实验03 探究加速度与物体受力、物体质量的关系（复习讲义）（天津专用）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”核心实验，按基本原理、实验操作、数据处理、误差分析到创新应用的逻辑架构知识，通过考情研判、考点拆解、方法归纳、真题演练四环节，帮助学生系统掌握控制变量法、图像分析等关键技能。 资料突出科学思维与科学探究素养培养，如通过a-F图像误差分析训练科学推理，结合力传感器创新实验突破传统条件限制。设置分层练习与考向破译，助力学生高效掌握实验操作规范与数据处理方法，为教师提供精准复习节奏把控依据。

实验03 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 基本实验步骤 知识点1 原理及装置图 知识点2 实验器材 知识点3 实验过程 知识点4 数据处理 知识点5 注意事项 知识点6 误差分析 考点二 创新实验 知识点1 实验器材创新 知识点2 实验原理创新 知识点3 实验目的创新 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 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 —— 陕晋青宁卷第11题，7分； 安徽卷第 11 题，7 分； 山东卷实验题，6 分 广东卷第11题，3 分； 甘肃卷第11题，7 分； 江西卷第 11题，8 分 考情分析 题型与考向： 该实验是高考力学核心必考实验，多以实验大题为主、选择题小问为辅，难度中等。常规考查：控制变量法实验思路、平衡摩擦力操作、钩码质量远小于小车质量的条件、纸带 / 光电门求加速度、a-F、a-1/m图像分析；创新考向：力传感器、气垫导轨等器材变式、图像误差畸变分析、系统误差定量分析。 情境与立意： 基础实操类：轨道调平、摩擦力平衡、细线与导轨平行、小车释放规范等课本标准装置操作考查； 数据图像类：绘制与解读a-F、a-1/m图像，利用图像斜率、截距判断实验操作失误； 器材创新类：光电门、力传感器、气垫导轨替代传统打点计时器，弱化 “钩码远小于小车” 限制； 误差探究类：未平衡摩擦、过度平衡摩擦、钩码质量偏大带来的图像弯曲、读数误差分析与改进方案。 复习目标 1.牢牢掌握控制变量法实验思想，明确探究加速度与合力、质量关系的分组实验方案。 2.熟记整套实验操作步骤，熟练掌握平衡摩擦力、细线平行导轨等关键操作，能准确判断操作正误。 3.熟练运用纸带、光电门两种方法计算加速度，会绘制、分析a-F、a-1/m图像，能根据图像反推实验问题。 4.理解 “钩码质量远小于小车质量” 的原理，掌握力传感器创新装置的优势，熟悉各类误差来源与减小误差的方法。 5.可以灵活迁移实验原理，解决装置改装、器材替换等创新变式题型，结合牛顿第二定律做简单定量计算。 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 实验：探究平抛运动的特点 知●识●解●构 1.原理及装置图 (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，无需重新平衡阻力 (3)细绳拉力F≈m'g(m'g为槽码重力)的条件是m≫m'，但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' (4)作a-F图像或a-图像，确定a与F、m的关系 2.实验器材 小车、槽码、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、学生电源、细绳、导线、纸带、天平、刻度尺、坐标纸等 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：安装实验器材，不把悬挂槽码的细绳系在小车上(即不给小车牵引力) (3)平衡阻力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫上垫木，使小车能匀速下滑 (4)保持小车质量不变，改变槽码的质量，分别测得a、F几组数据 (5)保持槽码质量不变，分别测得a、m几组数据 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，说明a与m成反比 5.注意事项 (1)开始实验前首先平衡阻力：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平衡小车和纸带受到的阻力。在平衡阻力时，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平衡阻力 (3)实验必须保证的条件：m≫m'(特殊情况除外) (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打点计时器，并应先接通电源，后释放小车，且应在小车碰到滑轮前按住小车 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)平衡阻力不准确、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●向●破●译 考向1 探究加速度与力成正比的实验 1．（2026·天津宁河·一模）如图1所示是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置。 (1)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。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 (2)经正确操作后获得一条如图2所示的纸带，建立以计数点O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=______； 【答案】(1) 远大于 C (2) 【详解】（1）[1]对整体由牛顿第二定律得 解得小车拉力 只有当小车质量远大于槽码质量时，，近似成立。 [2]A．气垫导轨是减小摩擦力误差,不是消除近似误差，故A错误； B．光电计时是减小计时的加速度测量误差，不是消除近似误差，故B错误； C．用力传感器测量拉力，不需要近似，消除了该误差，故C正确。 故选C。 （2）打计数点5时，对应4到6的中间时刻，4到6的位移为，总时间为，因此速度 【点睛】 2．（25-26高三上·天津红桥·阶段检测）为探究物体质量一定时加速度与力的关系，小明设计了如图甲实验装置。 (1)实验中，平衡摩擦力时，__________（选填“需要”或者“不需要”）将砂及砂桶用细线绕过定滑轮系在小车上。适当垫高木板一端，轻推小车，使得小车能匀速下滑则认为平衡摩擦力。之后改变砂和砂桶质量，__________（选填“需要”或者“不需要”）重新平衡摩擦力。 (2)小明根据实验数据作出图像如图乙，该图线不过原点并在末端发生弯曲，其原因是_________。（选填字母代号） A．木板右端垫起的高度过小（即平衡摩擦力不足） B．木板右端垫起的高度过大（即平衡摩擦力过度） C．砂和砂桶的总质量m远小于小车及车上砝码的总质量M D．砂和砂桶的总质量m未远小于小车及车上砝码的总质量M (3)图乙所示是实验过程中得到的纸带，A、B、C、D、E、F、G是选取的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点没有画出，打点计时器使用的电源频率则物体运动的加速度a=______（结果保留两位有效数字） 【答案】(1) 不需要 不需要 (2)AD (3)0.50 【详解】（1）[1]平衡摩擦力时，不需要将砂和砂桶用细线绕过定滑轮系在小车上，只需要适当垫高木板一端，轻推小车，使得小车能匀速下滑。 [2]平衡摩擦力之后，小车所受重力的下滑分力和摩擦力平衡，之后不需要再次平衡摩擦力。 （2）AB．该图线不过原点是因为平衡摩擦力不足，导致小车一开始没有加速度，故A正确，B错误； CD．设小车及车上砝码的总质量为M，砂和砂桶的总质量m 根据牛顿第二定律有， 解得 由上式可知时，可以认为细绳拉力近似等于砂和砂桶的重力，即当这个条件不满足时，图像发生弯曲，故C错误，D正确。 故选AD。 （3）根据逐差公式 相邻的两个计数点之间还有四个点没有画出，则 解得 3．（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。 4．（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 5．（2026·陕西安康·模拟预测）某同学利用如图1所示的装置探究小车加速度与所受合力之间的关系。 (1)该同学首先用游标卡尺测量遮光片的宽度d，结果如图2所示，则d=_________mm； (2)测得遮光片经过光电门1的遮光时间为0.053s，经过光电门2的遮光时间为0.013s，从光电门1到光电门2的时间为2.5s，则小车的加速度大小为a=_________m/s2（结果保留2位有效数字）； (3)将托盘和砝码的重力作为小车受到的合力F，改变砝码质量，测出多个F与对应加速度a的值，作出的a-F图像如图3所示，要得到一条过原点的直线，则应__________（选填“增大”或“减小”）轨道的倾角。 【答案】(1)5.25 (2)0.12 (3)增大 【详解】（1）该游标卡尺的精度，可得 （2）遮光片经过光电门1的遮光时间为0.053s，经过光电门2的遮光时间为0.013s，则经过光电门1的瞬时速度为 经过光电门2的瞬时速度为 根据可得加速度为 （3）作出的a-F图像如图3所示，可知F达到一定程度时，才有加速度，可知小车没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，可知应增大轨道的倾角。 考向2 探究加速度与质量成正比的实验 6．（2026·河南南阳·模拟预测）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__________（多选，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．接通电源，打点计时器稳定工作后，再释放小车 (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。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3可知，甲组所用槽码的质量__________（填“大于”“小于”或“等于”）乙组槽码的质量。 【答案】(1)BD (2)C (3)大于 【详解】（1）A．为了能忽略槽码失重，使细绳对小车的拉力等于槽码重力，要使槽码质量远小于小车质量，故A错误； B．本实验需要平衡摩擦力，平衡方法是调整垫块位置以补偿阻力，故B正确； C．补偿阻力时移去细绳和槽码，依靠重力的下滑分力平衡摩擦力，检查的方法是看纸带上相邻的点间距离是否相等，若相等，则恰好平衡了摩擦力，故C错误； D．先接通电源，打点计时器稳定工作后，再释放小车，故D正确。 故选BD。 （2）A．整理后得，即只利用了首尾两组数据，偶然误差可能会很大，故A错误； B．整理后得，即只利用了四组数据，故B错误； C．8组数据都有利用，故C正确； D．整理后得，利用了六组数据，故D错误； 故选C。 （3）由牛顿第二定律 解得 斜率 甲组图像的斜率小，则甲组所用槽码的质量大于乙组槽码的质量 7．（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。 8．（2026·河南南阳·三模）某同学用如图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系。 (1)实验中，平衡阻力的正确做法是 。 A．挂上砂桶，不连纸带，调整轨道倾角，使小车能自由滑下 B．