实验4 探究加速度与物体受力、物体质量的关系（专项训练）（全国通用）2027年高考物理一轮复习讲练测

**基本信息** 聚焦“探究加速度与力、质量关系”实验，通过基础原型-拓展创新-真题实战三级进阶，系统覆盖实验操作、数据处理及误差分析，强化科学探究与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |教材原型实验|5题|平衡摩擦力、纸带分析、a-F图像误差|从实验原理（牛顿第二定律）到基础操作，构建“操作-数据-图像”逻辑链| |拓展创新实验|2题|手机传感器、力传感器等新情境|基于原型实验原理，拓展器材与方案创新，培养质疑创新能力| |重难·创新演练|1题|多情境综合应用|整合误差分析与跨星球重力场景，深化运动与相互作用观念| |真题·实战演练|7题|高考高频考点（光电门、气垫导轨等）|对接高考命题趋势，强化实验证据收集与科学论证能力|

实验4 探究加速度与物体受力、物体质量的关系（专项训练）（原卷版） 目录 模拟·基础演练 1 ⏳ 题型01 教材原型实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系 1 ⏳ 题型02 拓展创新实验 4 重难·创新演练 6 真题·实战演练 8 模拟·基础演练 ⏳题型01 教材原型实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系 考查重点：教材原型实验 1．（2026·福建福州·模拟预测）某小组通过实验探究加速度与力的关系，实验装置如图1所示。打点计时器的电源频率为。 (1)不悬挂钩码，将长木板右端用垫块垫起，轻推小车后，发现打点计时器打出的纸带点迹间距越来越小，为了能平衡摩擦力此时应将图中垫块向__________（填“左”或“右”）移动一些。 (2)实验打出的一条纸带如图2所示，、、是连续的三个计数点，相邻两计数点间还有9个计时点未画出，则根据纸带数据计算出小车运动的加速度大小__________（结果保留2位有效数字）。 (3)实验小组的小王和小李同学分别做了一次实验，以钩码的重力代表轻绳的拉力，小王同学根据实验数据作出的图像为图3中的，小李同学根据实验数据作出的图像为图3中的，若两位同学将测得的至之间的几组数据也描点作图，作出的图像最有可能会出现弯曲现象的是__________（填“”或“”）图像。 2．（2026·福建泉州·三模）“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图甲所示。 (1)小车释放后，打出一条点迹清晰的纸带，每5个点取一个计数点，得到7个计数点A、B、C、D、E、F、G，如图乙所示。打点计时器所接电源的周期为0.02 s。 ①D点所在位置刻度尺的刻度值为__________； ②通过分析纸带得小车的加速度大小__________（结果保留两位有效数字） (2)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。作出系统加速度a与合力F关系的图线如图丙所示，该图线不通过原点，可能原因是__________。（填正确答案标号） A．摩擦力平衡不够 B．长度测量时产生的偶然误差 C．计算合力时未包含砝码盘的重力 3．（2026·重庆九龙坡·模拟预测）小宋同学用如图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系。他在小车前端固定一个拉力传感器（通过无线传输方式在电脑上显示拉力的大小F），细线系在拉力传感器上，槽码的总质量为m，小车（含车内钩码）和拉力传感器的总质量为M。 (1)该同学通过左右移动木板下方的垫块来平衡摩擦力，平衡过程打出的一条纸带如图乙所示，其中A端与小车连接，此时应该将垫块向_________方向移动； (2)在研究小车的加速度与所受合力的关系时，在完成平衡摩擦力以后，该同学通过改变槽码的质量来改变小车所受的拉力，该操作过程_________（需要/不需要）满足的条件，最终通过电脑绘制出小车的a-F应该是下图中的哪一个( ) A．   B．C．     D． 4．（2026·湖北·二模）某物理学习小组利用图甲中的装置探究小车的加速度与小车所受拉力、小车质量之间的关系。 (1)实验用的电火花打点计时器，应选用（　　） A．220V交流电源 B．8V交流电源 C．36V蓄电池 (2)实验中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（　　） 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 (3)某次实验得到一条点迹清晰的纸带，相邻两个计数点间的距离如图乙所示（每两个点之间还有4个点未画出），已知电源的频率为50Hz，则小车的加速度a=___________m/s2（计算结果保留2位有效数字）。 (4)利用打点计时器研究力和加速度的关系，保持小车和砝码总质量不变，以槽码的重力为外力，通过改变槽码的个数，得到了图中的曲线图像，一位同学利用最初的几组数据拟合了一条直线图像。如图所示，作一条与纵轴平行的虚直线，与这两条图线及横轴的交点分别为P、Q、N，若此虚线对应的小车和砝码总质量为M，悬挂槽码的质量为m，则___________（用M、m表示）。 