第12讲 实验四 探究加速度与物体受力、物体质量的关系（复习讲义）（广东专用）2027年高考物理一轮复习讲练测

该高中物理高考复习资料聚焦“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验，整合教材原型（打点计时器、气垫导轨）与创新拓展（传感器、智能手机）实验，按考情分析、知识框架、考点精讲、真题溯源逻辑架构，通过考点梳理、方法指导、真题训练，帮助学生系统掌握实验原理、误差分析与创新应用，突破实验设计难点。 资料以科学探究和科学思维为导向，如原型实验中通过误差分析培养严谨态度，创新实验结合现代器材设计跨学科情境。“考向破译”通过例题与变式训练引导迁移，分层练习配合即时反馈，助力教师把控复习节奏，提升学生实验设计与问题解决能力。

函学科网·上好课 www.zxxk.com 上好每一堂课 第12讲实验四 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 考点一教材原型实验、 考向1教材原型实验 例1【答案】(1)BD(2)匀速直线(3)远小于(4)0.44（⑤）小车(6)AC(T)C d211 【变式训练1变载体】【答案】)1.200②)A8(3)2s77 (4)气垫导轨不水平，左端偏高（或右端偏低） 新情境☒【变式训练2】【答案】(1)B(2)2.86(3)远小于小 考点二创新拓展实验《 考向一创新拓展实验【重】 例1【答案】 (1)0.261.3 @2k kb 【变式训练1·变载体】【答案】(1)D(2)不需要(3)0.20(4)平衡摩擦力过度1.0(5)AB 【变式训练2】 【答案】(3)mg(4)0.97直正比(6)A 真题溯源考向感知 1/2 函学科网·上好课 www.zxxk.com 上好每一堂课 1.【答案】()B②B③)远大于系统误差c(④X,4 10T A 2.【答案】平衡摩擦力2.86 3.【答案】(1)一端垫高(2)AC(3)乙 5.【答案】(1)1.00(2)0.41(3)增大(4)kg1 6.【答案】(1)控制变量法（②）平行(3)需要撤除细绳连接的力传感器和重物，将木板左端用垫块垫 起适当高度，使小车能沿木板匀速下滑(4)1： 7.【答案】(1)c(2)①失重②d 2gkL 8.【答案】 0)照② 9.【答案】(1)0.19(2)甲甲和乙 10.【答案】(1)AC(2)甲ma=m2 (3)不影响 11.【答案】(1)AD(2)B(3)偏大(4)C 12.【答案】①A②)A③)C④①B② 2/2 第12讲 实验四　探究加速度与物体受力、物体质量的关系 内容导航 01 命题透视·考情前瞻 对标素养，研判高考命题趋势 02 思维建模·脉络梳理 搭建知识框架，构建系统思维 03 考点精讲·靶向突破 拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 教材原型实验 知识点1 教材原型实验 考向1 教材原型实验 重 考点二 创新拓展实验 知识点1 创新拓展实验 考向1 创新拓展实验 重 04 真题溯源·考向感知 溯源真题逻辑，感知高考考向 命题透视·考情前瞻 ——对标素养，研判高考命题趋势 核心考点 2026年 2025年 2024年 教材原型实验 —— √ 创新拓展实验 —— —— 考情分析 题型与考向： 1.核心素养导向 注重对物理观念、科学思维、科学探究及社会责任的考查。例如,可能会通过实际生活中的运动场景,考查学生运用牛顿运动定律分析问题的能力,体现科学思维和物理观念的融合。 2.科技热点结合 可能融入中国科技成就或广东本地产业作为题目背景。比如,以新能源汽车的加速、制动过程为背景,考查运动和力的关系。 3.跨学科融合 可能出现物理与工程技术、数学建模、信息技术的交叉问题。 情境与立意： 题目可能会创设复杂的物理情境,如多物体、多过程的运动问题,需要学生具备较强的分析和综合能力。例如,多个物体相互连接或碰撞的过程中,运动和力的关系较为复杂,学生需要准确分析每个物体的受力情况和运动状态。 复习目标 1.理解实验的原理，明确实验过程并能进行数据处理。 2.了解实验的注意事项，会对实验进行误差分析。 3.能理解创新实验的原理，并能运用相应的公式、函数处理数据。 思维建模·脉络梳理 ——搭建知识框架，构建系统思维 考点精讲·靶向突破 ——拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 教材原型实验 知识点1 教材原型实验 知●识●解●构 方案一　用气垫导轨探究加速度与力、质量之间的关系 原理装置图 操作要求 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.使小桶与橡皮泥的质量远小于滑块与砝码的质量。 1.探究加速度与力的定量关系:保持滑块质量不变，通过增减橡皮泥的质量来改变拉力F的大小。 2.探究加速度与质量的定量关系:保持橡皮泥及小桶的质量不变，即滑块所受拉力不变，通过在滑块上增加或减少砝码来改变滑块的质量。 方案二　用打点计时器探究加速度与力、质量之间的关系 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，无需重新平衡摩擦力。 3.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:平衡摩擦力时，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 1.利用Δs=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，为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线，就能判定a与M成反比。 四、误差分析 类型 产生原因 减小方法 偶然 误差 质量测量不准,遮光条宽度和光电门间距测量不准 多次测量求平均值 滑块所受拉力测量不准 使细绳和气垫导轨平行 作图不准 使尽可能多的点落在直线上或均匀分布在直线两侧,误差较大的点舍去 系统 误差 小桶和橡皮泥受到的重力代替滑块所受的拉力 小桶和橡皮泥的总质量远小于滑块(包含遮光条和砝码)的质量 五、注意事项 1.实验条件:实验中滑块(含遮光条和砝码)的质量远大于小桶及橡皮泥的总质量。只有如此,小桶及橡皮泥受到的重力才可作为滑块受到的拉力。 2.作图像:作图时两坐标轴标度比例要适当,各量须采用国际单位,这样作图线时,坐标点间距不至于过密,误差会小些。要通过尽可能多的点作图线,不在图线上的点应尽可能均匀分布在图线两侧,偏离图线较远的点应舍去。 考●向●破●译 考向1 教材原型实验 例1(2025·广东深圳市模拟)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　　　　(选填正确选项的字母)。  A.秒表 B.天平(含砝码) C.弹簧测力计 D.刻度尺 (2)实验前平衡摩擦力的做法是：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　　　　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　　　　小车的总质量。(选填“远大于”“远小于”或“近似等于”)  (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=　　 m/s。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。  (5)为探究加速度和力的关系，要保证　　　　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。  (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　　　　。  A.不通过坐标原点可能是因为平衡摩擦力不足 B.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 (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，且已正确平衡摩擦力，由实验数据作出a-图线，则图线应如图中的　　　　　所示(选填正确选项的字母)。  