第3章 实验4 探究加速度与物体受力、物体质量的关系（PPT课件）-【满分思维】2027年高考一轮总复习讲义·物理（江苏专版）

该高中物理高考复习课件聚焦“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验，依据高考评价体系梳理实验原理、器材操作、数据处理等核心考点，分析误差分析、图像修正、创新改进等高频考查方向，归纳教材原型与拓展创新两类常考题型，体现高考备考的系统性和针对性。 课件亮点在于“真题引领+素养渗透”，通过2026南京学情调研等典题，深入解析平衡摩擦力、逐差法求加速度等关键技能，培养科学探究和科学思维素养。特设易错点警示（如“m≫m'条件”）和创新装置分析（如光电门、力传感器），帮助学生掌握实验答题规范，教师可依托此课件实现高效复习指导，助力学生冲刺高考。

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 1 考点一　教材原型实验 1．实验原理 (1) 保持质量不变，探究加速度与__________的关系． (2) 保持合外力不变，探究加速度与________的关系． 合外力 质量 a－F 2．实验器材 小车、槽码、细绳、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、学生电源、导线、纸带、天平、刻度尺、坐标纸等． 考 点 一 3．实验过程 (1) 测量：用天平测量槽码的质量m′和小车的质量m． (2) 安装：按照如图所示装置把实验器材安装好，只是不把悬挂槽码的细绳系在小车上(即不给小车__________)． 牵引力 考 点 一 (3) 补偿阻力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫上垫木，使小车能________下滑． (4) 操作：①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，编号码． ② 保持小车的质量m不变，改变槽码的质量m′，重复步骤①． ③ 在每条纸带上选取一段比较理想的部分，计算加速度a． ④ 描点作图，作a－F图像． 匀速 接通电源 放开 小车 考 点 一 4．数据处理 (1) 利用逐差法或v－t图像法求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倾斜直线，说明a与F成正比． 考 点 一 5．注意事项 (1) 开始实验前首先补偿阻力：适当垫高木板不带定滑轮的一端，使小车的重力沿斜面方向的分力正好补偿________________________．在补偿阻力时，不要把悬挂槽码的细绳系在小车上，让小车拉着穿过打点计时器的纸带匀速运动． (2) 实验过程中不用重复补偿阻力． (3) 实验必须保证的条件：__________． (4) 一先一后一按：改变拉力或小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近______________，并应先____________，后____________，且应在小车到达滑轮前按住小车． 小车和纸带受到的阻力 m≫m′ 打点 计时器 接通电源 释放小车 考 点 一 6．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) 补偿阻力不准确、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． 考 点 一 典 题 悟 法 　　 　　(2026·南京学情调研)某实验小组利用下图装置进行实验，探究加速度与力、质量的关系． (1) 下列说法中正确的是______． 1 A．拉小车的细线应与带滑轮的长木板平行 B．实验开始时，先释放小车，再接通电源，打出一条纸带 C．把木板右端垫高，小车在槽码盘作用下拖动纸带匀速运动，以平衡小车受到的阻力 A 考 点 一 【解析】(1) 为了保证小车运动过程中细线拉力恒定不变，拉小车的细线应与带滑轮的长木板平行，故A正确；为了充分利用纸带，实验开始时，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，故B错误；先撤去槽码盘，把木板右端垫高，小车在自身重力沿木板向下的分力作用下拖动纸带匀速运动，以平衡小车受到的阻力，故C错误． 考 点 一 (2) 某次实验得到一条纸带，部分计数点如图所示(每相邻两个计数点间还有4个点未画出)，测得s1＝6.20 cm，s2＝6.61 cm，s3＝7.01 cm，s4＝7.43 cm，打点计时器所接交流电源频率为50 Hz．由此判断：纸带的______(填“左”或“右”)端与小车相连；小车的加速度大小为________m/s2(结果保留两位有效数字)． 左 0.41 考 点 一 【解析】(2) 由于小车做加速运动，相同时间内通过的位移逐渐增大，则纸带的左端与小车相连． 每相邻两个计数点间还有4个点未画出，则相邻计数点的时间间隔为T＝5×0.02 s＝0.1 s 考 点 一 (3) 将槽码及槽码盘的重力视为小车的合力，改变槽码个数多次实验，根据实验数据拟合出如图所示的a－F图像．要想得到一条过原点的倾斜直线，下列操作中正确的是______． A．增加槽码盘中槽码的个数 B．减小木板的倾斜角度 C．增大木板的倾斜角度 C 【解析】(3) 由a－F图像可知，当F达到一定数值时，小车才开始有加速度，可知平衡摩擦力不够，所以要想得到一条过原点的倾斜直线，应增大木板的倾斜角度，故选C． 考 点 一 (4) 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，______(填“甲”或“乙”)同学的方法可以更好地减小误差，理由___________________________________________________________． 乙 【解析】(4) 为探究加速度与力的关系，应控制质量不变．在改变作用力时，乙同学的方法可以更好地减小误差，理由是乙同学的操作是以系统为研究对象，保证小车和槽码总质量不变，符合控制变量法，减小误差． 乙同学保证小车和槽码总质量不变，符合控制变量法，减小误差 考 点 一 考点二　创新拓展实验 实验装置图 创新/改进点 (1) 实验方案的改进：系统总质量不变化，改变拉力得到若干组数据 (2) 用传感器记录小车的时间t与位移x，直接绘制x－t图像 (3) 利用牛顿第二定律求解实验中的某些参量，确定某些规律 考 点 二 实验装置图 创新/改进点 (1) 用传感器与计算机相连，直接得出小车的加速度 (2) 图像法处理数据时，用钩码的质量m代替合力F，即用a－m图像代替a－F图像 (1) 用光电门代替打点计时器，遮光条结合光电门测得物块的初速度和末速度，由运动学公式求出加速度 (2) 结合牛顿第二定律，该装置可以测出动摩擦因数 考 点 二 实验装置图 创新/改进点 弹簧测力计测量小车所受的拉力，钩码的质量不需要远小于小车质量，更无需测钩码的质量 考 点 二 实验装置图 创新/改进点 (1) 气垫导轨代替长木板，无需平衡摩擦力 (2) 力传感器测量滑块所受的拉力，钩码的质量不需要远小于滑块质量，更无需测钩码的质量 (3) 用光电门代替打点计时器，遮光条结合光电门测得滑块的末速度，由刻度尺读出遮光条中心初始位置与光电门之间的距离，由运动学公式求出加速度 考 点 二 典 题 悟 法 　　 　　(2026·宝应期初)某实验小组用如图甲所示的实验装置验证牛顿第二定律．滑块上有两个宽度均为d的遮光片，滑块与遮光片总质量为M，两遮光片中心间的距离为L． 2 甲 (1) 用游标卡尺测量一个遮光片的宽度为d，将滑块置于光电门右侧的气垫导轨上，打开气泵电源，轻推滑块，遮光片1、2通过光电门的挡光时间分别为t0和t′0，则遮光片1通过光电门时的速度大小为______，若发现t0＞t′0，为了将气垫导轨调至水平，应将支脚A适当调______(填“高”或“低”)． 高 考 点 二 考 点 二 (2) 气垫导轨调至水平后，将细线一端拴在滑块上，另一端依次跨过光滑轻质定滑轮和光滑动滑轮后悬挂在O点，调节气垫导轨左端的定滑轮，使定滑轮和滑块之间的细线与气垫导轨平行，调整O点的位置， 甲 使动滑轮两侧的细线竖直，将沙桶悬挂在动滑轮上．将滑块在光电门右侧释放，光电门记录遮光片1、2通过时的挡光时间分别为t1和t2，则滑块的加速度大小为a＝ ______________．(用题目中的物理量符号表示) 考 点 二 (3) 多次改变沙桶和桶内细沙的总质量m(m≪M)，并记录遮光片1、2的挡光时间，计算相应的加速度a，根据计算的数据描绘加速度a与沙桶和桶内细沙的总重力mg之间的关系图像如图乙所 示，则图像的斜率k＝______(用题目中的物理量符号表示)，图像没有过坐标原点的原因是______________________． 乙 忽略了动滑轮的重力 考 点 二 　　 　　在“探究加速度与力的关系”的实验中，某同学设计了如图甲所示的实验装置．在调节桌面水平后，利用力传感器来测量细线拉力． 3 甲 (1) 为探究加速度与力的关系，下列实验操作中正确的是________． A．选用电火花计时器比选用电磁打点计时器实验误差会更小 B．实验过程中，沙和沙桶的质量可以约等于小车的质量 C．力传感器的示数即小车所受合外力的大小 D．先用手将小车按在图示位置，然后先接通电源，再释放小车 AB 考 点 二 【解析】(1) 电火花计时器对纸带的阻力较小，实验误差较小，A正确；传感器可测出小车所受拉力，对沙和沙桶的质量没有要求，B正确；传感器示数的2倍减去摩擦阻力等于小车所受合力，C错误；小车应该在靠近打点计时器的位置释放，D错误． 考 点 二 (2) 该同学在实验中得到一条纸带如图乙所示，相邻计数点间有4个点未画出，打点计时器所接交流电源的频率为50 Hz，小车的加速度大小为_______ m/s2．(结果保留两位有效数字) 乙 2.4 考 点 二 (3) 该同学在小车内放置一质量为m0的砝码，多次改变沙的质量，通过实验得到多组a、F数据，并利用测量数据画出a－F图像，已知图线的斜率大小为k，则小车 的质量为__________(用k、m0表示)． 甲 考 点 二 考 点 二 A．所受拉力相同 B．运动时间相同 C．小车质量相等 B 丙 考 点 二 (5) 在利用图甲装置进行“探究加速度与质量的关系”实验时，是否需要进行阻力补偿？如果需要，请说明如何操作？如果不需要，请说明理由？____________________________________________________________________________________________________________________________． 甲 需要．不挂沙和沙桶的情况下，将长木板远离定滑轮的一端适当垫高，轻推小车，若打出纸带的点迹间距几乎相等，说明阻力补偿到位 【解析】(5) 需要补偿阻力．不挂沙和沙桶的情况下，将长木板远离定滑轮的一端适当垫高，轻推小车，若打出纸带的点迹间距几乎相等，说明阻力补偿到位． 考 点 二 随堂内化 1．(2025·南京六校联合体调研)在探究“物体质量一定时，加速度与力的关系”的实验中，某同学做了如图所示的实验改进，用力传感器来测量细线中的拉力大小．实验改进后，下列说法中正确的是 (　　) A．力传感器的示数等于沙和沙桶的总重力 B．小车受到的合力等于力传感器示数的2倍 C．沙和沙桶的总质量需远小于小车质量 D．本实验不需要进行阻力补偿 B 随堂内化 1 2 【解析】 力传感器可以精确测得细线对小车的拉力，故不需要满足沙和沙桶的总质量远小于小车质量，由于沙和沙桶做加速运动，则力传感器的示数小于沙和沙桶的总重力，故A、C错误；由图可知，小车受到的合力等于力传感器测得的大小的两倍，故B正确；本实验为了保证小车受到的合力等于力传感器测得的大小的两倍，仍需要进行阻力补偿，故D错误． 随堂内化 1 2 2．(2026·镇江期初)小明用图甲所示装置做“探究加速度与物体受力的关系”实验． (1) 在实验时，应在释放小车________(填“之前”或“之后”)接通打点计时器的电源． 之前 【解析】(1) 实验时，为了使打点稳定，应先接通电源，然后再释放小车，故应在释放小车之前接通打点计时器的电源． 甲 随堂内化 1 2 (2) 小明为了补偿阻力，将木板右端垫高后打出的纸带如图乙所示，纸带左端与小车相连．实验所用交流电频率为50 Hz，可得该小车的加速度大小为a＝_________ m/s2．小明后续应将木板右端________(填“升高”或“降低”)． 0.15 乙 降低 随堂内化 1 2 随堂内化 1 2 (3) 正确补偿阻力后，将5个相同的砝码都放在小车上．挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度．重复多次后，作出小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的图像如图丙所示．请说明该图线不通过原点的原因________________ ________________________________________________ ____________________________________． 丙 由牛顿第二定律 a与F不成正比，所以图像不过原点 随堂内化 1 2 (4) 小明继续用该装置探究“受到空气阻力时，物体运动速度随时间的变化规律”．实验时，在小车上安装一薄板如图丁所示，以增大空气对小车运动的阻力．根据纸带数据绘制 丁 戊 出小车速度v与运动时间t的关系图像如图戊所示．通过对实验结果的分析，可以得到的结论是：随着运动速度的增加，小车所受的空气阻力将________(填“变大”“变小”或“不变”)，请根据v－t图像简要阐述你的理由____________________________________________________________________． 变大 根据图像可知小车的加速度逐渐变小，合力逐渐变小，因此阻力变大 【解析】(4) 根据v－t图像可知小车的加速度逐渐变小，合力逐渐变小，因此阻力变大． 随堂内化 1 2 配套热练 1．(2025·苏州高三期中)某实验小组用如图甲所示的装置探究加速度与质量的关系． (1) 实验中用的是电磁打点计时器，则其电源应选______． A．直流220 V B．交流220 V C．直流8 V D．交流8 V D 【解析】(1) 电磁打点计时器需要8 V左右的交流电源，故D正确． 甲 4 1 2 3 配套热练 (2) 为补偿阻力，正确操作应是图乙中的______(填“A”或“B”)；轻推小车，发现打出的纸带如图丙所示，则应________(填“增大”或“减小”)长木板倾角． B 乙 丙 增大 【解析】(2) 为补偿阻力，小车不能与重物相连，故正确操作应是图乙中的B；根据图丙纸带可知，轻推小车后，小车做减速运动，说明长木板倾角过小，故应增大长木板倾角来补偿阻力． 4 1 2 3 配套热练 (3) 正确补偿阻力后，实验中得到一条纸带如图丁所示，相邻两个计数点间还有4个点未画出，打点计时器所接交流电源频率为50 Hz，则此次小车的加速度大小为________m/s2． 0.88 【解析】(3) 结合纸带数据，由逐差法可知加速度大小为 丁 4 1 2 3 配套热练 理过程可能有误，应该得到一条弯曲的图线．你是否同意小华的观点，请简述理由：__________________________________________________________ _____________________________________________________________． 体分析，由牛顿第二定律得mg＝(m＋M)a，整理 不同意．对整 4 1 2 3 配套热练 【解析】(4) 不同意．对整体分析，由牛顿第二定律得mg＝(m＋M)a 4 1 2 3 配套热练 2．(2026·南京期初补偿训练)做“探究加速度与力、质量的关系”的实验． (1) 若使用图甲所示装置进行实验，下列说法中正确的是________．(填选项前的字母) AD 甲 A．拉小车的细线应与带滑轮的长木板平行 B．实验开始时，让小车靠近打点计时器，先释放小车，再接通电源，打出一条纸带 C．把木板右端垫高，小车在拉力作用下拖动纸带匀速运动，以平衡小车受到的阻力 D．为减小误差，实验中要保证槽码的质量m远小于小车的质量M 4 1 2 3 配套热练 4 1 2 3 配套热练 (2) 在图甲所示装置中，打点计时器的打点频率为50 Hz，实验中得到一条纸带，在纸带上从A点开始，每隔4个点取一个计数点，分别为B、C、D、E、F，如图乙所示，相邻两计数点间的距离分别为10.0 mm、12.0 mm、14.0 mm、16.0 mm、18.0 mm，则小车的加速度大小为________m/s2． 0.2 甲 乙 4 1 2 3 配套热练 4 1 2 3 配套热练 (3) 当保持槽码的重力不变，研究加速度随质量变化的关系时，得到的数据如下表所示．下方有两张坐标纸分别选取了不同的坐标系，请选择可以更好地处理数据的那组坐标系，在相应的图中标出实验序号为6的那组数据点，并画出图线． 4 1 2 3 配套热练 答案：见解析 丙 4 1 2 3 配套热练 4 1 2 3 配套热练 (4) 在探究加速度与力的关系时，某同学根据实验数据作出的a－F图像如图所示．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，下列说法中正确的是________． A．图线不通过坐标原点可能是因为平衡摩擦力不足 B．图线不通过坐标原点可能是因为平衡摩擦力过度 C．图线BC段弯曲是因为未保证槽码质量远小于小车质量 D．根据BC段弯曲曲线可知，若逐渐增加槽码质量，小车的加速度将逐渐增大到无穷大 AC 4 1 2 3 配套热练 【解析】(4) 假设长木板与水平方向的夹角为θ，小车质量为M，小车受到的摩擦力为Ff，槽码的质量为m，以槽码的重力mg作为小车受到的合外力，则小车的加速度应该为 若乙同学根据实验数据作出的a－F图像如题图所示，该图线不通过坐标原点且BC段明显偏离直线，这说明：第一，平衡摩擦力不足；第二，未保证槽码的质量m远小于小车质量M，故选A、C． 4 1 2 3 配套热练 不正确 见解析 4 1 2 3 配套热练 3．(2025·扬州期初)某实验小组利用如图甲所示的实验装置“探究加速度与质量的关系”． (1) 关于该实验的操作，正确的是_____． A．实验时先将小车从图示位置释放，再接通电源 D 甲 B．实验时定滑轮的高度没有要求 C．阻力补偿时需要挂槽码 D．阻力补偿后，每次在小车上增添砝码时不需要再次补偿阻力 4 1 2 3 配套热练 【解析】(1) 实验时应先接通电源，再释放小车，A错误；实验时定滑轮的高度有要求，应使细线绕过定滑轮后与木板保持平行，B错误；阻力补偿时不挂槽码，让小车在木板上能匀速滑动即可，C错误；阻力补偿后，改变小车的质量不需要重新补偿阻力，D正确． 4 1 2 3 配套热练 (2) 如图乙所示为某同学在实验中打出的部分纸带，纸带上已标出3个计数点A、B、C，相邻计数点间还有4个点未画出，电源频率为50 Hz，则B点读数为________________cm，小车在B点的速度大小为vB＝__________m/s． 8.48 乙 ～8.52 0.440 4 1 2 3 配套热练 B 4 1 2 3 配套热练 (4) 另一实验小组通过图丙的实验装置来探究加速度与质量间的关系，将小车置于上下双层排列的轨道上，尾部的刹车线由后面的刹车系统同时控制，且刹车时两小车立即停下来．此实验中实验人员认为可直接比较两小车的位移从而得 丙 到两车的加速度关系，你认为可行吗？若可行，说明理由：若不可行，说明改进措施． ______________________________________________________________________． 4 1 2 3 配套热练 4 1 2 3 配套热练 4．(2026·南通期初)现有10个完全相同的小钩码和一个附有遮光条的物块，每个钩码的质量均为m，物块与遮光条的总质量为M，利用图甲所示装置探究加速度与力的关系．左边挂10个钩码时，系统处于静止状态．已知重力加速度大小为g．实验步骤如下： 甲 乙 (1) 用游标卡尺测出遮光条的宽度如图乙所示，则遮光条的宽度d＝_________mm． 7.50 【解析】(1) 20分度的游标卡尺精度为0.05 mm，故读数为7 mm＋0.05×10 mm＝7.50 mm． 4 1 2 3 配套热练 (2) 在物块的旁边竖直方向固定光电门N、M，两光电门之间的距离为L． (3) 将左端的1个钩码移到物块的下方，由静止释放，物块经过光电门N、M时的遮光时间分别是t1、t2，则物块经过光电门N时的速度大 小为v1＝_______，物块的加速度大小为a1＝____________．(用L、d、t1、t2表示) 甲 乙 4 1 2 3 配套热练 4 1 2 3 配套热练 (4) 参照步骤(3)，将左端的n个钩码移到物块的下方，测得物块的加速度an(n＝2、3、4、…)，作出an－n图像，则图线的斜率k＝_______________． 甲 乙 4 1 2 3 配套热练 【解析】(4) 开始时，系统处于静止状态，则有Mg＝10mg，将左端的n个钩码移到物块的下方，对物块和右端钩码构成的整体，根据牛顿第二定律可得 (M＋nm)g－T＝(M＋nm)an 对左端钩码受力分析，根据牛顿第二定律可得 T－(10－n)mg＝(10－n)man 4 1 2 3 配套热练 (5) 关于实验中得到的an－n图像，下列图像中可能正确的是______，图线不经过坐标原点，请说明原因______________________________． B 可能是细线与滑轮间存在阻力 4 1 2 3 配套热练 实验 序号 加速度a/(m·s－2) 小车与车上钩码总质量M/kg 小车与车上钩码总质量的倒数/kg－1 1 0.31 0.20 5.0 2 0.26 0.25 4.0 3 0.21 0.30 3.3 4 0.18 0.35 2.9 5 0.16 0.40 2.5 6 0.14 0.45 2.2 $