5．（2026·云南曲靖·模拟预测）曲靖一中学高一某班第1学习小组用图甲所示的实验装置探究“质量一定时，加速度与力的关系”。 (1)关于平衡小车受到的阻力的观点，下列说法正确的是_____； A．小车放在倾斜长木板上，在不挂槽码的情况下，轻推小车使其能在纸带上打出均匀点迹，说明平衡了小车的阻力 B．每次改变槽码质量之后，都需要重新平衡阻力 C．平衡阻力的目的是使小车所受合外力的大小等于细绳拉力的大小 D．平衡阻力的目的是使细绳拉力的大小等于槽码重力的大小 (2)图乙给出了实验中获取的一条纸带，0、1、2、3、4、5、6是计数点，每相邻两计数点间还有4个点未标出，打点计时器连接的电源周期为0.02s，本次实验小车对应的加速度大小_____；（结果保留三位有效数字） (3)该小组同学根据测得的数据作出如图丙所示的图线，所得的图线既不过原点，又不是直线，原因可能是_____； A．木板右端所垫物体较低，使得木板的倾角偏小 B．木板右端所垫物体较高，使得木板的倾角偏大 C．小车质量远大于槽码的总质量 D．槽码的质量不满足远小于小车质量 ⏳题型02 拓展创新实验 考查重点：实验目的、原理、器材及方案创新 6．▶新情境◀（2024·福建厦门·三模）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。 轻弹簧上端固定，下端与手机相连接，手机下端通过细绳悬挂小桶； 开始时，小桶装有砝码，整个实验装置处于静止状态； (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)改变小桶中砝码质量，重复步骤（1），获得多组实验数据并绘制a—F图像如图丙所示，由图可得结论：在误差允许的范围内，_____________________； (4)如图丁所示，某同学在处理数据时，以手机竖直方向的加速度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．（2026·四川泸州·二模）某同学用如图甲所示装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验，小车后面固定一条纸带，穿过打点计时器细线一端连着小车，力传感器与滑轮间的轻绳与长木板平行。 (1)实验前，把木板的一侧垫高，调节木板倾斜度，使小车不受牵引时能拖动纸带沿木板匀速运动，调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行，实验条件______（填“需要”或“不需要”）钩码与动滑轮的总质量远小于小车的质量； (2)该同学在验证加速度与力的关系时，改变钩码的质量，同时______（填“改变”或“不改变”）长木板的倾角； (3)该同学根据实验数据作出了小车的加速度与拉力传感器示数的关系图像如图乙所示，若直线斜率为，则小车的质量______。 重难·创新演练 设题创新:床戏你应用(T1); 1．▶新情境◀（2026·辽宁沈阳·三模）用图1所示实验装置探究加速度与力、质量的关系。 (1)该实验________（填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力； (2)探究所受合力一定时加速度与小车质量的关系 ①保持槽码质量不变，改变小车上砝码的质量，得到一系列打点纸带。其中一条纸带的计数点如图2所示，相邻两点之间的距离分别为，，，，时间间隔均为。下列加速度算式中，最优的是____。 A． B． ②以小车和砝码的总质量为横坐标，加速度的倒数为纵坐标，甲、乙两组同学分别得到的图像如图3所示。由图可知甲组所用的________（填“小车”、“砝码”或“槽码”）质量比乙组的更大。 (3)利用上述装置，假设在火星和地球表面上，探究小车质量一定时加速度与所受合力的关系，将正确操作获得的实验数据绘制在同一坐标系中，分别用实线和虚线表示，得到图像，下列图像可能正确的是______________。（已知火星表面重力加速度约为地球表面重力加速度的） A． B． C． D． 真题·实战演练 高频考点：实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系 1．（2026·河南·高考真题）某实验小组利用图1所示装置验证牛顿第二定律。实验器材有：气垫导轨、滑块、光电门、数字计时器、遮光条、游标卡尺、垫块若干等。完成下列问题： (1)用游标卡尺测量遮光条的宽度，示数如图2所示，则__________mm。 (2)调整好装置，释放滑块。数字计时器记录滑块通过光电门1的遮光时间为，则滑块通过光电门1的速度大小__________（保留2位有效数字）。 (3)记录滑块通过光电门2的遮光时间，计算滑块通过光电门2的速度大小，测出两光电门间距为，则滑块下滑的加速度__________（用、、表示）。测得气垫导轨两支脚间距为，垫高为 ，理论上__________（用、 、重力加速度大小表示），若两者在误差允许范围内相等，即验证了牛顿第二定律。 2．