【答案】　(1)BD　(2)匀速直线　(3)远小于　(4)0.44　(5)小车　(6)AC　(7)C 【解析】　(1)利用天平测量质量，利用打点计时器可以计时，打出的纸带需测量长度求加速度，所以需要天平和刻度尺，A、C错误，B、D正确。 (2)平衡摩擦力时应使小车拖动纸带在木板上做匀速直线运动。 (3)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)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)探究加速度与力的关系时，需要保持小车的总质量不变。 (6)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，所以是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，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， 由于平衡了摩擦力，所以图像过原点，且分别对小车和沙桶及沙受力分析，由牛顿第二定律可得mg-T=ma，T=Ma，联立解得 mg=(M+m)a，整理得a=，因为保证了沙和沙桶的质量不变，所以由实验数据作出a-图线，不会发生弯曲，故选C。 【变式训练1·变载体】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力关系”的实验，装置如图甲所示。 (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。  (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可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-=2as 解得a=。 (4)若作出的图像如题图丙所示，说明气垫导轨不水平，左端偏高(或右端偏低)。 ▶新情境◀【变式训练2】(2025·广东东莞月考)图甲是“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验装置示意图。 (1)有关本实验方案的操作和判断，下列说法正确的是　　　　。  A.本实验方案中需要用到刻度尺、天平及秒表 B.长木板右侧适当垫高是为了平衡小车受到的阻力 C.在探究小车加速度与小车的总质量M关系时，可以改变小车内钩码数量，重复实验，测定多组相关数据，再通过作出a-M的图像，得到a与M的反比关系 D.平衡摩擦力时，需要在砝码盘内放上适量的砝码，先打开电源，后释放小车，观察纸带上打出的点迹是否均匀 (2)图乙是实验得到纸带的一部分，每相邻两计数点间有四个点未画出。相邻计数点的间距已在图中给出。打点计时器电源频率为50 Hz，则小车的加速度大小为　　　　m/s2(结果保留3位有效数字)。  (3)实验得到的理想a-F图像应是一条过原点的直线，但由于实验误差影响，常出现如图丙所示的①、②、③三种情况。其中图线①的产生原因是不满足“钩码的总质量　　　　(选填“远小于”或“远大于”)小车质量”的条件；图线③的产生原因是平衡摩擦力时长木板的倾角过　　　　(选填“小”或“大”)。  【答案】　(1)B　(2)2.86　(3)远小于　小 【解析】　(1)本实验方案中需要用到刻度尺测量位移；需要天平测出小车质量，因打点计时器本身就具有计时功能，故不需要秒表，故A错误；为保证小车所受的合力为绳子的拉力，故长木板右侧适当垫高是为了平衡小车受到的阻力，故B正确；探究小车加速度与小车的总质量M关系时，可以改变小车内钩码数量，重复实验，测定多组相关数据，再通过作出a-的图像，得到a与M的反比关系，故C错误；平衡摩擦力时，不需要在砝码盘内放上适量的砝码，且不挂上绳子，先打开电源，后释放小车，观察纸带上打出的点迹是否均匀，故D错误。 (2)由题知，电源的频率为f=50 Hz，每相邻两计数点间有四个点未画出，故相邻计数点间的时间为 t=5T==0.1 s，根据逐差法，可得a= m/s2 =2.86 m/s2。 (3)由题图丙知，图线①向下偏曲，则产生原因是不满足“钩码的总质量远小于小车质量”的条件；图线③，F需要加到一定值时才有加速度，说明平衡摩擦力不足，则产生原因是平衡摩擦力时长木板的倾角过小。 考点二 创新拓展实验 知识点1 创新拓展实验 知●识●解●构 创新角度 实验举例 实验器材创新 位移传感器，速度传感器，拉力传感器，气垫导轨，光电门 实验原理创新 挂上托盘和砝码，改变木板的倾角，使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑，取下托盘和砝码，测出其总质量为m，让小车沿木板下滑，可知小车所受合力为mg。改变砝码质量，多次重复实验探究加速度与物体受力关系。 实验目的创新 (1)先求出物块的加速度a； (2)结合牛顿第二定律，由mg-μMg=(M+m)a得出物块与水平桌面间的动摩擦因数。 考●向●破●译 考向一 创新拓展实验 【重】 例1(2025·广东广州华南师范大学附属中学综合测试)小王同学想利用图甲所示的装置测量一些物理量，他进行了如下的实验操作: ①将矿泉水瓶P和物块Q，分别与跨过滑轮(滑轮的质量可忽略不计)的轻绳连接，滑轮通过弹簧测力计竖直悬挂； ②将纸带上端粘在P的下面，下端穿过打点计时器(图中未画出)，P中装适量水，接通电源，释放P后，P向上运动，读出测力计的示数F，打出点迹清晰的纸带如图乙所示； ③逐渐往P中加适量水，重复实验(P始终向上运动)，获得多组实验数据。 (1)在图乙所示的纸带上，相邻两个计数点间还有四个点未画出，已知打点计时器的频率为50 Hz，则打点计时器打出C点时，Q的速度大小为　　　　m/s，Q的加速度大小为　　　　 m/s2(结果均保留2位有效数字)。  (2)根据实验数据，作出Q的加速度a随测力计示数F变化的图像如图丙所示，若图线的斜率的绝对值为k，图线在F轴上的截距为b，不计滑轮的摩擦，则Q的质量为　　　　，当地的重力加速度为　　　　。  【答案】　(1)0.26　1.3　(2)　kb 【解析】　(1)相邻两个计数点间还有四个点未画出，则相邻两个计数点的时间间隔为T=5×0.02 s=0.1 s，根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该过程的平均速度，则打点计时器打出C点时，Q的速度大小为v== m/s≈0.26 m/s，根据逐差法可得Q的加速度大小为a== m/s2 ≈1.3 m/s2。 (2)设Q的质量为m，以Q为研究对象，根据牛顿第二定律可得mg-=ma，可得a=-·F+g， 由a-F图像可得k=，0=-·b+g， 可得m=，g=kb。 【变式训练1·变载体】(2025·广东深圳市检测)学校某物理实验小组用如图甲所示的实验装置来验证“当物体的质量一定时，加速度与所受合外力成正比”的实验。 (1)实验时，下列操作中正确的是　　　　　。  A.用天平测出沙和沙桶的质量 B.小车靠近打点计时器，先释放小车，再接通电源 C.平衡摩擦力时，将无滑轮端适当垫高，并在小车前端连接轻绳且悬挂沙桶 D.平衡摩擦力时，将无滑轮端适当垫高，并在小车后端连纸带且穿过打点计时器，但前端不需要连接轻绳、悬挂沙桶 (2)在实验过程中，向沙桶内加沙时，　　　　(填“需要”或“不需要”)保证沙和沙桶的总质量m远小于小车的总质量M；  (3)如图乙是实验中选择的一条合适的纸带(纸带上相邻的两个计数点之间还有4个点没有画出)，已知打点计时器的打点频率为50 Hz，该小车的加速度a=　　　　 m/s2(结果保留两位有效数字)。  (4)若保持小车质量不变，改变沙桶中沙的质量，记录多组拉力传感器示数F和对应纸带求出加速度a的数值，根据这些数据，绘制出如图丙的图像，分析此图像不过原点的原因可能是　　　　　，实验小组仔细分析图像，得出了实验所用小车的质量为　　　　　　 kg(结果保留两位有效数字)。  (5)为进行更精确的实验，对上述装置进行改进，实验装置如图丁。