第1篇 专题7 第20课时 力学实验（Word教参）-【艺术生百日冲刺】2026高考物理艺术生基础生文化课成功方案

该高中物理高考复习教案聚焦力学实验专题，涵盖纸带与光电门测速测加速度、弹簧及橡皮条实验、平抛与动量守恒验证、圆周运动与单摆等核心考点，按基础仪器使用、原理分析、数据处理、误差分析到创新应用的逻辑层次组织。通过考点梳理、方法总结、真题精讲、模拟冲关四个环节，帮助学生系统掌握实验原理与操作规范，突破数据处理和误差分析难点。 资料突出科学探究与科学思维培养，如在纸带实验中通过逐差法和v-t图像斜率求加速度，引导学生掌握数据处理方法；在创新实验设计中，结合光电门和游标卡尺测量，培养模型建构能力。设置基础巩固、能力提升分层练习，配合高考真题解析和即时反馈，帮助学生高效突破实验难点，为教师把控复习节奏、提升学生应考能力提供有力支持。

专题七　实验及创新 第20课时　力学实验 【目标要求】　1.会使用刻度尺、秒表、打点计时器、游标卡尺、螺旋测微器测量有关数据.2.熟悉教材中的力学实验原理、实验过程，会操作有关实验，进行数据处理、误差分析，并会借助基本实验分析创新实验． 热考一　纸带和光电门类实验 纸带 测瞬时 速度 做匀变速直线运动的物体在一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度，如图所示，求打某一点时物体的瞬时速度，只需在这一点的前后各取相同时间间隔T的两段位移xn和xn＋1，则打n点时的速度vn＝ 测加 速度 ①用“逐差法”求加速度如图所示 a＝ ②作出v－t图像，通过图像的斜率求物体运动的加速度，a＝ 光电门 测速 度 光电门主要是测量速度的仪器，设小车上挡板的宽度为d，挡板遮住光电门光线的时间为Δt，则小车通过光电门的速度v＝ 测加 速度 若已知两个光电门之间的距离为x，小车通过两个光电门时的速度分别为v1、v2，则a＝ 【例1】　(2025·浙江1月选考)“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图1所示． 图1 (1)如图2是某次实验中得到的纸带的一部分．每5个连续打出的点为一个计数点，电源频率为50 Hz，打下计数点3时小车速度为_______m/s(保留三位有效数字). 图2 (2)下列说法正确的是________．(多选，填字母) A．改变小车总质量，需要重新补偿阻力 B．将打点计时器接到输出电压为8 V的交流电源上 C．调节滑轮高度，使牵引小车的细线跟长木板保持平行 D．小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，后释放小车 (3)改用如图3所示的气垫导轨进行实验．气垫导轨放在水平桌面上并调至水平，滑块在槽码的牵引下先后通过两个光电门，配套的数字计时器记录了遮光条通过光电门1、2的遮光时间分别为Δt1、Δt2，测得两个光电门间距为x，用游标卡尺测量遮光条宽度d，结果如图4所示，其读数d＝________mm，则滑块加速度a＝________(用题中所给物理量符号表示). 图3 图4 【解析】　(1)相邻计数点间的时间间隔T＝0.1 s，由题图2可知打计数点3时的速度v3＝＝ m/s＝0.390 m/s. (2)补偿阻力时满足mg sin θ＝μmg cos θ，两边质量消掉，因此改变小车总质量时不需要重新补偿阻力，A错误；电火花打点计时器需要接220 V交流电源，B错误；该实验中需调节滑轮高度，使牵引小车的细线跟长木板保持平行，C正确；小车应尽量接近打点计时器，并应先接通电源后释放小车，以充分利用纸带，D正确． (3)由题图4可知游标卡尺为20分度的，分度值为0.05 mm，由游标卡尺的读数规则可知，遮光条宽度d＝10 mm＋0.05 mm×0＝10.00 mm；滑块经过两光电门时的速度分别为v1＝，v2＝，根据v－v＝2ax得滑块加速度a＝. 