（2025·广西·高考真题）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)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)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)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)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_____。 3．（2025·浙江·高考真题）“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）。 4．（2024·天津·高考真题）某同学用图示装置探究加速度与力的关系。 (1)为补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力，调节木板倾角，使小车在不挂槽码时运动，并打出纸带进行检验，下图中能表明补偿阻力恰当的是_________； A． B． C． D． (2)某次实验得到一条纸带，部分计数点如下图所示（每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出），测得。已知打点计时器所接交流电源频率为，则小车的加速度_________（要求充分利用测量数据，结果保留两位有效数字）； (3)该同学将一个可以直接测出绳子拉力的传感器安装在小车上，小车和传感器总质量为。按要求补偿阻力后，该同学共进行了四次实验，悬挂的槽码质量依次为处理数据时，用两种方式得到小车（含传感器）受到的合力，一种将槽码所受重力当作合力、另一种将传感器示数当作合力，则这两种方式得到的合力差异最大时，槽码质量为_________g。 5．（2024·甘肃·高考真题）用图1所示实验装置探究外力一定时加速度与质量的关系。 (1)以下操作正确的是______（单选，填正确答案标号）。 A．使小车质量远小于槽码质量 B．调整垫块位置以补偿阻力 C．补偿阻力时移去打点计时器和纸带 D．释放小车后立即打开打点计时器 (2)保持槽码质量不变，改变小车上砝码的质量，得到一系列打点纸带。其中一条纸带的计数点如图2所示，相邻两点之间的距离分别为，时间间隔均为T。下列加速度算式中，最优的是______（单选，填正确答案标号）。 A． B． C． D． (3)以小车和砝码的总质量M为横坐标，加速度的倒数为纵坐标，甲、乙两组同学分别得到的图像如图3所示。 由图可知，在所受外力一定的条件下，a与M成______（填“正比”或“反比”）；甲组所用的______（填“小车”、“砝码”或“槽码”）质量比乙组的更大。 6．（2024·江西·高考真题）某小组探究物体加速度与其所受合外力的关系。实验装置如图（a）所示，水平轨道上安装两个光电门，小车上固定一遮光片，细线一端与小车连接，另一端跨过定滑轮挂上钩码。 （1）实验前调节轨道右端滑轮高度，使细线与轨道平行，再适当垫高轨道左端以平衡小车所受摩擦力。 （2）小车的质量为。利用光电门系统测出不同钩码质量m时小车加速度a。钩码所受重力记为F，作出图像，如图（b）中图线甲所示。 （3）由图线甲可知，F较小时，a与F成正比；F较大时，a与F不成正比。为了进一步探究，将小车的质量增加至，重复步骤（2）的测量过程，作出图像，如图（b）中图线乙所示。 （4）与图线甲相比，图线乙的线性区间____________，非线性区间____________。再将小车的质量增加至，重复步骤（2）的测量过程，记录钩码所受重力F与小车加速度a，如表所示（表中第组数据未列出）。 序号 1 2 3 4 5 钩码所受重力 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 小车加速度 0.26 0.55 0.82 1.08 1.36 序号 6 7 8 15 钩码所受重力 0.120 0.140 0.160 …… 0.300 小车加速度 1.67 1.95 2.20 …… 3.92 （5）请在图（b）中补充描出第6至8三个数据点，并补充完成图线丙_________。 （6）根据以上实验结果猜想和推断：小车的质量____________时，a与F成正比。结合所学知识对上述推断进行解释：______________________。 7．（2024·浙江·高考真题）如图1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2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、、、。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___；小车加速度的表达式是___。 A．    B．    C． 6 / 13 学科网（北京）股份有限公司 $ 实验4 探究加速度与物体受力、物体质量的关系（专项训练）（解析版） 目录 模拟·基础演练 1 ⏳ 题型01 教材原型实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系 1 ⏳ 题型02 拓展创新实验 7 重难·创新演练 10 真题·实战演练 12 模拟·基础演练 ⏳题型01 教材原型实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系 考查重点：教材原型实验 1．