在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电门，滑块上固定一遮光片，光电门可以记录下遮光片通过光电门A、B时所用的时间Δt1和Δt2，以及两次开始遮光的时间间隔Δt，用此装置得到的数据绘制图像，探究加速度与力的关系，已经满足滑块和遮光片总质量远大于钩码质量，除了上述已测得的物理量，还需要测量或记录的数据有　　　　。  A.遮光片的宽度d B.钩码的质量m C.滑块和遮光片的总质量M D.滑块的初始位置到光电门A的距离L1 【答案】　(1)D　(2)不需要　(3)0.20　(4)平衡摩擦力过度　1.0　(5)AB 【解析】　(1)因有拉力传感器，则不需要用天平测出沙和沙桶的质量，故A错误；小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，故B错误；平衡摩擦力时，将无滑轮端适当垫高，并在小车后端连纸带且穿过打点计时器，但前端不需要连接轻绳、悬挂沙桶，故C错误，D正确。 (2)因有拉力传感器可测出拉力，则在实验过程中，向沙桶内加沙时，不需要保证沙和沙桶的总质量m远小于小车的总质量M。 (3)纸带上相邻的两个计数点之间还有4个点没有画出，则T=0.1 s，该小车的加速度a== m/s2=0.20 m/s2。 (4)由题图丙可知，当拉力为零时小车就已经有了加速度，可知原因是木板抬得过高，平衡摩擦力过度；由2F=Ma，可得a=F，则= kg-1=2 kg-1，解得M=1.0 kg。 (5)滑块经过光电门A、B的速度分别为v1=，v2=，所以滑块运动的加速度为 a==，滑块所受合力为绳的拉力， 当钩码的质量远小于滑块和遮光片总质量时，绳的拉力近似等于钩码的重力，即F=mg=Ma，所以还需要测量或记录的数据为遮光片宽度、钩码的质量。故选A、B。 【变式训练2】某软件能够调用手机内置的加速度传感器,实时显示手机加速度的数值。某同学通过安装有该软件的智能手机(其坐标轴如图甲所示)探究加速度与力、质量的关系,实验装置原理图如图乙所示。已知当地重力加速度为g。 (1)分别称量出小桶的质量m0和手机的质量M0。 (2)开始时,整个实验装置处于静止状态,小桶里没有装砝码。 (3)用手突然向上托起小桶,使得细绳松弛,此瞬间手机受到的合力为　　　　　(用题中所给物理量表示)。  (4)往小桶中增加砝码,重复步骤(3),测得实验数据如表所示。 实验 次数 小桶和砝码的质量 m/kg 手机加速度 a/(m·s-2) 1 0.024 5 2 0.044 5 1.76 3 0.064 5 2.58 4 0.084 5 3.39 5 0.104 5 4.20 6 0.124 5 4.98 图丙软件截图对应实验次数“1”,可知上表中空白处的数据为　　　　 m/s2。在图丁中描出第一组数据的点并通过这些点作　　　　线,可以得到结论:物体质量不变时,其加速度a与受到的合力F成　　　　。  (5)保持小桶和砝码的质量不变,用双面胶把不同数量的配重片贴在手机背面,重复步骤(3),测得实验数据并作出a图像,得出结论:当合力一定时,物体的加速度与其质量成反比。 (6)从图丙软件截图可以看出,即使整个实验装置处于静止状态,手机依然显示有加速度扰动,说明托起小桶瞬间也会存在该扰动,为了减少由此造成的相对误差,下列做法可行的是　　　　。  A.使用质量更大的砝码组 B.将弹簧更换为不可伸长的细线 C.将弹簧更换为劲度系数更小的弹簧 D.让小桶和砝码的质量远远小于手机的质量 【答案】 (3)m0g　(4)0.97　直　正比　(6)A 【解析】 (3)开始时,小桶、手机组成的系统处于平衡状态,则弹簧的弹力F弹=(M0+m0)g,将小桶突然托起瞬间,弹簧的弹力不变,此时手机受到的合力F1=F弹-M0g=m0g。 (4)根据题图丙可读得手机的加速度大小约为0.97 m/s2,因此表中空白处的数据应为0.97。将第一组数据点描出,结合其他点作直线,要求尽可能多的点迹落在图线上,不能落在图线上的点迹应均匀分布在图线的两侧,明显偏离的点迹应直接舍去,描点作图如图所示。 根据图像可知,当手机的质量一定时,其加速度与所受合力成正比。 (6)使用质量更大的砝码组,小桶托起瞬间,手机所受合力更大,对应的加速度更大,其扰动相对减小,故A正确;将弹簧更换为不可伸长的细线,手机自身总是能达到平衡状态,因此该方法不可行,故B错误;弹簧劲度系数越小,弹簧越容易发生形变,则扰动越大,该方法不可行,故C错误;让小桶和砝码的质量远远小于手机的质量,并不能减小其扰动,甚至会增加其扰动,且当托起小桶和砝码时,手机加速度过小,对实验数据的处理将变得更困难,该扰动影响较大,故D错误。 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1.(2024·浙江1月选考)如图甲所示是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置。 (1)该实验中同时研究三个物理量间关系是很困难的，因此我们采用的研究方法是　　　　。  A.放大法　　B.控制变量法　　C.补偿法 (2)该实验过程中操作正确的是　　　　。  A.补偿阻力时小车未连接纸带 B.先接通打点计时器电源，后释放小车 C.调节滑轮高度使细绳与水平桌面平行 (3)在小车质量　　　　(选填“远大于”或“远小于”)槽码质量时，可以认为细绳拉力近似等于槽码的重力。上述做法引起的误差为　　　　(选填“偶然误差”或“系统误差”)。为减小此误差，下列可行的方案是　　　　。  A.用气垫导轨代替普通导轨，滑块代替小车 B.在小车上加装遮光条，用光电计时系统代替打点计时器 C.在小车与细绳之间加装力传感器，测出小车所受拉力大小 (4)经正确操作后获得一条如图乙所示的纸带，建立以计数点0为坐标原点的x轴，各计数点的位置坐标分别为0、x1、…、x6。已知打点计时器的打点周期为T，则打计数点5时小车速度的表达式v=　　　　；小车加速度的表达式是　　　　　　　　。  A.a= B.a= C.a= 【答案】　(1)B　(2)B　(3)远大于　系统误差　C　(4)　A 【解析】　(1)该实验中同时研究三个物理量间关系是很困难的，因此我们可以控制其中一个物理量不变，研究另外两个物理量之间的关系，即采用了控制变量法，故B正确。 (2)补偿阻力时小车需要连接纸带，通过纸带上的点间距判断小车是否在长木板上做匀速直线运动，故A错误；由于小车速度较快，且运动距离有限，打出的纸带长度也有限，为了能在纸带上尽可能多地获取计数点，实验时应先接通打点计时器电源，后释放小车，故B正确；为使小车所受拉力与速度同向，应调节滑轮高度使细绳与长木板平行，故C错误。 (3)设小车质量为M，槽码质量为m。根据牛顿第二定律分别对小车和槽码有F=Ma，mg-F=ma，联立解得F=，由上式可知在小车质量远大于槽码质量时，可以认为细绳拉力近似等于槽码的重力；上述做法引起的误差是由于实验方法或原理不完善造成的，属于系统误差；该误差是将细绳拉力用槽码重力近似替代造成的，不是由于车与木板间存在阻力(实验中已经补偿了阻力)或是速度测量精度低造成的，为减小此误差，可在小车与细绳之间加装力传感器，测出小车所受拉力大小，故C正确。 (4)相邻两计数点间的时间间隔为t=5T，打计数点5时小车速度的表达式为v==；根据逐差法可得小车加速度的表达式是a==，故A正确。 2.(2024·广东卷)下列是《普通高中物理课程标准》中列出的三个必做实验的部分步骤，请完成实验操作和计算。 图甲是“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验装置示意图。图中木板右端垫高的目的是　　　　　　　。图乙是实验得到纸带的一部分，每相邻两计数点间有四个点未画出。相邻计数点的间距已在图中给出。打点计时器电源频率为50 Hz，则小车的加速度大小为　　　　　 m/s2(结果保留3位有效数字)。  【答案】　平衡摩擦力　2.86 【解析】　木板右端垫高的目的是平衡摩擦力； 小车的加速度大小a= m/s2 ≈2.86 m/s2。 3.(2025·陕晋青宁卷)如图甲为探究加速度与力、质量关系的部分实验装置。 (1)实验中应将木板　　　　　(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图像如图乙所示，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　　　　　　　(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 A.a-图像 B.a-m2图像 C.am-m图像 D.a2-m图像 (3)(2分)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。  【答案】　(1)一端垫高　(2)AC　(3)乙 【解析】　(1)实验需平衡小车受到的阻力，应将木板一端垫高，使小车在无拉力时能匀速运动。 (2)作出a-图像，若a∝，即a-图像为过原点的倾斜直线，则可判断a与m成反比，故A正确； 作出a-m2图像，无法体现a与m是否成反比关系，故B错误； 作出am-m图像，若a与m是成反比关系，有am为定值，则am-m图像是一条平行于横轴的直线，可判断a与m成反比，故C正确； 作出a2-m图像，无法体现a与m是否成反比关系，故D错误。 (3)甲同学的方法中，研究对象为小车，a=，槽码依次放在槽码盘上，小车质量m不变，拉力FT=Mg，在M≪m时，FT≈Mg(M为槽码总质量)，但随着M增大，不满足M≪m条件时，拉力FT与Mg偏差增大，a-FT图像发生弯曲误差变大；乙同学的方法中，研究对象为小车和槽码(包括槽码盘)整体，将小车上的槽码移到槽码盘上，总质量m+M不变(m为小车质量，M为槽码质量)，加速度a=，将槽码重力Mg作为拉力FT；a与FT成正比关系，a-FT图像为直线，系统误差更小，故乙同学方法更好。 5.(2025·山东卷)某小组采用如图甲所示的装置验证牛顿第二定律，部分实验步骤如下： (1)(2分)将两光电门安装在长直轨道上，选择宽度为d的遮光片固定在小车上，调整轨道倾角，用跨过定滑轮的细线将小车与托盘及砝码相连。选用d=　　　　　 cm(填“5.00”或“1.00”)的遮光片，可以较准确地测量遮光片运动到光电门时小车的瞬时速度。  (2)(2分)将小车自轨道右端由静止释放，从数字毫秒计分别读取遮光片经过光电门1、光电门2时的速度v1=0.40 m/s、v2=0.81 m/s，以及从遮光片开始遮住光电门1到开始遮住光电门2的时间t=1.00 s，计算小车的加速度a=　　　　　 m/s2(结果保留2位有效数字)。  (3)(2分)将托盘及砝码的重力视为小车受到的合力F，改变砝码质量，重复上述步骤，根据数据拟合出a-F图像，如图乙所示。若要得到一条过原点的直线，实验中应　　　　　(填“增大”或“减小”)轨道的倾角。  (4)(2分)图乙中直线斜率的单位为　　　　　(填“ kg”或“kg-1”)。  【答案】　(1)1.00　(2)0.41　(3)增大　(4)kg-1 【解析】　(1)实验用遮光片通过光电门的平均速度代替瞬时速度，遮光片宽度越小，代替时的误差越小，故为较准确地测量遮光片运动到光电门时小车的瞬时速度，选择宽度较小的d=1.00 cm的遮光片； (2)根据加速度的定义式可得a==0.41 m/s2 (3)根据题图乙可知当有一定大小的外力F时小车的加速度仍为零，可知平衡摩擦力不足，若要得到一条过原点的直线，需要平衡摩擦力，故实验中应增大轨道的倾角； (4)题图乙中直线斜率为k=，根据F=ma可知直线斜率的单位为kg-1。 6.(2025·广西卷)在用如图甲的装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验中： (1)(2分)探究小车加速度与小车所受拉力的关系时，需保持小车(含加速度传感器，下同)质量不变，这种实验方法是　　　　　。  (2)(2分)实验时，调节定滑轮高度，使连接小车的细绳与轨道平面保持　　　　　。  (3)(3分)由该装置分别探究M、N两车加速度a和所受拉力F的关系，获得a-F图像如图乙，通过图乙分析实验是否需要补偿阻力(即平衡阻力)。如果需要，说明如何操作；如果不需要，说明理由：　　　　。 (4)(3分)悬挂重物让M、N两车从静止释放经过相同位移的时间比为n，两车均未到达轨道末端，则两车加速度之比aM∶aN=　　　　　　。  【答案】　(1)控制变量法　(2)平行　(3)需要　撤除细绳连接的力传感器和重物，将木板左端用垫块垫起适当高度，使小车能沿木板匀速下滑　(4)1∶n2 【解析】　(1)在探究小车加速度与小车所受拉力的关系时，需保持小车(含加速度传感器)质量不变，这种实验方法是控制变量法。 (2)实验时，为使小车运动方向受到细绳的拉力等于力传感器的示数，要调节定滑轮高度，使连接小车的细绳与轨道平面保持平行，保证细绳对小车的拉力方向与小车运动方向一致，减小实验误差。 (3)由题图乙可知，当拉力F为某一值时才产生加速度，说明小车受到摩擦力，需要补偿阻力。操作方法：撤除细绳连接的力传感器和重物，将木板左端用垫块垫起适当高度，使小车能沿木板匀速下滑。 (4)两车均从静止释放，都做初速度为零的匀加速直线运动，根据匀变速直线运动的位移公式x=at2，可知a=，因为tM∶tN=n∶1，联立解得aM∶aN=∶=1∶n2。 7.(2025·安徽卷)某实验小组通过实验探究加速度与力、质量的关系。 (1)利用图甲装置进行实验,要平衡小车受到的阻力。平衡阻力的方法是:调整轨道的倾斜度,使小车　　　　。(选填正确答案标号)  a.能在轨道上保持静止 b.受牵引时,能拖动纸带沿轨道做匀速运动 c.不受牵引时,能拖动纸带沿轨道做匀速运动 (2)利用图乙装置进行实验,箱体的水平底板上安装有力传感器和加速度传感器,将物体置于力传感器上,箱体沿竖直方向运动。利用传感器测得物体受到的支持力FN和物体的加速度a,并将数据实时传送到计算机。 ①图丙是根据某次实验采集的数据生成的FN和a随时间t变化的散点图,以竖直向上为正方向。t=4 s时,物体处于　　　　(选填“超重”或“失重”)状态;以FN为横轴、a为纵轴,根据实验数据拟合得到的a-FN图像为图丁中的图线a。  ②若将物体质量增大一倍,重新进行实验,其a-FN图像为图丁中的图线　　　　(选填“b”“c”或“d”)。  【答案】 (1)c　(2)①失重　②d 【解析】 (1)平衡阻力的方法是调整轨道的倾斜度,使小车不受牵引时,能拖动纸带沿轨道做匀速运动。故c正确。 (2)①根据题图丙可知,t=4 s时,加速度方向竖直向下,故处于失重状态。 ②对物体根据牛顿第二定律有FN-mg=ma,整理得a=·FN-g,可知图像的斜率为,故将物体质量增大一倍,图像斜率变小,纵轴截距不变,其aFN图像为题图丁中的图线d。 8.(2025·广东茂名市六校联考)某实验小组的同学利用如图所示的实验装置探究小车匀加速运动速度和位移的关系并测量小车(含遮光条)的质量M。以下是该实验的主要步骤： ①用刻度尺测量出遮光条的宽度d； ②挂上托盘和砝码，改变木板的倾角，使小车(含遮光条)沿木板匀速下滑； ③取下托盘和砝码，测出其总质量为m，让小车从起点由静止出发沿木板下滑通过光电门并通过计算机记录了挡光时间Δt； ④改变砝码质量和木板倾角，重复步骤②③，每次释放小车位置相同且光电门在木板上位置不变，用刻度尺测出小车在起点时遮光条的中点到光电门的距离L，已知重力加速度为g。 根据实验步骤回答以下问题：(结果均用m、k、g、d、L表示) (1)(3分)根据步骤③可知，小车受到的合外力为　　　　　。  (2)(3分)某小组成员通过实验记录的数据作出m-图像，如图所示，若已知该图像斜率为k，则小车的质量M=　　　　　。 【答案】　(1)mg　(2) 【解析】　(1)由题意可得，取下托盘和砝码后，小车在斜面上做匀加速直线运动，小车受到的合外力为F=mg (2)由牛顿第二定律和速度位移公式可得 ()2=2L，可得m= 可知k=，则M=。 9.做“探究加速度与力、质量的关系”实验时,图甲是教材中的实验方案;图乙是拓展方案,其实验操作步骤如下: (ⅰ)挂上托盘和砝码,改变木板的倾角,使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑; (ⅱ)取下托盘和砝码,测出其总质量为m,让小车沿木板下滑,测出加速度a; (ⅲ)改变砝码质量和木板倾角,多次测量,通过作图可得到a-F的关系。 (1)实验获得如图丙所示的纸带,计数点a、b、c、d、e、f间均有四个点未画出,则在打d点时小车的速度大小vd=　　　　m/s(结果保留两位有效数字)。  丙 (2)需要满条件M≫m的方案是　　　　(选填“甲”“乙”或“甲和乙”);在作a-F图像时,把mg作为F值的是　　　　(选填“甲”“乙”或“甲和乙”)。  【答案】 (1)0.19　(2)甲　甲和乙 【解析】 (1)相邻两个计数点之间的时间间隔T=5×0.02 s=0.10 s,根据做匀变速直线运动的质点在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度,可得打d点时小车的速度大小vd== m/s=0.19 m/s。 (2)在图甲中把托盘和砝码的重力视作小车受到的拉力,需要满足条件M≫m;在图乙中挂上托盘和砝码,使小车匀速向下运动,受力平衡。去掉托盘和砝码,小车所受的合力F等于托盘和砝码的重力mg,所以需要满足条件M≫m的方案是甲。在作a-F图像时,把mg作为F值的是甲和乙。 10.在学习了牛顿第二定律后,某同学设计了“验证加速度与质量关系”的实验装置,原理如图1所示。实验操作步骤如下: a.根据原理图组装并调试好仪器; b.在两小车上放置不同数量的钩码,用天平分别测出甲、乙两车及其钩码的质量,记录为 m1、m2; c.在动滑轮下方挂上适当数量的钩码,接通甲、乙打点计时器,同时释放甲、乙两小车,分别打出甲、乙两条纸带,如图2所示。 d.根据甲、乙两小车的总质量及对应纸带数据来验证加速度与质量的关系。 (1)下列有关本实验的操作,有必要的是　　　　(多选)。  A.连接小车的细绳与桌面要平行 B.平衡两小车和桌面间阻力时,需要在动滑轮下方挂上适当的钩码,并保证两小车均做匀速 运动 C.本实验不需要测出动滑轮和钩码的总质量 D.要求动滑轮及所挂钩码的总质量远小于任一小车的质量 (2)测量得到相邻计数点间的距离如图2所示(单位:cm,相邻两计数点间有4个点未画出),由此可以判断出小车　　　　(选填“甲”或“乙”)的加速度较大。求出甲、乙两车加速度a1、a2,若在误差允许范围内满足　　　　　　　(用a1、a2、m1、m2表示),则可验证加速度与质量的关系。  (3)实验操作时如果没有同时释放甲、乙两小车,其他操作正确且打出的纸带清晰,则是否影响本实验的验证?　　　　(选填“影响”或“不影响”)。  【答案】 (1)AC　(2)甲　m1a1=m2a2 (3)不影响 【解析】 (1)连接小车的细绳与桌面要平行,保证绳子拉力沿桌面方向,故A正确;平衡两小车和桌面间阻力时,不需要在动滑轮下方挂钩码,故B错误;根据实验原理可知只要保证两小车所受合力相等就可以达到实验目的,所以不需要测出动滑轮和钩码的质量,也不需要满足动滑轮及所挂钩码的总质量必须远小于两个小车的质量这个要求,故C正确,D错误。 (2)根据匀变速直线运动相邻相同时间内的位移差Δx=aT2,同时甲纸带上点迹之间的位移差更大,所以甲的加速度更大;根据牛顿第二定律可知,若满足m1a1=m2a2,则可验证加速度与质量的关系。 (3)根据上述分析可知即使没有同时释放小车,也不影响实验结果。 11.如图甲所示是高中物理常用的实验装置。 (1)利用该装置能完成的实验有　　　　(多选)。  A.探究小车速度随时间变化的规律 B.探究弹簧弹力与形变量的关系 C.探究两个互成角度的力的合成 D.探究加速度与力、质量的关系 (2)下列说法正确的是　　　　。  A.该实验中的电源可以用干电池来代替 B.每次改变小车的质量时,不需要重新平衡阻力 C.在做实验时应先释放小车,再接通打点计时器的电源 D.在探究加速度a与质量m的关系时,为了直观判断二者间的关系,应作出a-m的图像 (3)如果在实验中,交流电源的实际频率为49 Hz,该同学不知道,还是按照50 Hz计算,则求得的加速度的值　　　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。  (4)以小车的加速度a为纵坐标、钩码的重力F为横坐标作出的a-F图像理想状态下应是一条过原点的直线,但由于实验误差影响,常出现如图乙所示的三种情况。关于这三种情况下列说法正确的是　　　　。  A.图线①交于纵轴的原因是钩码挂的个数太多 B.图线②右端弯曲的原因是钩码挂的个数太少 C.图线③交于横轴的原因可能是未平衡小车受到的阻力 【答案】 (1)AD　(2)B　(3)偏大　(4)C 【解析】 (1)通过打点计时器可以确定物体运动的速度大小,也可以确定物体运动的加速度大小,所以该实验装置可以探究小车速度随时间变化的规律和探究加速度与力、质量的关系。故选A、D。 (2)打点计时器需要交流电源才能正常工作,所以该实验中的电源不可以用干电池来代替,故A错误;每次改变小车的质量时,不需要重新平衡阻力,故B正确;做实验时应先接通打点计时器的电源,待打点稳定后再释放小车,故C错误;在探究加速度a与质量m的关系时,作出a-的图像更直观,因为a与成正比,图像是过原点的直线,而作出a-m的图像是曲线,不易直观判断二者间的关系,故D错误。 (3)如果在实验中,交流电源的实际频率为49 Hz,则实际打点周期大于0.02 s,该同学不知道,还是按照50 Hz计算,则代入计算的时间偏小,求得的加速度的值偏大。 (4)由题图乙可知,图线①纵轴的截距大于0,F=0(即不挂钩码)时小车就具有了加速度,产生原因是平衡阻力时长木板的倾角过大,故A错误;当m≪M时,F≈mg,a-F图像为直线,当钩码挂的个数太多时,不满足m≪M,则F<mg,图像右端向下弯曲,所以图线②右端弯曲的原因是钩码挂的个数太多,故B错误;图线③在横轴的截距大于0,只有当F增加到一定值时,小车才获得加速度,产生原因是平衡阻力时长木板的倾角过小或未平衡小车受到的阻力,故C正确。 12.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,小飞同学根据教材上提供的两种实验方案进行实验,如图甲、乙所示。 (1)打电计时器分两种,其中电磁打点计时器用的电源是　　　　。  A.交流8 V B.直流8 V C.交流220 V D.直流220 V (2)两种实验方案涉及的最主要的思想方法是　　　　。  A.控制变量法 B.等效法 C.放大法 D.极限法 (3)关于两种实验方案,下列操作中说法正确的是　　　　。  A.均需要记录小车运动的时间 B.甲实验需要用打点计时器来记录下每一个点迹 C.均需要把木板一端垫高来平衡阻力 D.均需要算出加速度的具体值 (4)小飞发现可以利用智能手机的APP直接测量手机运动时的加速度,他设计如图丙所示的实验方案,手机与滑块固定后,放在一粗糙程度相同的固定斜面上。滑块通过光滑的定滑轮悬挂质量为m的钩码,用智能手机测出滑块运动的加速度a;保持斜面倾角θ不变,改变钩码的质量m,进行多次测量;作出a与m(g-a)的图像如图丁,已知图像中直线的截距为b(未知),斜率为k。不计空气阻力,重力加速度为g。 ①关于本次实验,以下说法正确的是　　　　。  A.钩码的质量需要远小于智能手机和滑块的质量 B.细绳应该始终与长木板平行 C.不悬挂钩码时,必须使滑块和智能手机沿长木板匀速下滑 D.细绳的拉力等于钩码的重力 ②根据图像可得,滑块和智能手机的总质量为　　　　(用题中所给已知量表示)。  【答案】 (1)A　(2)A　(3)C　(4)①B　② 【解析】 (1)电磁打点计时器的工作电压为交流8 V,故选A。 (2)探究小车的加速度与力、质量的关系实验的科学思想方法为控制变量法,故选A。 (3)乙实验可利用位移代替加速度,所以不需要记录小车运动的时间,也不需要算出加速度具体的数值,故A、D错误;甲实验中可选取一段较清晰的点迹,不需要用打点计时器来记录下每一个点迹,故B错误;两组实验中都需要把木板一端垫高来平衡阻力,故C正确。 (4)设滑块和手机的质量为M,斜面倾角θ,对钩码和滑块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,可得a=(g-a)+gsin θ-μgcos θ,本实验的原理为a与m(g-a)呈线性关系。