实验4 探究加速度与力、质量的关系-【优学精研】2027年高考物理一轮总复习教用Word
实验4 探究加速度与力、质量的关系
实验基础必备 
原理装置图 | 操作要求 | 注意事项 |
1. 控制变量 法 （1）保持小车质量不变，探究加速度与合力的关系。 （2）保持小车所受合力不变，探究加速度与质量的关系。 2.改变小车质量M或槽码质量m时， 无需 重新平衡阻力。 3.若使用力传感器或弹簧测力计测出细绳拉力时， 无需 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，只是不把悬挂槽码的细绳系在小车上。 3.在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，使小车能 匀速 下滑。 4.槽码通过细绳绕过定滑轮系于小车上，接通电源后放开小车，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.平衡阻力：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 |
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、画线，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， |
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 |
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教材原型实验
（2026·福建福宁联考）用如图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系。
（1）除了图中所给器材以及交流电源和导线外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是 BD （填正确选项的字母）。
A.秒表 B.天平（含砝码）
C.弹簧测力计 D.刻度尺
解析： 利用天平测量质量，利用打点计时器可以计时，打出的纸带需测量点距求加速度，所以需要天平和刻度尺，A、C错误，B、D正确。
（2）实验前平衡阻力的做法是：把实验器材安装好，先不挂沙桶，将小车放在木板上，后面固定一条纸带，纸带穿过打点计时器。用垫块把木板不带滑轮一端垫高，接通打点计时器，让小车以一定初速度沿木板向下运动，并不断调节木板的倾斜度，直到小车拖动纸带沿木板做 匀速直线 运动。
解析：平衡阻力时应使小车拖动纸带在木板上做匀速直线运动。
（3）为使沙桶和沙的总重力在数值上近似等于小车运动时受到的拉力，需满足的条件是沙桶及沙的总质量 远小于 （选填“远大于”“远小于”或“近似等于”）小车的总质量。
解析：为了使沙桶及沙的重力在数值上近似等于小车运动时受到的拉力，需要使沙桶及沙的总质量远小于小车的总质量。
（4）实验中打出的一条纸带的一部分如图乙所示。纸带上标出了连续的3个计数点A、B、C，相邻计数点之间还有4个点没有标出。打点计时器接在频率为50 Hz的交流电源上。则打点计时器打B点时，小车的速度vB＝ 0.44 m/s（保留2位有效数字）。多测几个点的速度作出v-t图像，就可以算出小车的加速度。
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解析：由某段时间中间时刻的瞬时速度等于该段时间运动过程的平均速度，可得
vB＝
＝
m/s＝0.44 m/s。
（5）为探究加速度和力的关系，要保证 小车 的总质量不变，改变沙桶内沙的质量，重复做几次实验，通过实验数据来研究加速度和力的关系。
解析：探究加速度与力的关系时，需要保持小车的总质量不变。
（6）在探究加速度与力的关系时，该同学根据实验数据作出的a-F图像如图丙所示，发现该图线不通过坐标原点且BC段明显偏离直线，分析其产生的原因，下列说法正确的是 AC （填正确选项前字母）。
A.不通过坐标原点可能是因为平衡阻力不足
B.不通过坐标原点可能是因为平衡阻力过度
C.图线BC段弯曲可能是沙桶及沙的总质量未满足远小于小车总质量的条件
D.图线BC段弯曲可能是沙桶及沙的总质量未满足远大于小车总质量的条件
解析：从题图丙可以看出，图像不过原点，即当F为某一值时，但加速度却为零，所以是未平衡阻力或平衡阻力不足，故A正确，B错误；随着拉力F增大（即沙桶及沙的重力增大），已经不满足沙桶及沙的总质量远小于小车总质量的条件，造成BC段弯曲，故C正确，D错误。
（7）在探究加速度与质量的关系时，要保证沙和沙桶的质量不变。若沙和沙桶的质量m与小车的总质量M间的关系不满足第（3）问中的条件，且已正确平衡阻力，由实验数据作出a-
图线，则图线应如图中的 C （填正确选项的字母）所示。
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