（2026·福建福州·模拟预测）某小组通过实验探究加速度与力的关系，实验装置如图1所示。打点计时器的电源频率为。 (1)不悬挂钩码，将长木板右端用垫块垫起，轻推小车后，发现打点计时器打出的纸带点迹间距越来越小，为了能平衡摩擦力此时应将图中垫块向__________（填“左”或“右”）移动一些。 (2)实验打出的一条纸带如图2所示，、、是连续的三个计数点，相邻两计数点间还有9个计时点未画出，则根据纸带数据计算出小车运动的加速度大小__________（结果保留2位有效数字）。 (3)实验小组的小王和小李同学分别做了一次实验，以钩码的重力代表轻绳的拉力，小王同学根据实验数据作出的图像为图3中的，小李同学根据实验数据作出的图像为图3中的，若两位同学将测得的至之间的几组数据也描点作图，作出的图像最有可能会出现弯曲现象的是__________（填“”或“”）图像。 【答案】(1)左 (2)0.81 (3)D 【详解】（1）打点计时器打出的纸带点迹间距越来越小，说明小车在做减速运动，说明平衡摩擦力不足，应将垫块向左移一些。 （2）相邻两计数点间还有9个计时点未画出，可知，可得加速度大小 （3）根据题意，由牛顿第二定律有 可得 可知，小王同学实验时图线的斜率较大，则选用的小车质量比小李的小，则增大，即增大钩码的质量，小王同学实验不满足钩码质量远小于小车质量的可能性大，图像出现弯曲的可能性大，故选D。 2．（2026·福建泉州·三模）“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图甲所示。 (1)小车释放后，打出一条点迹清晰的纸带，每5个点取一个计数点，得到7个计数点A、B、C、D、E、F、G，如图乙所示。打点计时器所接电源的周期为0.02 s。 ①D点所在位置刻度尺的刻度值为__________； ②通过分析纸带得小车的加速度大小__________（结果保留两位有效数字） (2)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。作出系统加速度a与合力F关系的图线如图丙所示，该图线不通过原点，可能原因是__________。（填正确答案标号） A．摩擦力平衡不够 B．长度测量时产生的偶然误差 C．计算合力时未包含砝码盘的重力 【答案】(1) // // (2)C 【详解】（1）[1]略 [2]、、、、、， 根据逐差法 （2）A．摩擦力未完全平衡时，解得，图线不过原点，会出现负截距，故A错误； B．长度测量的偶然误差会导致各点分布离散，故B错误； C．计算合力时未包含砝码盘的重力，由，解得，图线不过原点，会出现正截距，故C正确； 故选C。 3．（2026·重庆九龙坡·模拟预测）小宋同学用如图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系。他在小车前端固定一个拉力传感器（通过无线传输方式在电脑上显示拉力的大小F），细线系在拉力传感器上，槽码的总质量为m，小车（含车内钩码）和拉力传感器的总质量为M。 (1)该同学通过左右移动木板下方的垫块来平衡摩擦力，平衡过程打出的一条纸带如图乙所示，其中A端与小车连接，此时应该将垫块向_________方向移动； (2)在研究小车的加速度与所受合力的关系时，在完成平衡摩擦力以后，该同学通过改变槽码的质量来改变小车所受的拉力，该操作过程_________（需要/不需要）满足的条件，最终通过电脑绘制出小车的a-F应该是下图中的哪一个( ) A．   B．C．     D． 【答案】(1)右 (2) 不需要 A 【详解】（1）由纸带上的点迹分布可知，小车做加速运动，说明木板右端过高，则应该让垫块位置向右移动，降低木板右端高度。 （2）[1]本实验中拉力传感器可以确定绳中的拉力，即小车所受合力，不需要重物的重力代替拉力，所以不需要满足重物的质量远小于小车的质量； [2]对小车，根据牛顿第二定律可得 所以 即小车的a-F图线应为过原点的倾斜直线。 故选A。 4．（2026·湖北·二模）某物理学习小组利用图甲中的装置探究小车的加速度与小车所受拉力、小车质量之间的关系。 (1)实验用的电火花打点计时器，应选用（　　） A．220V交流电源 B．8V交流电源 C．36V蓄电池 (2)实验中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（　　） 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 (3)某次实验得到一条点迹清晰的纸带，相邻两个计数点间的距离如图乙所示（每两个点之间还有4个点未画出），已知电源的频率为50Hz，则小车的加速度a=___________m/s2（计算结果保留2位有效数字）。 (4)利用打点计时器研究力和加速度的关系，保持小车和砝码总质量不变，以槽码的重力为外力，通过改变槽码的个数，得到了图中的曲线图像，一位同学利用最初的几组数据拟合了一条直线图像。