【答案】　(1)0.390　(2)CD　(3)10.00 【例2】　(2025·湖北高考)某同学利用如图(a)所示的实验装置来测量重力加速度大小g，细绳跨过固定在铁架台上不可转动的小圆柱体，两端各悬挂一个重锤．实验步骤如下： 图(a) ①用游标卡尺测量遮光片的宽度d. ②将遮光片固定在重锤1上，用天平测量重锤1和遮光片的总质量m、重锤2的质量M(M>m). ③将光电门安装在铁架台上，将重锤1压在桌面上， 保持系统静止，重锤2离地面足够高．用刻度尺测量出遮光片中心到光电门的竖直距离H. ④启动光电门，释放重锤2，用数字毫秒计测出遮光片经过光电门所用时间t. ⑤根据上述数据求出重力加速度大小g. ⑥多次改变光电门高度，重复步骤③④⑤，求出g的平均值． 回答下列问题： (1)测量d时，游标卡尺的示数如图(b)所示，可知d＝________cm. 图(b) (2)重锤1通过光电门时的速度大小为v＝____________(用d、t表示).若不计摩擦，g与m、M、d、t、H的关系式为g＝________． (3)实验发现，当M和m之比接近于1时，g的测量值明显小于真实值．主要原因是圆柱体表面不光滑，导致跨过圆柱体的绳两端拉力不相等．理论分析表明，圆柱体与绳之间的动摩擦因数很小时，跨过圆柱体的绳两端拉力差ΔT＝4γg，其中γ是只与圆柱体表面动摩擦因数有关的常数． 保持M ＋m ＝2m0不变，其中M＝(1＋β)m0，m＝(1－β)m0.β足够小时，重锤运动的加速度大小可近似表示为a＝(β－γ)g.调整两重锤的质量，测得不同β时重锤的加速度大小a，结果如表．根据表格数据，采用逐差法得到重力加速度大小g＝________m/s2(保留三位有效数字). β 0.04 0.06 0.08 0.10 a/(m·s-2) 0.084 0.281 0.477 0.673 【解析】　(1)由游标卡尺的读数规则可知遮光片的宽度d＝0.5 cm＋3× cm＝0.515 cm. (2)重锤1通过光电门时的速度大小为v＝.对两个重锤分别列牛顿第二定律关系式并联立可得(M－m)g＝(M＋m)a，对重锤1由速度位移公式有v2＝2aH，联立可得g＝. (3)由a＝(β－γ)g可得Δa＝gΔβ，由逐差法有 g＝ ＝ m/s2 ＝9.81 m/s2. 【答案】　(1)0.515　(2)　　(3)9.81 【例3】　(2025·青岛模拟)如图所示为“用DIS研究物体的加速度与质量关系”的实验装置．在轨道左侧的B点固定光电门，垫高轨道右端，平衡摩擦力．将连接小车的细线跨过滑轮系住钩码，测出小车静止在A点时挡光片的前端与光电门的距离L，挡光片的宽度为d(L≫d)，在A点由静止释放小车，由DIS测出挡光片通过光电门的时间Δt. (1)为了研究小车加速度与质量的关系，本实验采用了控制变量的方法，操作中应保持 ______不变． (2)小车加速度的表达式为：a＝________． (3)保持钩码数量不变，在小车上加载配重片，改变小车总质量．由于粗心，忘记测量小车的质量，只记录了配重片的质量mx，以及挡光片通过光电门的时间Δt，多次改变配重片的质量，重复测量．以mx为横坐标，Δt2为纵坐标建立坐标系，得到如图乙所示的直线，设直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，则钩码的重力为 ________，小车的质量为 ________． 