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（提升版）
实验4 探究加速度与力、质量的关系
原理装置图 |
（1）探究方法： 控制变量法 。 （2）改变小车质量M或槽码质量m时，无需重新 平衡 阻力。 （3）使用力传感器或弹簧测力计可测出细绳拉力时，无需满足 M≫m |
操作要领 | （1）称量：用天平测量槽码的质量m和小车的质量M； （2）安装：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）平衡：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）释放并测量：槽码通过细绳绕过定滑轮系于小车上，先 接通电源 后 释放小车 。 ①保持小车质量M不变，改变槽码质量m，重复实验得到纸带； ②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 |
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。如果该线为过原点倾斜的直线，说明a与F成正比，如图甲；
（3）以a为纵坐标， |
1 / 13
学科网（北京）股份有限公司
注意事项 | （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 | 误差分析 | （1）本实验用钩码的重力代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于钩码的重力； （2）质量测量不准确、计数点间距离测量不准确都会引起误差 |
一、教材原型实验
（2025·陕晋青宁11题）图a为探究加速度与力、质量关系的部分实验装置。
（1）实验中应将木板 一端垫高 （选填“保持水平”或“一端垫高”）。
（2）为探究加速度a与质量m的关系，某小组依据实验数据绘制的a-m图像如图b所示，很难直观看出图线是否为双曲线。如果采用作图法判断a与m是否成反比关系，以下选项可以直观判断的有 AC 。（多选，填正确答案标号）
m/kg | a/（m·s－2） |
0.25 | 0.618 |
0.33 | 0.482 |
0.40 | 0.403 |
0.50 | 0.317 |
1.00 | 0.152 |
1 / 13
学科网（北京）股份有限公司
A.a-
图像 B.a-m2图像
C.am-m图像 D.a2-m图像
（3）为探究加速度与力的关系，在改变作用力时，甲同学将放置在实验桌上的槽码依次放在槽码盘上；乙同学将事先放置在小车上的槽码依次移到槽码盘上。在其他实验操作相同的情况下， 乙 （选填“甲”或“乙”）同学的方法可以更好地减小误差。
解析：（1）探究加速度与力、质量的关系的实验时，将槽码与槽码盘的重力近似为绳子拉力，则需平衡摩擦力，实验中应将木板一端垫高；
（2）该实验采取控制变量法，探究加速度a与质量m的关系时，小车受到的力F保持不变，利用图像法处理数据时，需使图线拟合为直线更直观，即图像斜率为定值，由牛顿第二定律F＝ma可知a-
图像的斜率不变，A正确；无论m怎么变化，am为定值，am-m图像为平行于横轴的直线也可判断a、m成反比关系，C正确；
（3）采用甲同学的方法进行实验时，设小车的质量为m，单个槽码的质量为M，槽码个数为n，忽略槽码盘的质量，对小车和槽码，根据牛顿第二定律分别有T＝ma、nMg－T＝nMa，联立解得T＝
；采用乙同学的方法进行实验时，设槽码个数总共为n个，小车上放有k个槽码，根据牛顿第二定律有T＝（m＋kM）a、（n－k）Mg－T＝（n－k）Ma，联立解得T＝
（n－k）Mg，因此采用甲同学的方法时，当槽码总质量远小于小车质量时槽码的重力与绳子拉力相等，但随着槽码总质量的增大，不再满足槽码总质量远小于小车质量，采用乙同学的方法时，当单个槽码质量较小时槽码的重力与绳子拉力相等，则乙同学的方法可以更好地减小误差。
（2026·湖北襄阳模拟）某学习小组利用如图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系。请回答下列问题：
（1）该实验需要研究三个物理量之间的关系，我们应该采用的研究方法是 A ；
A.控制变量法 B.放大法 C.理想实验法
1 / 13
学科网（北京）股份有限公司