如图所示，作一条与纵轴平行的虚直线，与这两条图线及横轴的交点分别为P、Q、N，若此虚线对应的小车和砝码总质量为M，悬挂槽码的质量为m，则___________（用M、m表示）。 【答案】(1)A (2)C (3)2.0 (4) 【详解】（1）电火花打点计时器的工作电源为220V交流电源。 故选A。 （2）平衡阻力的目的是让小车所受合外力等于细绳的拉力，因此需要：不挂槽码（不受牵引）时，小车能拖动纸带沿轨道做匀速运动，此时重力的分力与阻力平衡。 故选C。 （3）题意可知每两个点之间还有4个点未画出）可知，两个点之间时间间隔为0.1s，由逐差法可知 （4）对小车和砝码进行分析，近似认为槽码重力等于小车和砝码所受的合力，根据牛顿第二定律有 小车和砝码总质量不变，对槽码与小车和砝码构成的整体，根据牛顿第二定律有 联立解得 5．（2026·云南曲靖·模拟预测）曲靖一中学高一某班第1学习小组用图甲所示的实验装置探究“质量一定时，加速度与力的关系”。 (1)关于平衡小车受到的阻力的观点，下列说法正确的是_____； A．小车放在倾斜长木板上，在不挂槽码的情况下，轻推小车使其能在纸带上打出均匀点迹，说明平衡了小车的阻力 B．每次改变槽码质量之后，都需要重新平衡阻力 C．平衡阻力的目的是使小车所受合外力的大小等于细绳拉力的大小 D．平衡阻力的目的是使细绳拉力的大小等于槽码重力的大小 (2)图乙给出了实验中获取的一条纸带，0、1、2、3、4、5、6是计数点，每相邻两计数点间还有4个点未标出，打点计时器连接的电源周期为0.02s，本次实验小车对应的加速度大小_____；（结果保留三位有效数字） (3)该小组同学根据测得的数据作出如图丙所示的图线，所得的图线既不过原点，又不是直线，原因可能是_____； A．木板右端所垫物体较低，使得木板的倾角偏小 B．木板右端所垫物体较高，使得木板的倾角偏大 C．小车质量远大于槽码的总质量 D．槽码的质量不满足远小于小车质量 【答案】(1)AC (2)1.60 (3)AD 【详解】（1）A．因为小车能够匀速直线运动，所以小车受力平衡，说明小车平衡了摩擦力，故A正确； B．平衡摩擦力后满足 整理可得 平衡摩擦力与槽码质量无关，每次改变槽码质量之后，无需重新平衡阻力，故B错误； CD．平衡阻力的目的是使小车所受合外力的大小等于细绳拉力的大小，故C正确，D错误。 故选AC。 （2）交变电源的频率为，可知打点周期为 每相邻两个计数点间还有4个点，可知相邻计数点的时间间隔为 根据逐差公式，可知 得小车的加速度 代入数据解得加速度 （3）AB．由图可知，当合外力较小时，小车的加速度为零，说明平衡摩擦力不足，木板右端所垫物体较低，使得木板的倾角偏小，故A正确，B错误； CD．正常平衡摩擦力时，对槽码，根据牛顿第二定律 对小车，根据牛顿第二定律 联立可得， 当时，有 则对小车，有 质量不变时，加速度和合外力成正比。当图线不是直线，是由于随着槽码的总质量的增大，不满足远小于小车质量，绳子拉力不能近似等于槽码的重力，故C错误，D正确。 故选AD。 ⏳题型02 拓展创新实验 考查重点：实验目的、原理、器材及方案创新 6．▶新情境◀（2024·福建厦门·三模）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。 轻弹簧上端固定，下端与手机相连接，手机下端通过细绳悬挂小桶； 开始时，小桶装有砝码，整个实验装置处于静止状态； (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)改变小桶中砝码质量，重复步骤（1），获得多组实验数据并绘制a—F图像如图丙所示，由图可得结论：在误差允许的范围内，_____________________； (4)如图丁所示，某同学在处理数据时，以手机竖直方向的加速度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)手机质量一定时，手机的加速度与手机所受合外力成正比 (4) 【详解】（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，弹簧的弹力大小来不及发生变化，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）由丙图知，图像为过原点的一条直线，根据图像可以得到的结论，当手机的质量一定时，在误差允许的范围内，手机的加速度与手机所受合外力成正比。 （4）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 绳子剪断后，对手机由牛顿第二定律有F-Mg=Ma 联立可得 图丁中图像的斜率为k，即 解得 7．（2026·四川泸州·二模）某同学用如图甲所示装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验，小车后面固定一条纸带，穿过打点计时器细线一端连着小车，力传感器与滑轮间的轻绳与长木板平行。 (1)实验前，把木板的一侧垫高，调节木板倾斜度，使小车不受牵引时能拖动纸带沿木板匀速运动，调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行，实验条件______（填“需要”或“不需要”）钩码与动滑轮的总质量远小于小车的质量； (2)该同学在验证加速度与力的关系时，改变钩码的质量，同时______（填“改变”或“不改变”）长木板的倾角； (3)该同学根据实验数据作出了小车的加速度与拉力传感器示数的关系图像如图乙所示，若直线斜率为，则小车的质量______。 