本实验不需要近似的用钩码重力代替绳的拉力,也就不需要钩码的质量远小于智能手机和滑块的质量,故A错误;为了让绳子拉小车的力为恒力,则细绳应该始终与长木板平行,故B正确;本实验若平衡了阻力,系统的牛顿第二定律表达式为a=(g-a),a与m(g-a)呈正比例关系,不符合实验结果,则不需要平衡阻力,故C错误;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D错误。 ②根据a与m(g-a)呈线性关系,可知图像的斜率的意义为=k,则滑块和智能手机的质量M=。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $ 第12讲 实验四　探究加速度与物体受力、物体质量的关系 内容导航 01 命题透视·考情前瞻 对标素养，研判高考命题趋势 02 思维建模·脉络梳理 搭建知识框架，构建系统思维 03 考点精讲·靶向突破 拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 教材原型实验 知识点1 教材原型实验 考向1 教材原型实验 重 考点二 创新拓展实验 知识点1 创新拓展实验 考向1 创新拓展实验 重 04 真题溯源·考向感知 溯源真题逻辑，感知高考考向 命题透视·考情前瞻 ——对标素养，研判高考命题趋势 核心考点 2026年 2025年 2024年 教材原型实验 —— √ 创新拓展实验 —— —— 考情分析 题型与考向： 1.核心素养导向 注重对物理观念、科学思维、科学探究及社会责任的考查。例如,可能会通过实际生活中的运动场景,考查学生运用牛顿运动定律分析问题的能力,体现科学思维和物理观念的融合。 2.科技热点结合 可能融入中国科技成就或广东本地产业作为题目背景。比如,以新能源汽车的加速、制动过程为背景,考查运动和力的关系。 3.跨学科融合 可能出现物理与工程技术、数学建模、信息技术的交叉问题。 情境与立意： 题目可能会创设复杂的物理情境,如多物体、多过程的运动问题,需要学生具备较强的分析和综合能力。例如,多个物体相互连接或碰撞的过程中,运动和力的关系较为复杂,学生需要准确分析每个物体的受力情况和运动状态。 复习目标 1.理解实验的原理，明确实验过程并能进行数据处理。 2.了解实验的注意事项，会对实验进行误差分析。 3.能理解创新实验的原理，并能运用相应的公式、函数处理数据。 思维建模·脉络梳理 ——搭建知识框架，构建系统思维 考点精讲·靶向突破 ——拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 教材原型实验 知识点1 教材原型实验 知●识●解●构 方案一　用气垫导轨探究加速度与力、质量之间的关系 原理装置图 操作要求 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.使小桶与橡皮泥的质量远小于滑块与砝码的质量。 1.探究加速度与力的定量关系:保持滑块质量不变，通过增减橡皮泥的质量来改变拉力F的大小。 2.探究加速度与质量的定量关系:保持橡皮泥及小桶的质量不变，即滑块所受拉力不变，通过在滑块上增加或减少砝码来改变滑块的质量。 方案二　用打点计时器探究加速度与力、质量之间的关系 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，无需重新平衡摩擦力。 3.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:平衡摩擦力时，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 1.利用Δs=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，为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线，就能判定a与M成反比。 四、误差分析 类型 产生原因 减小方法 偶然 误差 质量测量不准,遮光条宽度和光电门间距测量不准 多次测量求平均值 滑块所受拉力测量不准 使细绳和气垫导轨平行 作图不准 使尽可能多的点落在直线上或均匀分布在直线两侧,误差较大的点舍去 系统 误差 小桶和橡皮泥受到的重力代替滑块所受的拉力 小桶和橡皮泥的总质量远小于滑块(包含遮光条和砝码)的质量 五、注意事项 1.实验条件:实验中滑块(含遮光条和砝码)的质量远大于小桶及橡皮泥的总质量。只有如此,小桶及橡皮泥受到的重力才可作为滑块受到的拉力。 2.作图像:作图时两坐标轴标度比例要适当,各量须采用国际单位,这样作图线时,坐标点间距不至于过密,误差会小些。要通过尽可能多的点作图线,不在图线上的点应尽可能均匀分布在图线两侧,偏离图线较远的点应舍去。 考●向●破●译 考向1 教材原型实验 例1(2025·广东深圳市模拟)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　　　　(选填正确选项的字母)。  A.秒表 B.天平(含砝码) C.弹簧测力计 D.刻度尺 (2)实验前平衡摩擦力的做法是：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　　　　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　　　　小车的总质量。(选填“远大于”“远小于”或“近似等于”)  (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=　　 m/s。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。  (5)为探究加速度和力的关系，要保证　　　　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。  (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　　　　。  A.不通过坐标原点可能是因为平衡摩擦力不足 B.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 (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，且已正确平衡摩擦力，由实验数据作出a-图线，则图线应如图中的　　　　　所示(选填正确选项的字母)。  【变式训练1·变载体】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力关系”的实验，装置如图甲所示。 (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。  (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)。  ▶新情境◀【变式训练2】(2025·广东东莞月考)图甲是“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验装置示意图。 (1)有关本实验方案的操作和判断，下列说法正确的是　　　　。  A.本实验方案中需要用到刻度尺、天平及秒表 B.长木板右侧适当垫高是为了平衡小车受到的阻力 C.在探究小车加速度与小车的总质量M关系时，可以改变小车内钩码数量，重复实验，测定多组相关数据，再通过作出a-M的图像，得到a与M的反比关系 D.平衡摩擦力时，需要在砝码盘内放上适量的砝码，先打开电源，后释放小车，观察纸带上打出的点迹是否均匀 (2)图乙是实验得到纸带的一部分，每相邻两计数点间有四个点未画出。相邻计数点的间距已在图中给出。打点计时器电源频率为50 Hz，则小车的加速度大小为　　　　m/s2(结果保留3位有效数字)。  (3)实验得到的理想a-F图像应是一条过原点的直线，但由于实验误差影响，常出现如图丙所示的①、②、③三种情况。其中图线①的产生原因是不满足“钩码的总质量　　　　(选填“远小于”或“远大于”)小车质量”的条件；图线③的产生原因是平衡摩擦力时长木板的倾角过　　　　(选填“小”或“大”)。  考点二 创新拓展实验 知识点1 创新拓展实验 知●识●解●构 创新角度 实验举例 实验器材创新 位移传感器，速度传感器，拉力传感器，气垫导轨，光电门 实验原理创新 挂上托盘和砝码，改变木板的倾角，使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑，取下托盘和砝码，测出其总质量为m，让小车沿木板下滑，可知小车所受合力为mg。