【解析】　(1)本实验采用了控制变量的方法，为了研究小车加速度与质量的关系，操作中应保持合力不变，即保持钩码重力不变； (2)小车运动到B时的速度为：v＝，根据运动学公式：v2－0＝2aL得：a＝； (3)把钩码、小车以及配重片看成一个整体，根据牛顿第二定律得：(M＋m＋mx)a＝mg 而a＝，解得：(Δt)2＝·mx＋，Δt2－mx图像的斜率为k，在纵轴上的截距为b，则有：＝b，＝k，解得：mg＝，M＝－. 【答案】　(1)钩码重力　(2) (3)　－ 【总结提升】 一、需要补偿阻力 1．实验中为了测量绳子拉力，把钩码、沙和沙桶或重物等的重力当作绳子拉力时． 2．补偿阻力操作： (1)将长木板一端垫高． (2)穿上纸带，不挂重物． (3)通过轻推小车，小车能匀速下滑则刚好平衡． 二、不需要阻力补偿 实验中测量绳子拉力时，用力传感器、弹簧秤等直接测量读出时，一般不需要补偿阻力． 热考二　弹簧、橡皮条类实验 【例4】　(2024·湖南高考)在太空，物体完全失重，用天平无法测量质量．如图(a)，某同学设计了一个动力学方法测量物体质量的实验方案，主要实验仪器包括：气垫导轨、滑块、轻弹簧、标准砝码、光电计时器和待测物体，主要步骤如下： (1)调平气垫导轨，将弹簧左端连接气垫导轨左端，右端连接滑块； (2)将滑块拉至离平衡位置20 cm处由静止释放，滑块第1次经过平衡位置处开始计时，第21次经过平衡位置时停止计时，由此测得弹簧振子的振动周期T； (3)将质量为m的砝码固定在滑块上，重复步骤(2)； (4)依次增加砝码质量m，测出对应的周期T，实验数据如下表所示，在图(b)中绘制T2－m关系图线； m/kg T/s T2/s2 0.000 0.632 0.399 0.050 0.775 0.601 0.100 0.893 0.797 0.150 1.001 1.002 0.200 1.105 1.221 0.250 1.175 1.381 (5)由T2－m图像可知，弹簧振子振动周期的平方与砝码质量的关系是 ________(填“线性的”或“非线性的”)； (6)取下砝码后，将待测物体固定在滑块上，测量周期并得到T2＝0.880 s2，则待测物体质量是 ________kg(保留三位有效数字)； (7)若换一个质量较小的滑块重做上述实验，所得T2－m图线与原图线相比将沿纵轴 _____移动(填“正方向”“负方向”或“不”). 【解析】　(4)描点连线绘制T2－m关系图线如下图所示： (5)图线是一条倾斜的直线，说明弹簧振子振动周期的平方与砝码质量为线性关系； (6)根据绘制的T2－m关系图像可知，当纵坐标T2＝0.880 s2，对应横坐标为0.120 kg，故待测物体质量是0.120 kg； (7)换一个质量较小的滑块做实验，滑块和砝码总质量较原来偏小，要得到相同的周期，应放质量更大的砝码，即图像的纵坐标相同时，对应的横坐标变大，所得T2－m图线在原图线的下方，即所得图线与原图线相比沿纵轴负方向移动． 【答案】　(4)见解答　(5)线性的　(6)0.120　(7)负方向 【总结提升】 1．不要超过弹性限度． 2．用悬挂法探究弹力与弹簧伸长的关系时，测弹簧原长时要保持自由悬挂，因为弹簧自重，所以不能用水平放置时的自由长度当作原长． 【例5】　(2023·全国乙卷)在“验证力的平行四边形定则”的实验中使用的器材有：木板、白纸、两个标准弹簧测力计、橡皮条、轻质小圆环、刻度尺、铅笔、细线和图钉若干．完成下列实验步骤： ①用图钉将白纸固定在水平木板上． ②将橡皮条的一端固定在木板上，另一端系在轻质小圆环上．将两细线也系在小圆环上，它们的另一端均挂上测力计．用互成一定角度、方向平行于木板、大小适当的力拉动两个测力计，小圆环停止时由两个测力计的示数得到两拉力F1和F2的大小，并______________(多选，填正确答案标号). A．用刻度尺量出橡皮条的长度 B．用刻度尺量出两细线的长度 C．用铅笔在白纸上标记出小圆环的位置 D．用铅笔在白纸上标记出两细线的方向 ③撤掉一个测力计，用另一个测力计把小圆环拉到____________，由测力计的示数得到拉力F的大小，沿细线标记此时F的方向． ④选择合适标度，由步骤②的结果在白纸上根据力的平行四边形定则作F1和F2的合成图，得出合力F′的大小和方向；按同一标度在白纸上画出力F的图示． ⑤比较F′和F的________，从而判断本次实验是否验证了力的平行四边形定则． 【解析】　②将橡皮条的一端固定在木板上，另一端系在轻质小圆环上．将两细线也系在小圆环上，它们的另一端均挂上测力计．用互成一定角度、方向平行于木板、大小适当的力拉动两个测力计，小圆环停止时由两个测力计的示数得到两拉力F1和F2的大小，还需要用铅笔在白纸上标记出小圆环的位置以及用铅笔在白纸上标记出两细线的方向．故选CD. ③撤掉一个测力计，用另一个测力计把小圆环拉到相同位置，由测力计的示数得到拉力F的大小，沿细线标记此时F的方向； ⑤比较F′和F的大小和方向，从而判断本次实验是否验证了力的平行四边形定则． 答案：②CD　③相同位置　⑤大小和方向 热考三　力学其他实验 【例6】　(2021·全国乙卷)某同学利用图(a)所示装置研究平抛运动的规律．实验时该同学使用频闪仪和照相机对做平抛运动的小球进行拍摄，频闪仪每隔0.05 s发出一次闪光，某次拍摄后得到的照片如图(b)所示(图中未包括小球刚离开轨道的影像).图中的背景是放在竖直平面内的带有方格的纸板，纸板与小球轨迹所在平面平行，其上每个方格的边长为5 cm.该同学在实验中测得的小球影像的高度差已经在图(b)中标出． 完成下列填空：(结果均保留两位有效数字) (1)小球运动到图(b)中位置A时，其速度的水平分量大小为__________m/s，竖直分量大小为__________m/s； (2)根据图(b)中数据可得，当地重力加速度的大小为__________m/s2. 【解析】　(1)因小球水平方向做匀速直线运动，因此速度为v0＝＝m/s＝1.0 m/s 竖直方向做自由落体运动，因此A点的竖直速度可由平均速度等于时间中点的瞬时速度求得 vy＝m/s＝1.92≈2.0 m/s. (2)由竖直方向的自由落体运动可得 g＝ 代入数据可得g＝9.7 m/s2 【答案】　(1)1.0　(2)2.0　(3)9.7 【总结提升】 1．注意事项 (1)斜槽不需要光滑，只要让小球每次从同一高度下滑即可． (2)斜槽末端必须水平，以保证小球能够做平抛运动． (3)建立坐标时，先确定竖直方向的y轴，因为它就是重垂线的方向，容易确定，再确定x轴方向． (4)验证抛物线：在轨迹线上取多个点，找出对应的坐标，看是否满足y＝ax2即可． 2．求平抛的初速度 (1)已知抛出点的位置，只需要知道一个点的位置，由x＝v0t，y＝gt2求v0. (2)已知抛物线上水平间距相等的三个点的位置，由Δy＝gt2，x＝v0t求v0. 【例7】　(2024·新课标卷)某同学用如图所示的装置验证动量守恒定律．将斜槽轨道固定在水平桌面上，轨道末段水平，右侧端点在水平木板上的垂直投影为O，木板上叠放着白纸和复写纸．实验时先将小球a从斜槽轨道上Q处由静止释放，a从轨道右端水平飞出后落在木板上；重复多次，测出落点的平均位置P与O点的距离xP.将与a半径相等的小球b置于轨道右侧端点，再将小球a从Q处由静止释放，两球碰撞后均落在木板上；重复多次，分别测出a、b两球落点的平均位置M、N与O点的距离xM、xN. 完成下列填空： (1)记a、b两球的质量分别为ma、mb，实验中须满足条件ma________mb(填“＞”或“＜”)； (2)如果测得的xP、xM、xN、ma和mb在实验误差范围内满足关系式 ________，则验证了两小球在碰撞中满足动量守恒定律．实验中，用小球落点与O点的距离来代替小球水平飞出时的速度，依据是 ____________________________________________________________________________________． 【解析】　(1)实验中为保证a、b两球碰撞时a球不会被反弹，a、b两球的质量须满足的条件是ma＞mb； (2)小球离开轨道后均做平抛运动，由于小球抛出点到水平桌面的高度均相同，根据h＝gt2，可知在空中的运动时间t均相等，则水平位移x与其初速度成正比，可以用小球的水平位移代替小球平抛的初速度，若两球碰撞过程动量守恒，则有mav0＝mav1＋mbv2，又有：xP＝v0t，xM＝v1t，xN＝v2t，联立整理得：maxP＝maxM＋mbxN，说明只要满足此式，两球碰撞过程就满足动量守恒．根据前述分析可知用小球落点与O点的距离来代替小球水平飞出时的速度，依据是：小球水平飞出后做平抛运动，小球在空中的运动时间均相等，小球落点与O点的距离与小球水平飞出时的速度成正比． 【答案】　(1)＞　(2)maxP＝maxM＋mbxN　小球水平飞出后做平抛运动，小球在空中的运动时间均相等，小球落点与O点的距离与小球水平飞出时的速度成正比 热考四　圆周运动、单摆实验 【例8】　(2025·长沙雅礼中学模拟)某物理兴趣小组利用传感器进行“探究向心力大小F与半径r、角速度ω、质量m的关系”实验，实验装置如图甲所示，装置中水平光滑直杆能随竖直转轴一起转动，将滑块套在水平直杆上，用细线将滑块与固定的力传感器连接．当滑块随水平光滑直杆一起匀速转动时，细线的拉力提供滑块做圆周运动的向心力．拉力的大小可以通过力传感器测得，滑块转动的角速度可以通过角速度传感器测得． (1)小组同学先让一个滑块做半经r为0.20 m的圆周运动．得到图乙中②图线．然后保持滑块质量不变．再将运动的半径r分别调整为0.14 m，0.16 m，0.18 m，0.22 m，在同一坐标系中又分别得到图乙中⑤、④、③、①四条图线． (2)本实验所采用的实验探究方法与下列哪些实验是相同的 ________． A．探究弹簧的弹力与形变量间的关系 B．探究两个互成角度的力的合成规律 C．探究加速度与物体受力、物体质量的关系 D．探究平抛运动的特点 (3)对②图线的数据进行处理，获得了F－x图像，如图丙所示，该图像是一条过原点的直线，则图像横坐标x代表的是 ________(用半径r、角速度ω、质量m表示). (4)对5条F－ω图线进行比较分析，做F－r图像，得到一条过坐标原点的直线，则该直线的斜率为 __________(用半径r、角速度ω、质量m表示). 【解析】　(2)本实验所采用的实验探究方法是保持滑块质量不变，探究运动半径在不同值时，滑块的向心力大小与角速度之间的关系，属于控制变量法；A.根据胡克定律可知，弹簧的弹力大小与弹簧的劲度系数和弹簧的形变量有关；在探究弹簧的弹力与形变量间的关系时，应保持弹簧的劲度系数相同，采用了控制变量法，故A正确；B.探究两个互成角度的力的合成规律，利用了等效替代法；实验探究两个弹簧测力计共同作用的效果与一个弹簧测力计单独作用的效果的关系，故B错误；C.根据牛顿第二定律可知，物体的加速度的大小与物体所受的合力、物体的质量有关，因此探究加速度与物体受力、物体质量的关系时，采用了控制变量法，故C正确；D.平抛运动是匀变速曲线运动，通常采用“化曲为直”的方法；探究平抛运动的特点时，将平抛运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，属于运动的合成与分解，故D错误； (3)图乙中，各图线均为曲线，如图所示： 对②图线的数据进行分析可以看出，当ω增大为原来的2倍时，F增大为原来的4倍，当ω增大为原来的3倍时，F增大为原来的9倍……可知，F与ω2成正比，以F为纵轴，ω2为横轴，则图像是一条过原点的直线，故图丙图像横坐标x代表的是ω2； (4)由(3)中分析知，在r一定时，F与ω2成正比；F－r图像又是一条过坐标原点的直线，F与r成正比；同时F也应与m成正比，归纳可知，F－r图像的斜率为mω2. 【答案】　(2)AC　(3)ω2　(4)mω2 【例9】　(2023·新高考卷)一学生小组做“用单摆测量重力加速度的大小”实验． (1)用实验室提供的螺旋测微器测量摆球直径．首先，调节螺旋测微器，拧动微调旋钮使测微螺杆和测砧相触时，发现固定刻度的横线与可动刻度上的零刻度线未对齐，如图(a)所示，该示数为___________mm；螺旋测微器在夹有摆球时示数如图(b)所示，该示数为___________mm，则摆球的直径为___________mm. (2)单摆实验的装置示意图如图(c)所示，其中角度盘需要固定在杆上的确定点O处，摆线在角度盘上所指的示数为摆角的大小．若将角度盘固定在O点上方，则摆线在角度盘上所指的示数为5°时，实际摆角___________5°(填“大于”或“小于”). (3)某次实验所用单摆的摆线长度为81.50 cm，则摆长为___________cm.实验中观测到从摆球第1次经过最低点到第61次经过最低点的时间间隔为54.60 s，则此单摆周期为___________s，该小组测得的重力加速度大小为___________m/s2(结果均保留三位有效数字，π2取9.870). 【解析】　(1)测量前测微螺杆与和测砧相触时，图(a)的示数为 d0＝0 mm＋0.7×0.01 mm＝0.007 mm 螺旋测微器读数是固定刻度读数(0.5 mm整数倍)加可动刻度(0.5 mm以下的小数)读数，图中读数为d1＝20 mm＋3.4×0.01 mm＝20.034 mm 则摆球的直径为 d＝d1－d0＝20.027 mm (2)角度盘的大小一定，即在规定的位置安装角度盘，测量的摆角准确，但将角度盘固定在规定位置上方，即角度盘到悬挂点的距离变短，同样的角度，摆线在刻度盘上扫过的弧长变短，故摆线在角度盘上所指的示数为5°时，实际摆角大于5°； (3)单摆的摆线长度为81.50 cm，则摆长为 l＝l0＋＝81.50 cm＋ cm＝82.5 cm 结果保留三位有效数字，得摆长为82.5 cm； 一次全振动单摆经过最低点两次，故此单摆的周期为T＝＝ s＝1.82 s 由单摆的周期表达式T＝2π得，重力加速度g＝＝9.83 m/s2 答案：(1)(0.006或0.007或0.008) (20.034或20.033或20.035)　(20.032或20.027或20.028或20.029)　(2)大于　(3)82.5　1.82　9.83 【总结提升】 1．原理：根据单摆周期公式T＝2π可知，g＝. 2．摆长l＝摆线长l0＋小球的半径r. 3．周期T的计算：一般测30～50次的时间t，然后求周期T＝. 注意：从最低点开始计时，因为球过最低点时速度最大，误差最小． 4．利用T2－l图像的斜率k＝可计算重力加速度，且不受摆长的影响． [高考模拟冲关] 1．(2025·银川一中一模)甲、乙同学均设计了测动摩擦因数的实验，已知重力加速度为g. (1)甲同学设计的实验装置如图甲所示，其中A为置于水平面上的质量为M的长直木板，B为木板上放置的质量为m的物块，C为物块右端连接的一个轻质弹簧测力计，连接弹簧测力计的细绳水平，实验时用力向左拉动A，当C的示数稳定后(B仍在A上)，读出其示数F，则该设计能测出 ________(填“A与B”或“A与地面”)之间的动摩擦因数，其表达式为μ＝________． (2)乙同学的设计如图乙所示，他在一端带有定滑轮的长木板上固定A、B两个光电门，与光电门相连的计时器可以显示带有遮光片的物块在其间的运动时间，与跨过定滑轮的轻质细绳相连的轻质测力计能显示挂钩处所受的拉力，长木板固定在水平面上，物块与滑轮间的细绳水平，实验时，多次改变沙桶中沙的质量，每次都让物块从光电门A处由静止开始运动，读出多组测力计示数F及对应的物块在两光电门之间的运动时间，在坐标系中作出F－的图线如图丙所示，图线的斜率为k，与纵轴的截距为b，因乙同学不能测出物块质量，故该同学还应该测出光电门A、B之间的距离x.根据所测物理量及图线信息，可知：物块的质量为________ 及物块与木板之间的动摩擦因数表达式为μ＝________(用k、b、x、g表示). 【解析】　(1)该设计能测出A与B之间的滑动摩擦力，根据滑动摩擦力公式F＝μmg 即可测出A与B之间的动摩擦因数μ＝； (2)小车由静止开始做匀加速运动，对物块，根据牛顿第二定律得F－μmg＝ma 根据匀加速直线运动位移时间公式得x＝at2，联立解得F＝＋μmg 则图线的斜率为k＝2mx，即m＝，纵截距为b＝μmg 小车与长木板间的摩擦因数μ＝＝. 【答案】　(1)A与B　　(2)　 2．(2025·山东烟台一模)某实验兴趣小组利用如图甲所示装置做“探究加速度与力的关系”实验时，实验操作如下： ①挂上托盘和砝码，调整木板的倾角，使质量为M的小车沿木板匀速下滑； ②取下托盘和砝码，测出其总质量为m，让小车沿木板下滑．设小车受到的合外力为F，通过计算机可得到小车与位移传感器的距离随时间变化的x－t图像，并求出小车的加速度a； ③改变砝码质量和木板的倾角，重复步骤①②，可得到多组a、F的数据，并绘制a－F图像． (1)下列说法正确的是________ A．实验开始前需要先补偿阻力 B．调整滑轮高度使细线与木板平行 C．本实验需要满足M≫m D．本实验将托盘和砝码的总重力mg的大小作为小车受到的合外力F的大小 (2)若测量质量时未考虑托盘的质量，仅将砝码质量记为m，则绘制出的a－F图像应该是图乙中的__________(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)； (3)某段时间内小车的x－t图像如图丙所示，根据图像可得小车的加速度大小为____________m/s2(结果保留两位有效数字). 【解析】　(1)本实验的原理是有托盘和砝码时小车做匀速运动，受力平衡，撤去托盘和砝码，小车所受的合力就为托盘和砝码的重力，根据实验原理可知，本实验不需要平衡摩擦力，不需要满足M≫m，为保证小车所受的合力平行木板方向，需要调整滑轮高度使细线与木板平行．故选BD； (2)根据牛顿第二定律F＝Ma 整理可得a＝·F 设托盘质量为m0，根据实验原理可得 a＝·(m＋m0)＝·m＋ 可知仅将砝码质量记为m，则绘制出的a－F图像应该是图乙中的Ⅰ； (3)根据图像可知，给出的三个数据点中，相邻点之间的时间间隔均为T＝0.30 s－0.20 s＝0.20 s－0.10 s＝0.1 s， 根据匀变速直线运动的规律有Δx＝aT2 其中Δx＝(38.20－25.20)×10-2 m－(49.10－38.20)×10-2 m＝2.1×10-2 m 解得a＝2.1 m/s2. 【答案】　(1)BD　(2)Ⅰ　(3)2.1 学科网（北京）股份有限公司 $