【答案】(1)不需要 (2)不改变 (3) 【详解】（1）由于细线拉力可以通过力传感器测得，所以不需要钩码与动滑轮的总质量远小于小车的质量。 （2）设平衡阻力时，长木板的倾角为，则有 可得 可知与钩码的质量无关，所以该同学在验证加速度与力的关系时，改变钩码的质量，同时不改变长木板的倾角。 （3）由乙图可知，当时，有加速度，说明平衡摩擦力过度；以小车为对象，由牛顿第二定律可得 整理可得 可知图像的斜率为 则小车的质量为 重难·创新演练 设题创新:床戏你应用(T1); 1．▶新情境◀（2026·辽宁沈阳·三模）用图1所示实验装置探究加速度与力、质量的关系。 (1)该实验________（填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力； (2)探究所受合力一定时加速度与小车质量的关系 ①保持槽码质量不变，改变小车上砝码的质量，得到一系列打点纸带。其中一条纸带的计数点如图2所示，相邻两点之间的距离分别为，，，，时间间隔均为。下列加速度算式中，最优的是____。 A． B． ②以小车和砝码的总质量为横坐标，加速度的倒数为纵坐标，甲、乙两组同学分别得到的图像如图3所示。由图可知甲组所用的________（填“小车”、“砝码”或“槽码”）质量比乙组的更大。 (3)利用上述装置，假设在火星和地球表面上，探究小车质量一定时加速度与所受合力的关系，将正确操作获得的实验数据绘制在同一坐标系中，分别用实线和虚线表示，得到图像，下列图像可能正确的是______________。（已知火星表面重力加速度约为地球表面重力加速度的） A． B． C． D． 【答案】(1)需要 (2) B 槽码 (3)B 【详解】（1）为了保证小车所受细线拉力等于小车所受合力，所以该实验需要平衡摩擦力。 （2）①[1]A．实际计算数据只使用了和（在计算时会被约掉），计算结果误差较大，故A错误； B．根据逐差法可知，，， 小车加速度表达式为，故B正确。 故选B。 ②[2]设槽码的质量为m，则由牛顿第二定律得 化简可得 所以，图线的斜率为 故斜率越小，槽码的质量m越大，由图可知甲组所用的槽码质量比乙组的更大。 （3）实验中，横坐标为槽码的重力，在地球表面 在火星表面 故火星表面的实验图线横坐标范围小，为地球表面的，根据 可得 所以，两图线为斜率相等的过原点的直线。 故选B。 真题·实战演练 高频考点：实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系 1．（2026·河南·高考真题）某实验小组利用图1所示装置验证牛顿第二定律。实验器材有：气垫导轨、滑块、光电门、数字计时器、遮光条、游标卡尺、垫块若干等。完成下列问题： (1)用游标卡尺测量遮光条的宽度，示数如图2所示，则__________mm。 (2)调整好装置，释放滑块。数字计时器记录滑块通过光电门1的遮光时间为，则滑块通过光电门1的速度大小__________（保留2位有效数字）。 (3)记录滑块通过光电门2的遮光时间，计算滑块通过光电门2的速度大小，测出两光电门间距为，则滑块下滑的加速度__________（用、、表示）。测得气垫导轨两支脚间距为，垫高为 ，理论上__________（用、 、重力加速度大小表示），若两者在误差允许范围内相等，即验证了牛顿第二定律。 【答案】(1)5.10 (2)0.50 (3) 【详解】（1）游标卡尺的读数，即遮光条的宽度为 （2）滑块经过光电门的时间极短，用滑块经过光电门的平均速度代替瞬时速度，滑块通过光电门1的速度大小 （3）[1]根据速度位移关系有 可得 [2]根据几何关系可得导轨与水平方向夹角的正弦值为 若不考虑阻力，即理论上，根据牛顿第二定律有 可得 2．（2025·广西·高考真题）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)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)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)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)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_____。 【答案】(1)控制变量法 (2)平行 (3)需要；撤出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) 【详解】（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，为使小车受到的合外力等于细绳的拉力，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。补偿方法：撤出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 可知 因为 联立解得 3．（2025·浙江·高考真题）“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 【详解】（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）A．平衡摩擦力时满足 两边质量消掉，改变小车质量时不需要重新平衡摩擦力，选项A错误； B．电火花计时器需要接220V交流电源，选项B错误； C．调节滑轮高度，使牵引小车的细线根长木板保持平行，选项C正确； D．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。 故选CD。 （3）[1]遮光条宽度d=10mm+0.05mm×0=10.00mm [2]经过两光电门时的速度分别为 根据 解得 4．（2024·天津·高考真题）某同学用图示装置探究加速度与力的关系。 (1)为补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力，调节木板倾角，使小车在不挂槽码时运动，并打出纸带进行检验，下图中能表明补偿阻力恰当的是_________； A． B． C． D． (2)某次实验得到一条纸带，部分计数点如下图所示（每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出），测得。已知打点计时器所接交流电源频率为，则小车的加速度_________（要求充分利用测量数据，结果保留两位有效数字）； (3)该同学将一个可以直接测出绳子拉力的传感器安装在小车上，小车和传感器总质量为。按要求补偿阻力后，该同学共进行了四次实验，悬挂的槽码质量依次为处理数据时，用两种方式得到小车（含传感器）受到的合力，一种将槽码所受重力当作合力、另一种将传感器示数当作合力，则这两种方式得到的合力差异最大时，槽码质量为_________g。 【答案】(1)B (2)0.51 (3)40 【详解】（1）若补偿摩擦力恰当，则小车应该匀速运动，打出的纸带应该点迹均匀分布，故选B。 （2）每相邻两个计数点间还有4个点未画出，可知T=0.1s；小车的加速度 （3）根据牛顿第二定律，对砝码 mg-T=ma 对小车 T=Ma 可得 则当m较小时传感器的示数越接近与砝码的重力mg；m越大，则传感器的示数与砝码重力的差异越大，即这两种方式得到的合力差异最大时，槽码质量为40g。 5．（2024·甘肃·高考真题）用图1所示实验装置探究外力一定时加速度与质量的关系。 (1)以下操作正确的是______（单选，填正确答案标号）。 A．使小车质量远小于槽码质量 B．调整垫块位置以补偿阻力 C．补偿阻力时移去打点计时器和纸带 D．释放小车后立即打开打点计时器 (2)保持槽码质量不变，改变小车上砝码的质量，得到一系列打点纸带。其中一条纸带的计数点如图2所示，相邻两点之间的距离分别为，时间间隔均为T。下列加速度算式中，最优的是______（单选，填正确答案标号）。 A． B． C． D． (3)以小车和砝码的总质量M为横坐标，加速度的倒数为纵坐标，甲、乙两组同学分别得到的图像如图3所示。 由图可知，在所受外力一定的条件下，a与M成______（填“正比”或“反比”）；甲组所用的______（填“小车”、“砝码”或“槽码”）质量比乙组的更大。 【答案】(1)B (2)D (3) 反比 槽码 【详解】（1）A．为了使小车所受的合外力大小近似等于槽码的总重力，故应使小车质量远大于槽码质量，故A错误； B．为了保证小车所受细线拉力等于小车所受合力，则需要调整垫块位置以补偿阻力，也要保持细线和长木板平行，故B正确； C．补偿阻力时不能移去打点计时器和纸带，需要通过纸带上点迹是否均匀来判断小车是否做匀速运动，故C错误； D．根据操作要求，应先打开打点计时器再释放小车，故D错误。 故选B。 （2）根据逐差法可知 联立可得小车加速度表达式为 故选D。 （3）[1]根据图像可知与M成正比，故在所受外力一定的条件下，a与M成反比； [2]设槽码的质量为m，则由牛顿第二定律 化简可得 故斜率越小，槽码的质量m越大，由图可知甲组所用的槽码质量比乙组的更大。 6．（2024·江西·高考真题）某小组探究物体加速度与其所受合外力的关系。实验装置如图（a）所示，水平轨道上安装两个光电门，小车上固定一遮光片，细线一端与小车连接，另一端跨过定滑轮挂上钩码。 （1）实验前调节轨道右端滑轮高度，使细线与轨道平行，再适当垫高轨道左端以平衡小车所受摩擦力。 （2）小车的质量为。利用光电门系统测出不同钩码质量m时小车加速度a。钩码所受重力记为F，作出图像，如图（b）中图线甲所示。 （3）由图线甲可知，F较小时，a与F成正比；F较大时，a与F不成正比。为了进一步探究，将小车的质量增加至，重复步骤（2）的测量过程，作出图像，如图（b）中图线乙所示。 （4）与图线甲相比，图线乙的线性区间____________，非线性区间____________。再将小车的质量增加至，重复步骤（2）的测量过程，记录钩码所受重力F与小车加速度a，如表所示（表中第组数据未列出）。 序号 1 2 3 4 5 钩码所受重力 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 小车加速度 0.26 0.55 0.82 1.08 1.36 序号 6 7 8 15 钩码所受重力 0.120 0.140 0.160 …… 0.300 小车加速度 1.67 1.95 2.20 …… 3.92 （5）请在图（b）中补充描出第6至8三个数据点，并补充完成图线丙_________。 （6）根据以上实验结果猜想和推断：小车的质量____________时，a与F成正比。结合所学知识对上述推断进行解释：______________________。 【答案】 较大 较小 远大于钩码质量 见解析 【详解】（4）[1][2]由题图（b）分析可知，与图线甲相比，图线之的线性区间较大，非线性区间较小； （5）[3]在坐标系中进行描点，结合其他点用平滑的曲线拟合，使尽可能多的点在线上，不在线上的点均匀分布在线的两侧，如下图所示 （6）[4][5]设绳子拉力为，对钩码根据牛顿第二定律有 对小车根据牛顿第二定律有 联立解得 变形得 当时，可认为 则 即a与F成正比。 7．（2024·浙江·高考真题）如图1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2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、、、。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___；小车加速度的表达式是___。 A．    B．    C． 【答案】 B B 远大于 系统误差 C A 【详解】（1）[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。 故选B。 （2）[2]A．补偿阻力时小车需要连接纸带，一方面是需要连同纸带所受的阻力一并平衡，另外一方面是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； B．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，为了能在长度有限的纸带上尽可能多地获取间距适当的数据点，实验时应先接通打点计时器电源，后释放小车，故B正确； C．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。 故选B。 （3）[3]设小车质量为M，槽码质量为m。对小车和槽码根据牛顿第二定律分别有 联立解得 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。 [4]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。 [5]该误差是将细绳拉力用槽码重力近似替代所引入的，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。 故选C。 （4）[6]相邻两计数点间的时间间隔为 打计数点5时小车速度的表达式为 [7]根据逐差法可得小车加速度的表达式是 故选A。 10 / 23 学科网（北京）股份有限公司 $ 实验4 探究加速度与物体受力、物体质量的关系（专项训练）（答案版） 目录 模拟·基础演练 1 ⏳ 题型01 教材原型实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系 1 ⏳ 题型02 拓展创新实验 1 重难·创新演练 2 真题·实战演练 2 模拟·基础演练 ⏳题型01 教材原型实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系 考查重点：教材原型实验 1．【答案】(1)左(2)0.81(3)D 2．【答案】(1) // //(2)C 3．【答案】(1)右(2) 不需要 A 4．【答案】(1)A(2)C(3)2.0(4) 5．【答案】(1)AC(2)1.60(3)AD ⏳题型02 拓展创新实验 考查重点：实验目的、原理、器材及方案创新 6．【答案】(1)A(2)B(3)手机质量一定时，手机的加速度与手机所受合外力成正比(4) 7．【答案】(1)不需要(2)不改变(3) 重难·创新演练 设题创新:床戏你应用(T1); 1．【答案】(1)需要(2) B 槽码(3)B 真题·实战演练 高频考点：实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系 1．【答案】(1)5.10(2)0.50(3) 2．【答案】(1)控制变量法(2)平行(3)需要；撤出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) 3．【答案】(1)0.390(2)CD(3) 10.00 4．【答案】(1)B(2)0.51(3)40 5．【答案】(1)B(2)D(3) 反比 槽码 6．【答案】 较大 较小 远大于钩码质量 见解析 7．【答案】 B B 远大于 系统误差 C A 1 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $