验证牛顿第二定律—2026年高考物理实验题解读与针对性训练

该高中物理高考复习学案聚焦“验证牛顿第二定律”实验专题，系统整合实验原理、误差分析、数据处理等核心考点，通过高考真题解读与针对性训练构建层级化知识网络，以问题链引导学生自主拆解实验步骤、推导加速度公式、分析a-n图像，形成完整的实验认知体系。 亮点在于诊断性训练与科学探究设计，如高考题中误差原因分析、针对性训练中的纸带数据处理和游标卡尺读数练习，培养学生科学思维与科学探究素养。每个模块配有自主反思表，学生可通过错题归因定位薄弱环节，教师能依据学情实施精准指导，有效提升复习效率。

2026高考物理实验题解读与针对性训练 实验 验证牛顿第二定律 【高考题解读】 2026年高考湖北卷第12题. 某同学设计了一个验证牛顿第二定律的实验，使用的器材有：直导轨、小车、光电门、数字毫秒计、遮光条、天平、钩码、刻度尺、游标卡尺、定滑轮、细绳等。实验装置如图所示，光电门1、2分别固定在导轨A、B处，遮光条安装在小车上，连接小车两端的细绳分别跨过左右定滑轮、各悬挂10个质量均为的钩码，定滑轮间的细绳与导轨平行。重力加速度大小为g 。实验步骤如下： ⅰ．用天平测量小车和遮光条的总质量m ，用刻度尺测量A、B间的距离s，用游标卡尺测量遮光条的宽度d 。 ⅱ．调节导轨倾斜程度，使小车沿导轨向右下滑时通过两个光电门的遮光时间近似相等。 ⅲ．从左侧细绳取下n 个钩码挂到右侧细绳，再从导轨左端静止释放小车，用数字毫秒计测量遮光条经过光电门1、2的遮光时间、。 回答下列问题： （1）步骤ⅱ操作的主要目的是__________。 （2）由牛顿第二定律，小车的加速度大小a= __________（用、m 、g 和n 表示）。 （3）步骤ⅲ中测得的小车加速度大小a= __________（用d 、s、和表示）。 （4）该同学根据测出的多组a、n 值，作出a—n图像。若该图像近似是一条通过原点的直线，则可以验证：质量一定时，物体的加速度与所受合外力成__________。 （5）若a—n图像明显不过原点，原因可能是__________（单选，填标号）。 A. 步骤ⅲ中小车没有从静止释放 B. 步骤ⅱ中导轨的倾斜程度调节不恰当 C. 钩码质量没有远小于小车和遮光条的总质量 【针对性训练】 1（6分）（2026甘肃岷县三模）用如图甲所示的装置进行“探究加速度与力的关系”。已知打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz。 (1)下列各示意图所示的力学实验中，与本实验所采用的实验原理相同的是___________ (2)对于该实验，下列说法正确的是______________________ A.要求槽码质量远小于小车质量的目的是使细线上的拉力近似等于槽码重力 B.使细线平行于轨道的主要目的是使小车可以做匀变速运动 C.倾斜轨道的目的是使小车在槽码牵引下能够加速下滑 D.需改变槽码质量打出多条纸带获取数据以减小测量时的偶然误差 (3)某次实验得到如图乙所示的纸带，相邻两计数点之间还有四个点未画出。因某同学不小心将墨汁滴到纸带上，导致B点模糊不清，现测得OA和CD的距离分别为和，可知小车运动的加速度大小为______________________（保留三位有效数字） 2.（2025广东省广州市从化区期末）“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示。 （1）如图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，打下计数点3时小车速度为_____（保留三位有效数字）。 （2）下列说法正确的是_____（多选） 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1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，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2所示，其读数_____mm，则滑块加速度_____（用题中所给物理量符号表示）。 3（2025·江西南昌模拟）某同学在做探究加速度与力和质量的关系的实验中，设计了如图甲所示的实验装置。 （1）利用游标卡尺测量遮光条的宽度，测量结果如图乙所示，遮光条的宽度d＝　　cm； （2）将气垫导轨放在水平桌面上，将导轨调至水平；将滑块移至图示位置，测出遮光条到光电门的距离s；打开气源，释放滑块，读出遮光条通过光电门的挡光时间t；可得滑块经过光电门时的速度大小v＝　　，滑块运动加速度大小a＝　　（用d、t、s表示）； （3）实验时用拉力传感器直接测得拉力F，则滑块运动加速度a与拉力F的关系图像最符合本实验实际情况的是　　。（选填选项前的字母） 4（2025·河南洛阳一模）某同学利用如图甲所示的实验装置测量小车和智能手机的总质量，智能手机可以利用APP直接测量出手机与小车运动时的加速度。悬挂质量为m的钩码，用智能手机测出小车运动的加速度a，改变钩码的质量m，进行多次测量。作出a与m（g－a）的图像如图乙所示，已知图像中直线的截距为b，斜率为k。不计空气阻力，重力加速度为g。 （1）以下说法正确的是　　； A.钩码的质量应该远小于智能手机和小车的总质量 B.细绳应该始终与长木板平行 C.细绳的拉力等于钩码的重力 （2）根据图像可得，小车和手机的质量为　　； （3）再利用手机APP测出斜面倾角为θ，则小车和智能手机沿木板运动过程中受摩擦力的大小为　　。 5.学校物理兴趣小组用如图甲所示的阿特伍德机验证牛顿第二定律，并测量当地的重力加速度。绕过定滑轮的轻绳两端分别悬挂质量相等的重物A（由多个相同的小物块叠放组成）和重物B。主要实验步骤如下： ①用天平分别测量一个小物块的质量和B的质量m； ②将A中的小物块取下一个放在B上，接通打点计时器的电源后，由静止释放B，取下纸带，算出加速度大小，并记下放在B上的小物块的质量； ③重复步骤②，获得B上面的小物块的总质量Δm和对应加速度大小a的多组数据。 （1）某次实验打出的纸带如图乙所示，相邻两计数点间还有四个计时点未画出，已知打点计时器所用交流电源的频率为50 Hz，则本次实验中A的加速度大小为　　m/s2（结果保留3位有效数字）。 （2）利用本装置验证牛顿第二定律。若在误差允许的范围内，满足重物A的加速度大小a＝　　（用m、Δm和当地的重力加速度大小g表示），则牛顿第二定律得到验证。 （3）利用本装置测量当地的重力加速度。根据放在B上面的小物块的总质量Δm和对应加速度大小a的多组数据，以Δm为横坐标，a为纵坐标作出a-Δm图像。若图线的斜率为k，则当地的重力加速度大小可表示为g＝　　（用k、m表示）。 6.（2025·山东济南模拟）利用手机内置加速度传感器可实时显示手机加速度的数值。小明通过智能手机探究加速度与合外力的关系，实验装置如图甲所示，已知当地重力加速度为g。 （1）突然剪断细绳，通过手机软件记录竖直方向加速度a随时间变化的图像如图乙所示，剪断细绳瞬间手机的加速度对应图中的　　（选填“A”“B”或“C”）点； （2）剪断细绳瞬间，手机受到的合力大小F等于（　　） A.砝码的重力大小 B.小桶和砝码的重力大小 C.手机的重力大小 D.弹簧对手机的拉力大小 （3）如图丙所示，某同学在处理数据时，以剪断细绳瞬间手机竖直方向上的加速度a为纵坐标，砝码质量m为横坐标，绘制a-m图像，获得一条斜率为k，截距为b的直线，则可推算出手机的质量为　　（选用k、b、g表示）。 7.（2025·浙江杭州模拟）在探究“物体质量一定时，加速度与力的关系”实验中，小张同学做了如图甲所示的实验改进，在调节桌面水平后，添加了力传感器来测量细线拉力。 （1）实验时，下列说法正确的是　　； A.需要用天平测出沙和沙桶的总质量 B.小车靠近打点计时器，先接通电源再释放小车 C.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 D.为减小误差，实验中一定要保证沙和沙桶的质量远小于小车的质量 （2）实验得到如图乙所示的纸带，已知打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz，相邻两计数点之间还有四个点未画出，已知A、B、C、D各点到O点的距离分别是3.60 cm，9.61 cm，18.01 cm，28.81 cm，由以上数据可知，小车运动的加速度大小是　　m/s2（计算结果保留3位有效数字）； （3）由实验得到小车的加速度a与力传感器示数F的关系如图丙所示，则小车运动过程中所受的阻力Ff＝　　N，小车的质量M＝　　kg。（结果保留2位有效数字） 8 (2024·广东深圳模拟)在探究加速度a与所受合力F的关系时，某实验小组采用图1甲所示的实验装置进行实验探究，控制小车质量M不变，寻找其加速度a与所受合力F的关系。 图1 (1)该实验必须要补偿阻力。在补偿阻力的这步操作中，该同学________(选填“需要”或“不需要”)通过细绳把砂桶挂在小车上。 (2)在实验中，该同学得到的一条如图乙所示的纸带，他每隔4个点取一计数点，在纸带上做好1，2，3，4，5的标记，用毫米刻度尺测量出从起点1到各计数点的距离，在图中已经标出。已知电火花计时器的打点周期为0.02 s，则该小车运动的加速度大小为________m/s2(计算结果保留2位有效数字)。 (3)在数据处理环节，把砂和砂桶的总重力当成小车的合力F，采用图像法处理数据，画出如图丙所示a－F图像，发现图线上端弯曲，并不是直线，出现这一问题的可能原因是______________________________________________________ ____________________________________________________________________。 (4)关于本实验存在的误差，以下说法正确的是________。 A.在用刻度尺测量出从起点到各计数点的距离时，存在偶然误差，可以减小 B.把砂和砂桶的总重力当成小车的合力导致实验中存在系统误差，可以消除 C.实验中用图像法处理数据不仅可以减小系统误差，还能直观的得出a与F的关系 9 某同学利用气垫导轨、光电门和力传感器等器材，做“探究加速度与物体所受合外力关系”的实验，装置如图2甲所示。 (1)实验前先用螺旋测微器测出遮光条的宽度，示数如图乙所示，则遮光条的宽度d＝________ mm。 图2 (2)关于实验，下列说法正确的是________。 A.调整旋钮P、Q，使气垫导轨水平 B.调节定滑轮，使连接滑块的细线与气垫导轨平行 C.每次实验，保证钩码的质量远小于滑块的质量 D.每次实验，将钩码的重力作为滑块受到的合外力 (3)调节好装置，接通气源，从图甲所示位置由静止释放滑块，滑块通过光电门1、2时遮光条遮光时间分别为t1、t2，测出两光电门间距离为s，则滑块运动的加速度大小a＝________(用所测物理量的符号表示)。 (4)改变悬挂钩码的质量，进行多次实验，测出多组滑块运动的加速度a及力传感器的示数F，若作出的图像如图丙所示，则图像不过原点的原因可能是______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________(写出一条即可)。 10 图甲为“探究加速度与物体所受合外力关系”的实验装置，实验中所用小车的质量为M，重物的质量为m，实验时改变重物的质量，记下测力计对应的读数F。 (1)实验过程中，__________(填“需要”或“不需要”)满足M≫m。 (2)实验过程中得到如图乙所示的纸带，已知所用交流电的频率为50 Hz。其中A、B、C、D、E为五个计数点，相邻两个计数点之间还有4个点没有标出，根据纸带提供的数据，可求出小车加速度的大小为________m/s2(计算结果保留3位有效数字)。 (3)当重物质量合适时，小车做匀速运动，此时测力计的读数为F0。更换重物，用a表示小车的加速度，F表示弹簧测力计的示数，下列描绘的a－F关系图像合理的为________。 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 2026高考物理实验题解读与针对性训练 实验 验证牛顿第二定律 【高考题解读】 2026年高考湖北卷第12题. 某同学设计了一个验证牛顿第二定律的实验，使用的器材有：直导轨、小车、光电门、数字毫秒计、遮光条、天平、钩码、刻度尺、游标卡尺、定滑轮、细绳等。实验装置如图所示，光电门1、2分别固定在导轨A、B处，遮光条安装在小车上，连接小车两端的细绳分别跨过左右定滑轮、各悬挂10个质量均为的钩码，定滑轮间的细绳与导轨平行。重力加速度大小为g 。实验步骤如下： ⅰ．用天平测量小车和遮光条的总质量m ，用刻度尺测量A、B间的距离s，用游标卡尺测量遮光条的宽度d 。 ⅱ．调节导轨倾斜程度，使小车沿导轨向右下滑时通过两个光电门的遮光时间近似相等。 ⅲ．从左侧细绳取下n 个钩码挂到右侧细绳，再从导轨左端静止释放小车，用数字毫秒计测量遮光条经过光电门1、2的遮光时间、。 回答下列问题： （1）步骤ⅱ操作的主要目的是__________。 （2）由牛顿第二定律，小车的加速度大小a= __________（用、m 、g 和n 表示）。 （3）步骤ⅲ中测得的小车加速度大小a= __________（用d 、s、和表示）。 （4）该同学根据测出的多组a、n 值，作出a—n图像。若该图像近似是一条通过原点的直线，则可以验证：质量一定时，物体的加速度与所受合外力成__________。 （5）若a—n图像明显不过原点，原因可能是__________（单选，填标号）。 A. 步骤ⅲ中小车没有从静止释放 B. 步骤ⅱ中导轨的倾斜程度调节不恰当 C. 钩码质量没有远小于小车和遮光条的总质量 【创新点解读】1.采用光电门测量速度；2.长木板两侧挂不同钩码提供合外力。 答案 （1）平衡摩擦力 （2） （3） （4）正比 （5）B 解析 （1）调节导轨倾斜程度，使小车沿导轨向右下滑时通过两个光电门的遮光时间近似相等，说明小车沿导轨向右下滑时通过两个光电门的速度相等，小车做匀速运动，故步骤ⅱ操作的主要目的是平衡摩擦力。 （2） 对整体，由牛顿第二定律，[10+n-(10-n)]=()a,解得a= （3） 小车分别通过1、2两光电门的速度分别为 ， ， 根据匀变速直线运动公式，-=2as， 解得 小车加速度大小a= （4）由a== 可知a—n图像是一条通过原点的直线，则可以验证：质量一定时，物体的加速度与所受合外力成正比。 （5）若步骤ⅲ中小车没有从静止释放，不影响测量的加速度，故不会使a—n图像明显不过原点，A错误； 若步骤ⅱ中导轨的倾斜程度调节不恰当，则平衡摩擦力不足获过大，对整体，由牛顿第二定律，[10+n-(10-n)]+f=()a, 解得a=·n+，导致a—n图像明显不过原点，B正确； 对整体受力分析，由牛顿第二定律，得出加速度表达式，若钩码质量没有远小于小车和遮光条的总质量，对实验没有影响，故不会使a—n图像明显不过原点，D错误。 【针对性训练】 1（6分）（2026甘肃岷县三模）用如图甲所示的装置进行“探究加速度与力的关系”。已知打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz。 (1)下列各示意图所示的力学实验中，与本实验所采用的实验原理相同的是___________ (2)对于该实验，下列说法正确的是______________________ A.要求槽码质量远小于小车质量的目的是使细线上的拉力近似等于槽码重力 B.使细线平行于轨道的主要目的是使小车可以做匀变速运动 C.倾斜轨道的目的是使小车在槽码牵引下能够加速下滑 D.需改变槽码质量打出多条纸带获取数据以减小测量时的偶然误差 (3)某次实验得到如图乙所示的纸带，相邻两计数点之间还有四个点未画出。因某同学不小心将墨汁滴到纸带上，导致B点模糊不清，现测得OA和CD的距离分别为和，可知小车运动的加速度大小为______________________（保留三位有效数字） 答案：(1)B (2)ABD (3)2.40 解析：（1）探究加速度与力的关系，需要控制小车的质量不变，采用的是控制变量法。 A.探究合力与分力的关系，采用了等效替代法，故A不符合题意； B.探究向心力大小与质量、半径、角速度的半径采用了控制变量法，故B符合题意； C.平抛运动采用了等效替代法，故C不符合题意； D.伽利略的理想斜面实验采用了理想实验法，故D不符合题意。 （2）A.为了使细线上的拉力近似等于槽码的重力，应要求槽码的质量远小于小车的质量，故A正确； B.使细线平行于轨道的主要目的是使小车受到的合力等于小车的拉力，使小车可以做匀变速运动，故B正确； C.倾斜轨道的目的是为了平衡摩擦力，故C错误； D.实验时改变槽码的质量打出多条纸带获取数据可以减小测量时的偶然误差，故D正确。 （3）相邻两计数点之间的时间间隔为 则小车运动的加速度大小为 2.（2025广东省广州市从化区期末）“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示。 （1）如图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，打下计数点3时小车速度为_____（保留三位有效数字）。 （2）下列说法正确的是_____（多选） 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1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，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2所示，其读数_____mm，则滑块加速度_____（用题中所给物理量符号表示）。 【答案】（1）0.390 （2）CD （3）10.00 【解析】（1）相邻计数点间的时间间隔T=0.1s打计数点3时的速度 。 （2）平衡摩擦力时满足 ，两边质量消掉，所以改变小车质量时不需要重新平衡摩擦力，选项A错误；电火花计时器需要接220V交流电源，选项B错误；调节滑轮高度，使牵引小车的细线与长木板保持平行，选项C正确；小车应尽量接近打点计时器，并应该先接通电源后释放小车，以充分利用纸带，选项D正确。 （3）图2中遮光条宽度d=10mm+0.05mm×0=10.00mm 经过两光电门时的速度分别为 根据 解得 3（2025·江西南昌模拟）某同学在做探究加速度与力和质量的关系的实验中，设计了如图甲所示的实验装置。 （1）利用游标卡尺测量遮光条的宽度，测量结果如图乙所示，遮光条的宽度d＝　　cm； （2）将气垫导轨放在水平桌面上，将导轨调至水平；将滑块移至图示位置，测出遮光条到光电门的距离s；打开气源，释放滑块，读出遮光条通过光电门的挡光时间t；可得滑块经过光电门时的速度大小v＝　　，滑块运动加速度大小a＝　　（用d、t、s表示）； （3）实验时用拉力传感器直接测得拉力F，则滑块运动加速度a与拉力F的关系图像最符合本实验实际情况的是　　。（选填选项前的字母） 答案 （1）0.540 （2） （3）C 解析：（1）20分度游标卡尺的精确值为0.05 mm，则遮光条的宽度为d＝5 mm＋0.05×8 mm＝5.40 mm＝0.540 cm。 （2）滑块经过光电门时的速度大小v＝ 根据a＝，将v＝，v0＝0，代入可得 a＝。 （3）传感器的读数直接得出了拉力F，滑块在气垫导轨上运动不受摩擦力作用，拉力F就是滑块所受的合外力，没有系统误差，所以图像应该是一条通过原点的倾斜的直线。故选C。 4（2025·河南洛阳一模）某同学利用如图甲所示的实验装置测量小车和智能手机的总质量，智能手机可以利用APP直接测量出手机与小车运动时的加速度。悬挂质量为m的钩码，用智能手机测出小车运动的加速度a，改变钩码的质量m，进行多次测量。作出a与m（g－a）的图像如图乙所示，已知图像中直线的截距为b，斜率为k。不计空气阻力，重力加速度为g。 （1）以下说法正确的是　　； A.钩码的质量应该远小于智能手机和小车的总质量 B.细绳应该始终与长木板平行 C.细绳的拉力等于钩码的重力 （2）根据图像可得，小车和手机的质量为　　； （3）再利用手机APP测出斜面倾角为θ，则小车和智能手机沿木板运动过程中受摩擦力的大小为　　。 答案 （1）B （2） （3） 解析：（1）设小车和手机的总质量为M，斜面倾角为θ，对钩码和小车以及手机组成的系统，由牛顿第二定律有mg＋Mgsin θ－μMgcos θ＝（M＋m）a，整理可得a＝＋，可得本实验的原理为a与m（g－a）成一次函数。因本实验验证牛顿第二定律为对系统采用准确的方法，故不需要近似用钩码重力代替绳的拉力，也就不需要钩码的质量应该远小于智能手机和小车的总质量，故A错误；为了让细绳拉小车的力为恒力，则细绳应该始终与长木板平行，故B正确；本实验研究系统的牛顿第二定律，则绳子的拉力小于钩码的重力，故C错误。故选B。 （2）根据a与m（g－a）成一次函数关系，可知图像斜率的意义为＝k，则根据图像可得小车和手机的总质量为M＝。 （3）根据a与m（g－a）成一次函数关系，可知纵截距的物理意义为b＝ 联立解得智能手机与小车沿木板运动所受摩擦力的大小为Ff＝μMgcos θ＝。 5.学校物理兴趣小组用如图甲所示的阿特伍德机验证牛顿第二定律，并测量当地的重力加速度。绕过定滑轮的轻绳两端分别悬挂质量相等的重物A（由多个相同的小物块叠放组成）和重物B。主要实验步骤如下： ①用天平分别测量一个小物块的质量和B的质量m； ②将A中的小物块取下一个放在B上，接通打点计时器的电源后，由静止释放B，取下纸带，算出加速度大小，并记下放在B上的小物块的质量； ③重复步骤②，获得B上面的小物块的总质量Δm和对应加速度大小a的多组数据。 （1）某次实验打出的纸带如图乙所示，相邻两计数点间还有四个计时点未画出，已知打点计时器所用交流电源的频率为50 Hz，则本次实验中A的加速度大小为　　m/s2（结果保留3位有效数字）。 （2）利用本装置验证牛顿第二定律。若在误差允许的范围内，满足重物A的加速度大小a＝　　（用m、Δm和当地的重力加速度大小g表示），则牛顿第二定律得到验证。 （3）利用本装置测量当地的重力加速度。根据放在B上面的小物块的总质量Δm和对应加速度大小a的多组数据，以Δm为横坐标，a为纵坐标作出a-Δm图像。若图线的斜率为k，则当地的重力加速度大小可表示为g＝　　（用k、m表示）。 答案 （1） 0.810 （2） （3）km 解析：（1）根据题意可知，交流电源的频率为50 Hz，相邻两计数点间还有四个计时点未画出，则相邻计数点间的时间间隔为0.1 s，由逐差法可得A的加速度大小 a＝ m/s2＝0.810 m/s2。 （2）根据牛顿第二定律，对A、B组成的系统有（m＋Δm）g－（m－Δm）g＝2ma 解得a＝。 （3）由（2）的结果变形可得a＝·Δm，则有k＝ 解得g＝km。 6.（2025·山东济南模拟）利用手机内置加速度传感器可实时显示手机加速度的数值。小明通过智能手机探究加速度与合外力的关系，实验装置如图甲所示，已知当地重力加速度为g。 （1）突然剪断细绳，通过手机软件记录竖直方向加速度a随时间变化的图像如图乙所示，剪断细绳瞬间手机的加速度对应图中的　　（选填“A”“B”或“C”）点； （2）剪断细绳瞬间，手机受到的合力大小F等于（　　） A.砝码的重力大小 B.小桶和砝码的重力大小 C.手机的重力大小 D.弹簧对手机的拉力大小 （3）如图丙所示，某同学在处理数据时，以剪断细绳瞬间手机竖直方向上的加速度a为纵坐标，砝码质量m为横坐标，绘制a-m图像，获得一条斜率为k，截距为b的直线，则可推算出手机的质量为　　（选用k、b、g表示）。 答案 （1）A （2）B （3） 解析：（1）前面的数据波动是保持平衡时的轻微扰动，后续的数据波动是因为手机在做（近似）简谐运动，故第一个峰值即为我们要的绳子被剪断时的瞬时加速度，故选“A”点。 （2）剪断细绳瞬间，弹簧的弹力大小不变，手机受到的合力大小F等于小桶和砝码的重力大小，故选B。 （3）绳子剪断前，设弹力为F，小桶质量为m0，手机质量为M，对手机，由平衡条件知F－（m＋m0）g－Mg＝0 绳子剪断后，对手机，由牛顿第二定律有F－Mg＝Ma 综上可得a＝·m＋ 结合图丙的斜率解得手机的质量M＝。 7.（2025·浙江杭州模拟）在探究“物体质量一定时，加速度与力的关系”实验中，小张同学做了如图甲所示的实验改进，在调节桌面水平后，添加了力传感器来测量细线拉力。 （1）实验时，下列说法正确的是　　； A.需要用天平测出沙和沙桶的总质量 B.小车靠近打点计时器，先接通电源再释放小车 C.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 D.为减小误差，实验中一定要保证沙和沙桶的质量远小于小车的质量 （2）实验得到如图乙所示的纸带，已知打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz，相邻两计数点之间还有四个点未画出，已知A、B、C、D各点到O点的距离分别是3.60 cm，9.61 cm，18.01 cm，28.81 cm，由以上数据可知，小车运动的加速度大小是　　m/s2（计算结果保留3位有效数字）； （3）由实验得到小车的加速度a与力传感器示数F的关系如图丙所示，则小车运动过程中所受的阻力Ff＝　　N，小车的质量M＝　　kg。（结果保留2位有效数字） 答案 （1）BC （2） 2.40 （3）2.0 3.0 解析：（1）力传感器测量细线的拉力为F，则小车受到的拉力为2F，即力可以直接得到，不用测量沙桶和沙的质量，也不需要保证沙和沙桶的质量远小于小车的质量，故A、D错误；为打点稳定、充分利用纸带，应先接通电源后释放小车，故B正确；电磁打点计时器由于振针的作用，纸带和复写纸之间阻力相对较大，实验误差比较大，而电火花计时器使用的是火花放电，纸带运动时受到的阻力比较小，实验误差也比较小，故C正确。 （2）相邻两计数点间的时间间隔为T＝5×＝5× s＝0.1 s，根据逐差法，可知小车运动的加速度大小为a＝＝×10－2 m/s2≈2.40 m/s2。 （3）由题图丙可知，开始运动时，拉力最小值为1 N，则小车运动过程中所受的阻力为Ff＝2F＝2.0 N 小车运动过程中，根据牛顿第二定律得2F－Ff＝Ma 整理得a＝F－ a-F图像的斜率为k＝＝ kg－1＝ kg－1 解得小车的质量为M＝3.0 kg。 8 (2024·广东深圳模拟)在探究加速度a与所受合力F的关系时，某实验小组采用图1甲所示的实验装置进行实验探究，控制小车质量M不变，寻找其加速度a与所受合力F的关系。 图1 (1)该实验必须要补偿阻力。在补偿阻力的这步操作中，该同学________(选填“需要”或“不需要”)通过细绳把砂桶挂在小车上。 (2)在实验中，该同学得到的一条如图乙所示的纸带，他每隔4个点取一计数点，在纸带上做好1，2，3，4，5的标记，用毫米刻度尺测量出从起点1到各计数点的距离，在图中已经标出。已知电火花计时器的打点周期为0.02 s，则该小车运动的加速度大小为________m/s2(计算结果保留2位有效数字)。 (3)在数据处理环节，把砂和砂桶的总重力当成小车的合力F，采用图像法处理数据，画出如图丙所示a－F图像，发现图线上端弯曲，并不是直线，出现这一问题的可能原因是______________________________________________________ ____________________________________________________________________。 (4)关于本实验存在的误差，以下说法正确的是________。 A.在用刻度尺测量出从起点到各计数点的距离时，存在偶然误差，可以减小 B.把砂和砂桶的总重力当成小车的合力导致实验中存在系统误差，可以消除 C.实验中用图像法处理数据不仅可以减小系统误差，还能直观的得出a与F的关系 答案　(1)不需要　(2)0.39　 (3)小车质量没有远远大于砂和砂桶的总质量　(4)AB 解析　(1)在补偿阻力这步操作中，不需要通过细绳把砂桶挂在小车上。 (2)相邻的两计数点之间还有4个点未画出，则 T＝0.02×5 s＝0.1 s 根据Δs＝aT2 可得该小车运动的加速度大小为 a＝＝ m/s2≈0.39 m/s2。 (3)图线上端弯曲，其原因可能是小车质量没有远远大于砂和砂桶的总质量。 (4)在题图乙中，每个测量数据均存在偶然误差，通过多次测量的方式可以减小，A正确；因砂和砂桶加速下降，处于失重状态，则细绳的拉力小于砂和砂桶的总重力，即把砂和砂桶的总重力当成小车的合力导致实验中存在系统误差，可以将砂和砂桶以及小车看成一个整体研究，这样可以避免该系统误差，B正确；实验中用图像法处理数据可以减小偶然误差，C错误。 9 某同学利用气垫导轨、光电门和力传感器等器材，做“探究加速度与物体所受合外力关系”的实验，装置如图2甲所示。 (1)实验前先用螺旋测微器测出遮光条的宽度，示数如图乙所示，则遮光条的宽度d＝________ mm。 图2 (2)关于实验，下列说法正确的是________。 A.调整旋钮P、Q，使气垫导轨水平 B.调节定滑轮，使连接滑块的细线与气垫导轨平行 C.每次实验，保证钩码的质量远小于滑块的质量 D.每次实验，将钩码的重力作为滑块受到的合外力 (3)调节好装置，接通气源，从图甲所示位置由静止释放滑块，滑块通过光电门1、2时遮光条遮光时间分别为t1、t2，测出两光电门间距离为s，则滑块运动的加速度大小a＝________(用所测物理量的符号表示)。 (4)改变悬挂钩码的质量，进行多次实验，测出多组滑块运动的加速度a及力传感器的示数F，若作出的图像如图丙所示，则图像不过原点的原因可能是______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________(写出一条即可)。 答案　(1)1.200　(2)AB　(3) (4)气垫导轨不水平，左端偏高(或右端偏低) 解析　(1)螺旋测微器的示数为d＝1 mm＋20.0×0.01 mm＝1.200 mm。 (2)实验中细线的拉力大小等于滑块所受的合外力，所以需要细线与导轨均水平，故A、B正确；由于实验中有力传感器直接测出细线上的拉力，因此不需要满足每次实验钩码的质量远小于滑块的质量，同时也不需要将钩码的重力作为滑块受到的合外力，故C、D错误。 (3)滑块经过两光电门时的速度大小分别为v1＝，v2＝，又有v－v＝2as 解得a＝。 (4)若作出的图像如图丙所示，说明气垫导轨不水平，左端偏高(或右端偏低)。 10 图甲为“探究加速度与物体所受合外力关系”的实验装置，实验中所用小车的质量为M，重物的质量为m，实验时改变重物的质量，记下测力计对应的读数F。 (1)实验过程中，__________(填“需要”或“不需要”)满足M≫m。 (2)实验过程中得到如图乙所示的纸带，已知所用交流电的频率为50 Hz。其中A、B、C、D、E为五个计数点，相邻两个计数点之间还有4个点没有标出，根据纸带提供的数据，可求出小车加速度的大小为________m/s2(计算结果保留3位有效数字)。 (3)当重物质量合适时，小车做匀速运动，此时测力计的读数为F0。更换重物，用a表示小车的加速度，F表示弹簧测力计的示数，下列描绘的a－F关系图像合理的为________。 答案　(1)不需要　(2)0.638　(3)D 解析　(1)实验中，细线对动滑轮和小车的作用力通过弹簧测力计测量，不需要满足M≫m。 (2)相邻计数点间的时间间隔为 T＝5× s＝0.1 s 根据逐差法可得小车的加速度为 a＝＝×10－2 m/s2＝0.638 m/s2。 (3)小车匀速运动时有2F0＝f 当更换重物后，由牛顿第二定律有2F－f＝Ma 解得a＝F－ 可知上式为一次函数，图像为一条倾斜直线，与横轴交于一点，故D正确。 1 学科网（北京）股份有限公司 $