改变砝码质量，多次重复实验探究加速度与物体受力关系。 实验目的创新 (1)先求出物块的加速度a； (2)结合牛顿第二定律，由mg-μMg=(M+m)a得出物块与水平桌面间的动摩擦因数。 考●向●破●译 考向一 创新拓展实验 【重】 例1(2025·广东广州华南师范大学附属中学综合测试)小王同学想利用图甲所示的装置测量一些物理量，他进行了如下的实验操作: ①将矿泉水瓶P和物块Q，分别与跨过滑轮(滑轮的质量可忽略不计)的轻绳连接，滑轮通过弹簧测力计竖直悬挂； ②将纸带上端粘在P的下面，下端穿过打点计时器(图中未画出)，P中装适量水，接通电源，释放P后，P向上运动，读出测力计的示数F，打出点迹清晰的纸带如图乙所示； ③逐渐往P中加适量水，重复实验(P始终向上运动)，获得多组实验数据。 (1)在图乙所示的纸带上，相邻两个计数点间还有四个点未画出，已知打点计时器的频率为50 Hz，则打点计时器打出C点时，Q的速度大小为　　　　m/s，Q的加速度大小为　　　　 m/s2(结果均保留2位有效数字)。  (2)根据实验数据，作出Q的加速度a随测力计示数F变化的图像如图丙所示，若图线的斜率的绝对值为k，图线在F轴上的截距为b，不计滑轮的摩擦，则Q的质量为　　　　，当地的重力加速度为　　　　。  【变式训练1·变载体】(2025·广东深圳市检测)学校某物理实验小组用如图甲所示的实验装置来验证“当物体的质量一定时，加速度与所受合外力成正比”的实验。 (1)实验时，下列操作中正确的是　　　　　。  A.用天平测出沙和沙桶的质量 B.小车靠近打点计时器，先释放小车，再接通电源 C.平衡摩擦力时，将无滑轮端适当垫高，并在小车前端连接轻绳且悬挂沙桶 D.平衡摩擦力时，将无滑轮端适当垫高，并在小车后端连纸带且穿过打点计时器，但前端不需要连接轻绳、悬挂沙桶 (2)在实验过程中，向沙桶内加沙时，　　　　(填“需要”或“不需要”)保证沙和沙桶的总质量m远小于小车的总质量M；  (3)如图乙是实验中选择的一条合适的纸带(纸带上相邻的两个计数点之间还有4个点没有画出)，已知打点计时器的打点频率为50 Hz，该小车的加速度a=　　　　 m/s2(结果保留两位有效数字)。  (4)若保持小车质量不变，改变沙桶中沙的质量，记录多组拉力传感器示数F和对应纸带求出加速度a的数值，根据这些数据，绘制出如图丙的图像，分析此图像不过原点的原因可能是　　　　　，实验小组仔细分析图像，得出了实验所用小车的质量为　　　　　　 kg(结果保留两位有效数字)。  (5)为进行更精确的实验，对上述装置进行改进，实验装置如图丁。在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电门，滑块上固定一遮光片，光电门可以记录下遮光片通过光电门A、B时所用的时间Δt1和Δt2，以及两次开始遮光的时间间隔Δt，用此装置得到的数据绘制图像，探究加速度与力的关系，已经满足滑块和遮光片总质量远大于钩码质量，除了上述已测得的物理量，还需要测量或记录的数据有　　　　。  A.遮光片的宽度d B.钩码的质量m C.滑块和遮光片的总质量M D.滑块的初始位置到光电门A的距离L1 【变式训练2】某软件能够调用手机内置的加速度传感器,实时显示手机加速度的数值。某同学通过安装有该软件的智能手机(其坐标轴如图甲所示)探究加速度与力、质量的关系,实验装置原理图如图乙所示。已知当地重力加速度为g。 (1)分别称量出小桶的质量m0和手机的质量M0。 (2)开始时,整个实验装置处于静止状态,小桶里没有装砝码。 (3)用手突然向上托起小桶,使得细绳松弛,此瞬间手机受到的合力为　　　　　(用题中所给物理量表示)。  (4)往小桶中增加砝码,重复步骤(3),测得实验数据如表所示。 实验 次数 小桶和砝码的质量 m/kg 手机加速度 a/(m·s-2) 1 0.024 5 2 0.044 5 1.76 3 0.064 5 2.58 4 0.084 5 3.39 5 0.104 5 4.20 6 0.124 5 4.98 图丙软件截图对应实验次数“1”,可知上表中空白处的数据为　　　　 m/s2。在图丁中描出第一组数据的点并通过这些点作　　　　线,可以得到结论:物体质量不变时,其加速度a与受到的合力F成　　　　。  (5)保持小桶和砝码的质量不变,用双面胶把不同数量的配重片贴在手机背面,重复步骤(3),测得实验数据并作出a图像,得出结论:当合力一定时,物体的加速度与其质量成反比。 (6)从图丙软件截图可以看出,即使整个实验装置处于静止状态,手机依然显示有加速度扰动,说明托起小桶瞬间也会存在该扰动,为了减少由此造成的相对误差,下列做法可行的是　　　　。  A.使用质量更大的砝码组 B.将弹簧更换为不可伸长的细线 C.将弹簧更换为劲度系数更小的弹簧 D.让小桶和砝码的质量远远小于手机的质量 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1.(2024·浙江1月选考)如图甲所示是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置。 (1)该实验中同时研究三个物理量间关系是很困难的，因此我们采用的研究方法是　　　　。  A.放大法　　B.控制变量法　　C.补偿法 (2)该实验过程中操作正确的是　　　　。  A.补偿阻力时小车未连接纸带 B.先接通打点计时器电源，后释放小车 C.调节滑轮高度使细绳与水平桌面平行 (3)在小车质量　　　　(选填“远大于”或“远小于”)槽码质量时，可以认为细绳拉力近似等于槽码的重力。上述做法引起的误差为　　　　(选填“偶然误差”或“系统误差”)。为减小此误差，下列可行的方案是　　　　。  A.用气垫导轨代替普通导轨，滑块代替小车 B.在小车上加装遮光条，用光电计时系统代替打点计时器 C.在小车与细绳之间加装力传感器，测出小车所受拉力大小 (4)经正确操作后获得一条如图乙所示的纸带，建立以计数点0为坐标原点的x轴，各计数点的位置坐标分别为0、x1、…、x6。已知打点计时器的打点周期为T，则打计数点5时小车速度的表达式v=　　　　；小车加速度的表达式是　　　　　　　　。  A.a= B.a= C.a= 2.(2024·广东卷)下列是《普通高中物理课程标准》中列出的三个必做实验的部分步骤，请完成实验操作和计算。 图甲是“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验装置示意图。图中木板右端垫高的目的是　　　　　　　。图乙是实验得到纸带的一部分，每相邻两计数点间有四个点未画出。相邻计数点的间距已在图中给出。打点计时器电源频率为50 Hz，则小车的加速度大小为　　　　　 m/s2(结果保留3位有效数字)。  3.(2025·陕晋青宁卷)如图甲为探究加速度与力、质量关系的部分实验装置。 (1)实验中应将木板　　　　　(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图像如图乙所示，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　　　　　　　(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 A.a-图像 B.a-m2图像 C.am-m图像 D.a2-m图像 (3)(2分)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。  5.(2025·山东卷)某小组采用如图甲所示的装置验证牛顿第二定律，部分实验步骤如下： (1)将两光电门安装在长直轨道上，选择宽度为d的遮光片固定在小车上，调整轨道倾角，用跨过定滑轮的细线将小车与托盘及砝码相连。选用d=　　　　　 cm(填“5.00”或“1.00”)的遮光片，可以较准确地测量遮光片运动到光电门时小车的瞬时速度。  (2)将小车自轨道右端由静止释放，从数字毫秒计分别读取遮光片经过光电门1、光电门2时的速度v1=0.40 m/s、v2=0.81 m/s，以及从遮光片开始遮住光电门1到开始遮住光电门2的时间t=1.00 s，计算小车的加速度a=　　　　　 m/s2(结果保留2位有效数字)。  (3)将托盘及砝码的重力视为小车受到的合力F，改变砝码质量，重复上述步骤，根据数据拟合出a-F图像，如图乙所示。若要得到一条过原点的直线，实验中应　　　　　(填“增大”或“减小”)轨道的倾角。  (4)(2分)图乙中直线斜率的单位为　　　　　(填“ kg”或“kg-1”)。  6.(2025·广西卷)在用如图甲的装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验中： (1)(2分)探究小车加速度与小车所受拉力的关系时，需保持小车(含加速度传感器，下同)质量不变，这种实验方法是　　　　　。  (2)(2分)实验时，调节定滑轮高度，使连接小车的细绳与轨道平面保持　　　　　。  (3)(3分)由该装置分别探究M、N两车加速度a和所受拉力F的关系，获得a-F图像如图乙，通过图乙分析实验是否需要补偿阻力(即平衡阻力)。如果需要，说明如何操作；如果不需要，说明理由：　　　　。 (4)(3分)悬挂重物让M、N两车从静止释放经过相同位移的时间比为n，两车均未到达轨道末端，则两车加速度之比aM∶aN=　　　　　　。  7.(2025·安徽卷)某实验小组通过实验探究加速度与力、质量的关系。 (1)利用图甲装置进行实验,要平衡小车受到的阻力。平衡阻力的方法是:调整轨道的倾斜度,使小车　　　　。(选填正确答案标号)  a.能在轨道上保持静止 b.受牵引时,能拖动纸带沿轨道做匀速运动 c.不受牵引时,能拖动纸带沿轨道做匀速运动 (2)利用图乙装置进行实验,箱体的水平底板上安装有力传感器和加速度传感器,将物体置于力传感器上,箱体沿竖直方向运动。利用传感器测得物体受到的支持力FN和物体的加速度a,并将数据实时传送到计算机。 ①图丙是根据某次实验采集的数据生成的FN和a随时间t变化的散点图,以竖直向上为正方向。t=4 s时,物体处于　　　　(选填“超重”或“失重”)状态;以FN为横轴、a为纵轴,根据实验数据拟合得到的a-FN图像为图丁中的图线a。  ②若将物体质量增大一倍,重新进行实验,其a-FN图像为图丁中的图线　　　　(选填“b”“c”或“d”)。  8.(2025·广东茂名市六校联考)某实验小组的同学利用如图所示的实验装置探究小车匀加速运动速度和位移的关系并测量小车(含遮光条)的质量M。以下是该实验的主要步骤： ①用刻度尺测量出遮光条的宽度d； ②挂上托盘和砝码，改变木板的倾角，使小车(含遮光条)沿木板匀速下滑； ③取下托盘和砝码，测出其总质量为m，让小车从起点由静止出发沿木板下滑通过光电门并通过计算机记录了挡光时间Δt； ④改变砝码质量和木板倾角，重复步骤②③，每次释放小车位置相同且光电门在木板上位置不变，用刻度尺测出小车在起点时遮光条的中点到光电门的距离L，已知重力加速度为g。 根据实验步骤回答以下问题：(结果均用m、k、g、d、L表示) (1)(3分)根据步骤③可知，小车受到的合外力为　　　　　。  (2)(3分)某小组成员通过实验记录的数据作出m-图像，如图所示，若已知该图像斜率为k，则小车的质量M=　　　　　。 9.做“探究加速度与力、质量的关系”实验时,图甲是教材中的实验方案;图乙是拓展方案,其实验操作步骤如下: (ⅰ)挂上托盘和砝码,改变木板的倾角,使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑; (ⅱ)取下托盘和砝码,测出其总质量为m,让小车沿木板下滑,测出加速度a; (ⅲ)改变砝码质量和木板倾角,多次测量,通过作图可得到a-F的关系。 (1)实验获得如图丙所示的纸带,计数点a、b、c、d、e、f间均有四个点未画出,则在打d点时小车的速度大小vd=　　　　m/s(结果保留两位有效数字)。  丙 (2)需要满条件M≫m的方案是　　　　(选填“甲”“乙”或“甲和乙”);在作a-F图像时,把mg作为F值的是　　　　(选填“甲”“乙”或“甲和乙”)。  10.在学习了牛顿第二定律后,某同学设计了“验证加速度与质量关系”的实验装置,原理如图1所示。实验操作步骤如下: a.根据原理图组装并调试好仪器; b.在两小车上放置不同数量的钩码,用天平分别测出甲、乙两车及其钩码的质量,记录为 m1、m2; c.在动滑轮下方挂上适当数量的钩码,接通甲、乙打点计时器,同时释放甲、乙两小车,分别打出甲、乙两条纸带,如图2所示。 d.根据甲、乙两小车的总质量及对应纸带数据来验证加速度与质量的关系。 (1)下列有关本实验的操作,有必要的是　　　　(多选)。  A.连接小车的细绳与桌面要平行 B.平衡两小车和桌面间阻力时,需要在动滑轮下方挂上适当的钩码,并保证两小车均做匀速 运动 C.本实验不需要测出动滑轮和钩码的总质量 D.要求动滑轮及所挂钩码的总质量远小于任一小车的质量 (2)测量得到相邻计数点间的距离如图2所示(单位:cm,相邻两计数点间有4个点未画出),由此可以判断出小车　　　　(选填“甲”或“乙”)的加速度较大。求出甲、乙两车加速度a1、a2,若在误差允许范围内满足　　　　　　　(用a1、a2、m1、m2表示),则可验证加速度与质量的关系。  (3)实验操作时如果没有同时释放甲、乙两小车,其他操作正确且打出的纸带清晰,则是否影响本实验的验证?　　　　(选填“影响”或“不影响”)。  11.如图甲所示是高中物理常用的实验装置。 (1)利用该装置能完成的实验有　　　　(多选)。  A.探究小车速度随时间变化的规律 B.探究弹簧弹力与形变量的关系 C.探究两个互成角度的力的合成 D.探究加速度与力、质量的关系 (2)下列说法正确的是　　　　。  A.该实验中的电源可以用干电池来代替 B.每次改变小车的质量时,不需要重新平衡阻力 C.在做实验时应先释放小车,再接通打点计时器的电源 D.在探究加速度a与质量m的关系时,为了直观判断二者间的关系,应作出a-m的图像 (3)如果在实验中,交流电源的实际频率为49 Hz,该同学不知道,还是按照50 Hz计算,则求得的加速度的值　　　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。  (4)以小车的加速度a为纵坐标、钩码的重力F为横坐标作出的a-F图像理想状态下应是一条过原点的直线,但由于实验误差影响,常出现如图乙所示的三种情况。关于这三种情况下列说法正确的是　　　　。  A.图线①交于纵轴的原因是钩码挂的个数太多 B.图线②右端弯曲的原因是钩码挂的个数太少 C.图线③交于横轴的原因可能是未平衡小车受到的阻力 12.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,小飞同学根据教材上提供的两种实验方案进行实验,如图甲、乙所示。 (1)打电计时器分两种,其中电磁打点计时器用的电源是　　　　。  A.交流8 V B.直流8 V C.交流220 V D.直流220 V (2)两种实验方案涉及的最主要的思想方法是　　　　。  A.控制变量法 B.等效法 C.放大法 D.极限法 (3)关于两种实验方案,下列操作中说法正确的是　　　　。  A.均需要记录小车运动的时间 B.甲实验需要用打点计时器来记录下每一个点迹 C.均需要把木板一端垫高来平衡阻力 D.均需要算出加速度的具体值 (4)小飞发现可以利用智能手机的APP直接测量手机运动时的加速度,他设计如图丙所示的实验方案,手机与滑块固定后,放在一粗糙程度相同的固定斜面上。滑块通过光滑的定滑轮悬挂质量为m的钩码,用智能手机测出滑块运动的加速度a;保持斜面倾角θ不变,改变钩码的质量m,进行多次测量;作出a与m(g-a)的图像如图丁,已知图像中直线的截距为b(未知),斜率为k。不计空气阻力,重力加速度为g。 ①关于本次实验,以下说法正确的是　　　　。  A.钩码的质量需要远小于智能手机和滑块的质量 B.细绳应该始终与长木板平行 C.不悬挂钩码时,必须使滑块和智能手机沿长木板匀速下滑 D.细绳的拉力等于钩码的重力 ②根据图像可得,滑块和智能手机的总质量为　　　　(用题中所给已知量表示)。  1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $