数据处理素养。

- 结合生产生活实例（如汽车加速性能测试、航天器发射时的加速度控制），认识实验规律的实用价值，理解物理学在工程技术、交通与航天领域的应用，增强社会责任与知识应用意识。

 

【知识回顾与梳理】

原理装置图		操作要求	注意事项
1．保持小车质量不变，改变拉力F, 探究加速度与合力F的关系。 2．保持小车所受合力不变，改变小车质量m，探究加速度与质量m的关系。 3．小车的质量M与槽码的质量m间满足M≫m  ()		1．用天平测量槽码的质量m和小车的质量M。 2．根据设计要求安装实验装置，先不把槽码的细绳系在小车上。 3．阻力补偿:在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块,让连着纸带的小车(不挂槽码)能在长木板上做_____________运动。 4．槽码通过细绳绕过定滑轮系于小车上，先__________后__________，断开电源取下纸带，编写号码，保持小车质量M不变，改变槽码质量m，重复实验得到纸带；保持槽码的质量m不变，改变小车的质量M，重复实验得到纸带	1．阻力补偿：平衡阻力时，不要把悬挂槽码的细绳系在小车上，让小车连着纸带匀速运动。 2．质量：槽码质量m远小于小车质量M。 3．平行：使细绳与长木板平行。 4．靠近：小车从靠近打点计时器的位置释放。 5．先后：实验时先接通电源后释放小车。 6．改变小车质量M或槽码质量m时，不需要重新平衡阻力
数据 处理	1.利用Δx＝aT2及逐差法求a。 2．以a为纵坐标，F为横坐标，描点、连线，如果该线为过原点的直线，说明a与F成正比。 3．以a为纵坐标，为横坐标，描点、连线，如果该线为过原点的直线，就能判定a与M成反比
误差 分析	1.实验原理不完善：本实验用槽码的总重力代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于槽码的总重力。 2．平衡阻力不准确、质量测量不准确、计数点间距离测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差

延伸：

 

 

 

 

图1:原因是阻力补偿不足,即长木板倾斜角度不够，或未阻力补偿。

图2:原因是阻力补偿过度,即长木板倾斜角度太大,或者是计算力时没有加上砝码盘(或小桶)的重力。

图3:末段弯曲原因是不满足重物的质量远远小于小车的质量的条件。

 

典型例题：

1．“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示。

(1)该实验中同时研究三个物理量间关系是很困难的，因此我们采用的研究方法是______。

A．放大法 B．控制变量法 C．补偿法

(2)某次实验得到一条纸带，部分计数点如下图所示（每相邻两个计数点间还有4个点未画出），测得，，，。已知打点计时器所接交流电源频率为50Hz，则小车的加速度      （要求充分利用测量数据，结果保留两位有效数字）。