挂上砂桶，调整轨道倾角，使小车能拖着纸带匀速下滑 C．不挂砂桶，不连纸带，调整轨道倾角，使小车能自由滑下 D．不挂砂桶，但连接纸带，调整轨道倾角，使小车能拖着纸带匀速下滑 (2)在正确操作后，打出一条点迹清晰的纸带如图乙所示，0、1、2、3、4为五个相邻的计数点，相邻计数点间的距离05cm88cm。若相邻两个计数点间还有四个计时点未画出，打点计时器的工作频率为50Hz，则打下计数点1时小车的速度大小_______m/s，小车的加速度大小a=_____。（结果均保留三位有效数字） (3)本实验的目的是探究小车的加速度a与合力F、质量M三者的关系。下列说法正确的是 。 A．本实验采用了控制变量法 B．每次改变小车的质量时，需要重新平衡阻力 C．本实验要求砂桶（含砂）的质量远小于小车的质量 D．在处理数据时，为了直观判断a与M的关系，应作出图像 【答案】(1)D (2) 1.26 0.918 (3)ACD 【详解】（1）平衡摩擦力方法：不挂重物，连接上纸带，调整轨道倾角，使小车能拖着纸带匀速下滑。 故选D。 （2）[1]，其中相邻计数点的时间 [2]由逐差法 （3）A．本实验采用了控制变量法，故A正确； B．平衡摩擦时应满足，小车质量可以约去（即与小车质量无关），则每次改变小车的质量时，不需要重新平衡阻力，平衡一次就行，故B错误； C．本实验要求砂桶（含砂）的质量远小于小车的质量，只有满足这个条件才能使绳上的拉力近似等于砂桶的重力，故C正确； D．在处理数据时，为了直观判断a与M的关系，应作出图像，此图像为过原点的直线，故D正确。 故选ACD。 9．（2026·河北雄安·一模）如图甲所示是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置。 (1)为了使钩码的总重力可近似作为细线对小车的拉力，对应的操作是______。 A．调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行 B．补偿小车受到的阻力 C．钩码的总质量应远小于小车的质量 (2)图乙是某同学在实验中得到的一条纸带，相邻两个计数点间还有四个点未画出，实验中交变电源的频率是50Hz，小车的加速度大小为______。（结果保留三位有效数字） (3)若某次实验中，没有使钩码的总质量远小于小车和车上砝码的总质量，其他实验操作均正确。以小车和车上砝码的总质量为横坐标，以小车加速度的倒数为纵坐标，A、B两组同学得到的图像如图丙所示（为已知量）。若该实验验证了牛顿第二定律，则当地的重力加速度大小为______（用表示）；B组所用钩码的总质量比A组的更______（填“大”或“小”）。 【答案】(1)C (2)1.36 (3) 小 【详解】（1）使钩码的总重力可近似作为细线对小车的拉力，需要钩码的总质量远小于小车的质量，这样才能近似认为细线拉力等于钩码重力，对应的操作是C，故C正确。 （2）相邻两个计数点间还有四个点未画出，可知相邻计数点间时间间隔 根据逐差法可知 （3）由牛顿第二定律有 化简可得 可知当时，，即 图线的斜率越小，钩码的总质量越大，由题图丙可知B组所用的钩码的质量比A组的更小。 10．（2026·河南开封·模拟预测）某实验小组探究“加速度与合外力、物体质量的关系”。如图甲所示，将一端带有定滑轮的长木板放在水平桌面上，小车前端可通过轻绳跨过定滑轮与砂桶连接，小车后端与穿过打点计时器限位孔的纸带相连。 实验开始时首先平衡阻力，平衡阻力后，让轻绳跨过定滑轮连接砂桶，调整细线与木板平行，给砂桶中加入适量砂子，让小车加速运动，实验过程中可近似认为砂桶及桶内砂子的重力等于小车的合外力。保持小车质量不变，改变砂桶中砂子的质量，重复实验多次；每次根据打出的纸带计算小车的加速度、描点作图，作出图像。 (1)下列操作过程中，正确的是_______（填字母）； A．实验开始时，让小车靠近打点计时器处，先接通电源再释放小车 B．实验中每次改变砂桶中砂子的质量时，需重新调节木板的倾斜度 C．为减小误差，实验中需保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量 (2)实验中得到一条如图乙所示的纸带（相邻两计数点间还有四个点未画出），打点计时器所用交流电的频率，根据纸带可求出小车的加速度大小为____________（结果保留三位有效数字）； (3)根据实验测得的数据作出图线如图丙所示，该图线未通过坐标原点，经分析可知该小组做实验时木板左侧垫得过____________（填“高”或“低”）； (4)按正确的步骤操作，若保持砂和砂桶的质量不变，改变小车的质量，测出对应的加速度，并作出图像，实验操作无误，丁图中最符合实际的是图线____________（填“1”“2”“3”或“4”）。 【答案】(1)AC (2)1.12 (3)高 (4)4 【详解】（1）A．先接通电源打点，再释放小车，可以保证纸带上打下第一个点时小车刚好开始运动，避免点迹过少，同时，小车靠近打点计时器可以充分利用纸带，故A正确； B．平衡摩擦力的目的是让重力沿斜面向下的分力等于小车受到的阻力，即，这个平衡条件与小车质量有关，但与砂桶质量无关。只要木板倾斜度不变，平衡后的状态不会因砂桶质量改变而改变。因此不需要重新调节，故B错误； C．小车和砂桶整体加速度，小车所受拉力，只有当时，，因此为减小系统误差，必须满足，故C正确； 故选AC。 （2）打点计时器频率，相邻两计数点间还有四个点未画出，所以计数点之间的时间间隔 根据纸带数据， 由于时间间隔相等，使用逐差法求加速度 （3）图丙中，时，加速度，这意味着小车在没有拉力的情况下就已经有加速度。在实验中，平衡摩擦力时将木板左端垫高，使小车重力沿斜面向下的分力抵消摩擦力。如果垫得过高，则重力的分力大于摩擦力，小车在不受拉力时也会加速下滑，故填“高” （4）对小车和砂桶系统，由牛顿第二定律有 解得 两边取倒数 因此图像应为过原点上方斜率为正的直线，故填“4” 探索创新实验 知识点1 质点和参考系 知●识●解●构 1.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 2.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 3.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 11．（2026·天津·一模）在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，若在小车前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），细线系在拉力传感器上。如图所示，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，细线的拉力为F。 (1)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个点未画出）。已知打点计时器所接交流电源频率为50Hz，则打下计数点4时小车的速度________m/s；小车的加速度________（结果保留三位有效数字） (2)若刘同学忘记平衡摩擦力，多次改变槽码的质量，重复实验，测得多组力F及对应的加速度a，并作出图像，其图像最可能是________。 A． B． C． D． 【答案】(1) 0.641 0.820 (2)C 【详解】（1）[1]打点计时器频率为50Hz，每相邻两个计数点间还有4个点未画出，则相邻计数点间的时间间隔 根据匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度，打下计数点4时小车的速度 [2]根据逐差法，可知 （2）A．图像过原点，说明拉力为0时加速度为0，且一旦有拉力就有加速度，这是平衡摩擦力恰当的情况，故A错误； B．图像在轴上有截距，说明拉力时小车已经有了加速度，这是因为平衡摩擦力时木板倾角过大，重力沿斜面向下的分力大于摩擦力，故B错误； C．图像在轴上有截距，说明当拉力达到一定数值时，小车才开始产生加速度，这是因为没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，拉力需要先克服摩擦力，故C正确； D．由于拉力是由拉力传感器直接测得的，不是用槽码的重力近似代替绳子拉力，因此不需要满足槽码质量远小于小车质量的条件，与始终成线性关系，图像应为直线，故D错误。 故选C。 12．（2025·浙江台州·一模）某同学用如图1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，穿过电火花打点计时器，细线一端连着小车，另一端通过光滑的定滑轮和动滑轮与挂在竖直面内的拉力传感器相连，拉力传感器用于测小车受到拉力的大小。 (1)下列说法中正确的是________ A．调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行 B．打点计时器应使用工作电压为的直流电源 C．实验前，把木板的一端抬高，以平衡小车与纸带受到的阻力 D．实验条件必须满足钩码与动滑轮的总质量远小于小车的质量 (2)该同学根据实验数据作出了小车的加速度a与拉力传感器示数F的关系图像如图2所示，图像不过原点的原因是________ (3)乙同学以力传感器的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出的图线是一条直线，如图2所示，图线与横坐标的夹角为c，图线的斜率为k，则小车的质量________。 A． B． C．k D． 【答案】(1)AC (2)平衡摩擦力过度（或者长木板倾角过大） (3)D 【详解】（1）A．为了使小车受到的合外力等于细线的拉力，应调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行，故A正确； B．电火花打点计时器应使用工作电压为220V的交流电源，故B错误； C．实验前，把木板的一端抬高，以平衡小车与纸带受到的阻力，故C正确； D．实验中力传感器可以直接测量出细线的拉力，不需要满足钩码与动滑轮的总质量远小于小车的质量，故D错误。 故选AC。 （2）由题图可知，当时，小车具有一定的加速度，所以图像不过原点的原因是平衡摩擦力过度； （3）图2中图线在纵轴上的截距为，直线斜率为k，对小车受力分析由牛顿第二定律可得 可得 则图像斜率为 解得小车的质量为 故选D。 13．（2026·辽宁锦州·二模）某实验小组用图1所示的装置探究加速度与力的关系。滑块与遮光条的总质量为。 (1)用游标卡尺测出遮光条的宽度，示数如图2所示，则遮光条宽度________； (2)实验前需要调节气垫导轨使其水平：________（选填“需悬挂”或“不悬挂”）沙桶和动滑轮，接通气源，轻推滑块使其依次通过光电门1、2，记录滑块通过两光电门1、2时遮光条的挡光时间、，如果，则应调节气垫导轨底座螺钉，使气垫导轨右端适当调________（填“高”或“低”），直至轻推滑块后，滑块通过两光电门的挡光时间相等； (3)按图1装置，做好各种调节后进行实验，测出两光电门间的距离，多次改变沙桶中沙的质量进行实验，记录每次实验中弹簧测力计的示数及滑块通过两光电门1、2时遮光条的挡光时间、，根据测得的数据，以为纵轴，以为横轴作图，如果图像是一条过原点的倾斜直线，且图像的斜率为__________，表明质量一定时，加速度与合外力成正比。 A． B． C． D． 【答案】(1)2.3 (2) 不悬挂 高 (3)A 【详解】（1）图2可知游标卡尺精度为0.1mm，则d1=2mm+0.1mm×3=2.3mm。 （2）[1][2]实验前需要调节气垫导轨使其水平：不悬挂沙桶和动滑轮，接通气源，轻推滑块使其依次通过光电门1、2，记录滑块通过两光电门1、2时遮光条的挡光时间、，如果，说明滑块做减速运动，则应调节气垫导轨底座螺钉，使气垫导轨右端适当调高，直至轻推滑块后，滑块通过两光电门的挡光时间相等； （3）根据牛顿第二定律，对滑块有 根据运动学公式，有 其中 代入数据并整理，可得 所以斜率为。 故选A。 14．（2026·江西抚州·模拟预测）某实验小组利用如图所示装置验证牛顿第二定律，不计轻绳、滑轮及传感器的质量，轻绳与滑轮间接触光滑，忽略空气阻力。 (1)为使重物向上加速运动，钩码的质量m与重物的质量M应满足的关系是__________； (2)在重物向上加速运动过程中，关于钩码的加速度大小与重物的加速度大小，有 ； A． B． C． (3)实验所用交流电源频率为50Hz。打点计时器某次打出的纸带如图，图中相邻两点间有4个点未画出，则重物的加速度大小为__________（计算结果保留两位有效数字）； (4)仅增加钩码的个数，得到重物加速度a和传感器示数F的多组数据，画出a-F图像如图所示，图像的斜率为k，若重物的质量M＝__________（用k表示），则说明牛顿第二定律成立。 【答案】(1)2m＞M (2)B (3)2.0 (4) 【详解】（1）为使重物向上加速运动，应满足 （2）当重物上升高度为h时，钩码下降高度为2h，由可知，钩码的加速度为重物的两倍 故选B （3）交流电源频率为50Hz ，周期，相邻两点间有4个点未画出，则相邻点间的时间间隔 用逐差法求加速度 （4）以重物为研究对象，根据牛顿第二定律 解得 图像的斜率，得 15．（2026·黑龙江哈尔滨·三模）下图为某学习小组做“验证加速度与物体所受合力关系”的实验装置，图中弹簧秤竖直固定，使气垫导轨处于水平状态，再调整气垫导轨上连接滑块的细绳水平，重力加速度为。 (1)当遮光条距光电门的距离为时，由静止释放滑块，测得遮光条通过光电门的挡光时间为。若遮光条的宽度为，则滑块加速度________（用、、表示）。 (2)本实验操作过程中，________（选填“需要”或“不需要”）满足钩码的质量远小于滑块（含遮光条）的质量。 (3)改变钩码个数，每次滑块都从同一位置由静止释放，记录挡光时间和细绳拉力。在滑块（含遮光条）的质量、和均无需测量的前提下，只要能证明________（选填“”、“”、“”）和细绳拉力成正比，即可证明加速度与成正比。 (4)该小组同学再次利用该实验装置，通过弹簧秤示数计算出滑块所受拉力，与滑块质量计算得出加速度，却发现与（1）中计算出的加速度存在明显差异。除实验中的偶然误差外，请写出一条可能导致这一结果的原因：________。 【答案】(1) (2)不需要 (3) (4)①存在空气阻力；②绳与滑轮间存在摩擦；③绳质量不可忽略；④细绳不水平；⑤弹簧秤不竖直；⑥光电门测速度不是中位速度；⑦气垫导轨不水平；⑧滑块初速度不为0；⑨弹簧秤下方滑轮有质量等 【详解】（1）根据光电门的测速原理可知，滑块通过光电门的速度为 根据速度与位移的关系式有 解得滑块加速度 （2）弹簧秤可测出细绳对滑块拉力，故不需要使钩码质量远小于滑块（含遮光条）质量。 （3）滑块加速度 根据牛顿第二定律 联立可得 可得只要能证明和细绳拉力成正比，即可证明加速度与成正比。 （4）可能导致这一结果的原因：①存在空气阻力；②绳与滑轮间存在摩擦；③绳质量不可忽略；④细绳不水平；⑤弹簧秤不竖直；⑥光电门测速度不是中位速度；⑦气垫导轨不水平；⑧滑块初速度不为0；⑨弹簧秤下方滑轮有质量等。 16．（2026·河南·三模）某同学用如图（a）所示的装置探究“加速度与力的关系”，图（a）中的拉力传感器固定在小车上，可以将小车所受细绳的拉力F显示在与之连接的电脑上并进行记录，实验测得小车与传感器的总质量为M，重力加速度为g。 (1)该同学将木板平放在水平桌面上，连接好器材后在沙桶内添加细沙，当打点计时器打点均匀时拉力传感器的示数为，可知小车运动过程中受到的阻力大小为________。 (2)继续向沙桶内添加细沙，小车由静止释放后，测量纸带数据如图（b）所示，图中两点间的时间间隔为T，可知小车的加速度大小________（用、和T表示），此时传感器的示数为。 (3)继续向沙桶内添加细沙，重复（2）中的实验过程，描点作图，若以加速度a为纵轴，则横轴应为________（填“F”或“”）可以得到过坐标原点的图线。 (4)继续向沙桶内添加细沙重复实验，发现传感器的示数最后会趋近于某一数值，从理论上分析可知，该数值应为________。 【答案】(1) (2) (3) (4) 【详解】（1）小车匀速运动时受力平衡，阻力的大小等于拉力的大小，为 （2）根据匀变速运动的公式 在纸带上选取时间间隔为2T的两段距离，位移差为，可知 （3）小车受到的合力为，若要使图像过坐标原点，根据牛顿第二定律可知，图像的横轴应为 （4）设沙桶及沙的总质量为m，根据牛顿第二定律可知 当时， 17．（2026·辽宁·模拟预测）两个实验小组按照图甲、乙两种方案分别做“探究加速度与力、质量的关系”的实验。实验中，设小车的质量为、沙和沙桶的总质量为，通过纸带测得小车的加速度大小为，已知重力加速度为。 (1)补偿摩擦力后，实验时必须满足“远大于”的实验方案是___________（填“甲”“乙”或“都需要”）。 (2)第一组同学利用补偿摩擦力后的甲图进行实验。设沙和沙桶的重力为，在小车质量保持不变的情况下，不断往桶里加沙，沙和沙桶的质量最终达到，测小车加速度，根据他的实验数据作出的图像应该是___________。 A． B． C． D． (3)第二组同学利用乙图进行实验。下图是某次实验打点计时器打出的一条纸带（部分）。若、、、、为计数点，相邻计数点间的时间间隔为0.10s，从图中给定的数据，可求出小车的加速度大小是___________，打下点时小车的速度大小是___________。（结果均保留2位有效数字） 【答案】(1)甲 (2)C (3) 2.0 0.70 【详解】（1）甲方案中，需要将沙和沙桶的重力近似当作小车受到的拉力，根据牛顿第二定律，对沙和沙桶有 对小车有 联立可得小车实际拉力 只有满足时，才有 乙方案中，弹簧测力计可以直接读出细线对小车的拉力，不需要近似，因此不需要满足 故只有甲方案需要。 （2）对甲方案，平衡摩擦力后，图像在较小（）时近似为过原点的直线；当增大，不再远小于后，实际加速度 当增大到一定程度后，不可忽略，图像斜率变小，图像向下弯曲。 故选C。 （3）[1]根据逐差法有 [2]根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于平均速度，则打下点的速度 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $ 实验03 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 基本实验步骤 知识点1 原理及装置图 知识点2 实验器材 知识点3 实验过程 知识点4 数据处理 知识点5 注意事项 知识点6 误差分析 考点二 创新实验 知识点1 实验器材创新 知识点2 实验原理创新 知识点3 实验目的创新 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 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 —— 陕晋青宁卷第11题，7分； 安徽卷第 11 题，7 分； 山东卷实验题，6 分 广东卷第11题，3 分； 甘肃卷第11题，7 分； 江西卷第 11题，8 分 考情分析 题型与考向： 该实验是高考力学核心必考实验，多以实验大题为主、选择题小问为辅，难度中等。常规考查：控制变量法实验思路、平衡摩擦力操作、钩码质量远小于小车质量的条件、纸带 / 光电门求加速度、a-F、a-1/m图像分析；创新考向：力传感器、气垫导轨等器材变式、图像误差畸变分析、系统误差定量分析。 情境与立意： 基础实操类：轨道调平、摩擦力平衡、细线与导轨平行、小车释放规范等课本标准装置操作考查； 数据图像类：绘制与解读a-F、a-1/m图像，利用图像斜率、截距判断实验操作失误； 器材创新类：光电门、力传感器、气垫导轨替代传统打点计时器，弱化 “钩码远小于小车” 限制； 误差探究类：未平衡摩擦、过度平衡摩擦、钩码质量偏大带来的图像弯曲、读数误差分析与改进方案。 复习目标 1.牢牢掌握控制变量法实验思想，明确探究加速度与合力、质量关系的分组实验方案。 2.熟记整套实验操作步骤，熟练掌握平衡摩擦力、细线平行导轨等关键操作，能准确判断操作正误。 3.熟练运用纸带、光电门两种方法计算加速度，会绘制、分析a-F、a-1/m图像，能根据图像反推实验问题。 4.理解 “钩码质量远小于小车质量” 的原理，掌握力传感器创新装置的优势，熟悉各类误差来源与减小误差的方法。 5.可以灵活迁移实验原理，解决装置改装、器材替换等创新变式题型，结合牛顿第二定律做简单定量计算。 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 实验：探究平抛运动的特点 知●识●解●构 1.原理及装置图 (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，无需重新平衡阻力 (3)细绳拉力F≈m'g(m'g为槽码重力)的条件是m≫m'，但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' (4)作a-F图像或a-图像，确定a与F、m的关系 2.实验器材 小车、槽码、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、学生电源、细绳、导线、纸带、天平、刻度尺、坐标纸等 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：安装实验器材，不把悬挂槽码的细绳系在小车上(即不给小车牵引力) (3)平衡阻力：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)保持小车质量不变，改变槽码的质量，分别测得a、F几组数据 (5)保持槽码质量不变，分别测得a、m几组数据 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，说明a与m成反比 5.注意事项 (1)开始实验前首先平衡阻力：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平衡 。在平衡阻力时，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平衡阻力 (3)实验必须保证的条件：m≫m'(特殊情况除外) (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 ，且应在小车碰到滑轮前按住小车 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)平衡阻力不准确、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●向●破●译 考向1 探究加速度与力成正比的实验 1．（2026·天津宁河·一模）如图1所示是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置。 (1)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。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 (2)经正确操作后获得一条如图2所示的纸带，建立以计数点O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=______； 2．（25-26高三上·天津红桥·阶段检测）为探究物体质量一定时加速度与力的关系，小明设计了如图甲实验装置。 (1)实验中，平衡摩擦力时，__________（选填“需要”或者“不需要”）将砂及砂桶用细线绕过定滑轮系在小车上。适当垫高木板一端，轻推小车，使得小车能匀速下滑则认为平衡摩擦力。之后改变砂和砂桶质量，__________（选填“需要”或者“不需要”）重新平衡摩擦力。 (2)小明根据实验数据作出图像如图乙，该图线不过原点并在末端发生弯曲，其原因是_________。（选填字母代号） A．木板右端垫起的高度过小（即平衡摩擦力不足） B．木板右端垫起的高度过大（即平衡摩擦力过度） C．砂和砂桶的总质量m远小于小车及车上砝码的总质量M D．砂和砂桶的总质量m未远小于小车及车上砝码的总质量M (3)图乙所示是实验过程中得到的纸带，A、B、C、D、E、F、G是选取的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点没有画出，打点计时器使用的电源频率则物体运动的加速度a=______（结果保留两位有效数字） 3．（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。 4．（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______。 5．（2026·陕西安康·模拟预测）某同学利用如图1所示的装置探究小车加速度与所受合力之间的关系。 (1)该同学首先用游标卡尺测量遮光片的宽度d，结果如图2所示，则d=_________mm； (2)测得遮光片经过光电门1的遮光时间为0.053s，经过光电门2的遮光时间为0.013s，从光电门1到光电门2的时间为2.5s，则小车的加速度大小为a=_________m/s2（结果保留2位有效数字）； (3)将托盘和砝码的重力作为小车受到的合力F，改变砝码质量，测出多个F与对应加速度a的值，作出的a-F图像如图3所示，要得到一条过原点的直线，则应__________（选填“增大”或“减小”）轨道的倾角。 考向2 探究加速度与质量成正比的实验 6．（2026·河南南阳·模拟预测）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__________（多选，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．接通电源，打点计时器稳定工作后，再释放小车 (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。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3可知，甲组所用槽码的质量__________（填“大于”“小于”或“等于”）乙组槽码的质量。 7．（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． 8．（2026·河南南阳·三模）某同学用如图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系。 (1)实验中，平衡阻力的正确做法是 。 A．挂上砂桶，不连纸带，调整轨道倾角，使小车能自由滑下 B．挂上砂桶，调整轨道倾角，使小车能拖着纸带匀速下滑 C．不挂砂桶，不连纸带，调整轨道倾角，使小车能自由滑下 D．不挂砂桶，但连接纸带，调整轨道倾角，使小车能拖着纸带匀速下滑 (2)在正确操作后，打出一条点迹清晰的纸带如图乙所示，0、1、2、3、4为五个相邻的计数点，相邻计数点间的距离05cm88cm。若相邻两个计数点间还有四个计时点未画出，打点计时器的工作频率为50Hz，则打下计数点1时小车的速度大小_______m/s，小车的加速度大小a=_____。（结果均保留三位有效数字） (3)本实验的目的是探究小车的加速度a与合力F、质量M三者的关系。下列说法正确的是 。 A．本实验采用了控制变量法 B．每次改变小车的质量时，需要重新平衡阻力 C．本实验要求砂桶（含砂）的质量远小于小车的质量 D．在处理数据时，为了直观判断a与M的关系，应作出图像 9．（2026·河北雄安·一模）如图甲所示是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置。 (1)为了使钩码的总重力可近似作为细线对小车的拉力，对应的操作是______。 A．调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行 B．补偿小车受到的阻力 C．钩码的总质量应远小于小车的质量 (2)图乙是某同学在实验中得到的一条纸带，相邻两个计数点间还有四个点未画出，实验中交变电源的频率是50Hz，小车的加速度大小为______。（结果保留三位有效数字） (3)若某次实验中，没有使钩码的总质量远小于小车和车上砝码的总质量，其他实验操作均正确。以小车和车上砝码的总质量为横坐标，以小车加速度的倒数为纵坐标，A、B两组同学得到的图像如图丙所示（为已知量）。若该实验验证了牛顿第二定律，则当地的重力加速度大小为______（用表示）；B组所用钩码的总质量比A组的更______（填“大”或“小”）。 10．（2026·河南开封·模拟预测）某实验小组探究“加速度与合外力、物体质量的关系”。如图甲所示，将一端带有定滑轮的长木板放在水平桌面上，小车前端可通过轻绳跨过定滑轮与砂桶连接，小车后端与穿过打点计时器限位孔的纸带相连。 实验开始时首先平衡阻力，平衡阻力后，让轻绳跨过定滑轮连接砂桶，调整细线与木板平行，给砂桶中加入适量砂子，让小车加速运动，实验过程中可近似认为砂桶及桶内砂子的重力等于小车的合外力。保持小车质量不变，改变砂桶中砂子的质量，重复实验多次；每次根据打出的纸带计算小车的加速度、描点作图，作出图像。 (1)下列操作过程中，正确的是_______（填字母）； A．实验开始时，让小车靠近打点计时器处，先接通电源再释放小车 B．实验中每次改变砂桶中砂子的质量时，需重新调节木板的倾斜度 C．为减小误差，实验中需保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量 (2)实验中得到一条如图乙所示的纸带（相邻两计数点间还有四个点未画出），打点计时器所用交流电的频率，根据纸带可求出小车的加速度大小为____________（结果保留三位有效数字）； (3)根据实验测得的数据作出图线如图丙所示，该图线未通过坐标原点，经分析可知该小组做实验时木板左侧垫得过____________（填“高”或“低”）； (4)按正确的步骤操作，若保持砂和砂桶的质量不变，改变小车的质量，测出对应的加速度，并作出图像，实验操作无误，丁图中最符合实际的是图线____________（填“1”“2”“3”或“4”）。 探索创新实验 知识点1 质点和参考系 知●识●解●构 1.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 2.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 3.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 11．（2026·天津·一模）在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，若在小车前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），细线系在拉力传感器上。如图所示，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，细线的拉力为F。 (1)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个点未画出）。已知打点计时器所接交流电源频率为50Hz，则打下计数点4时小车的速度________m/s；小车的加速度________（结果保留三位有效数字） (2)若刘同学忘记平衡摩擦力，多次改变槽码的质量，重复实验，测得多组力F及对应的加速度a，并作出图像，其图像最可能是________。 A． B． C． D． 12．（2025·浙江台州·一模）某同学用如图1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，穿过电火花打点计时器，细线一端连着小车，另一端通过光滑的定滑轮和动滑轮与挂在竖直面内的拉力传感器相连，拉力传感器用于测小车受到拉力的大小。 (1)下列说法中正确的是________ A．调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行 B．打点计时器应使用工作电压为的直流电源 C．实验前，把木板的一端抬高，以平衡小车与纸带受到的阻力 D．实验条件必须满足钩码与动滑轮的总质量远小于小车的质量 (2)该同学根据实验数据作出了小车的加速度a与拉力传感器示数F的关系图像如图2所示，图像不过原点的原因是________ (3)乙同学以力传感器的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出的图线是一条直线，如图2所示，图线与横坐标的夹角为c，图线的斜率为k，则小车的质量________。 A． B． C．k D． 13．（2026·辽宁锦州·二模）某实验小组用图1所示的装置探究加速度与力的关系。滑块与遮光条的总质量为。 (1)用游标卡尺测出遮光条的宽度，示数如图2所示，则遮光条宽度________； (2)实验前需要调节气垫导轨使其水平：________（选填“需悬挂”或“不悬挂”）沙桶和动滑轮，接通气源，轻推滑块使其依次通过光电门1、2，记录滑块通过两光电门1、2时遮光条的挡光时间、，如果，则应调节气垫导轨底座螺钉，使气垫导轨右端适当调________（填“高”或“低”），直至轻推滑块后，滑块通过两光电门的挡光时间相等； (3)按图1装置，做好各种调节后进行实验，测出两光电门间的距离，多次改变沙桶中沙的质量进行实验，记录每次实验中弹簧测力计的示数及滑块通过两光电门1、2时遮光条的挡光时间、，根据测得的数据，以为纵轴，以为横轴作图，如果图像是一条过原点的倾斜直线，且图像的斜率为__________，表明质量一定时，加速度与合外力成正比。 A． B． C． D． 14．（2026·江西抚州·模拟预测）某实验小组利用如图所示装置验证牛顿第二定律，不计轻绳、滑轮及传感器的质量，轻绳与滑轮间接触光滑，忽略空气阻力。 (1)为使重物向上加速运动，钩码的质量m与重物的质量M应满足的关系是__________； (2)在重物向上加速运动过程中，关于钩码的加速度大小与重物的加速度大小，有 ； A． B． C． (3)实验所用交流电源频率为50Hz。打点计时器某次打出的纸带如图，图中相邻两点间有4个点未画出，则重物的加速度大小为__________（计算结果保留两位有效数字）； (4)仅增加钩码的个数，得到重物加速度a和传感器示数F的多组数据，画出a-F图像如图所示，图像的斜率为k，若重物的质量M＝__________（用k表示），则说明牛顿第二定律成立。 15．（2026·黑龙江哈尔滨·三模）下图为某学习小组做“验证加速度与物体所受合力关系”的实验装置，图中弹簧秤竖直固定，使气垫导轨处于水平状态，再调整气垫导轨上连接滑块的细绳水平，重力加速度为。 (1)当遮光条距光电门的距离为时，由静止释放滑块，测得遮光条通过光电门的挡光时间为。若遮光条的宽度为，则滑块加速度________（用、、表示）。 (2)本实验操作过程中，________（选填“需要”或“不需要”）满足钩码的质量远小于滑块（含遮光条）的质量。 (3)改变钩码个数，每次滑块都从同一位置由静止释放，记录挡光时间和细绳拉力。在滑块（含遮光条）的质量、和均无需测量的前提下，只要能证明________（选填“”、“”、“”）和细绳拉力成正比，即可证明加速度与成正比。 (4)该小组同学再次利用该实验装置，通过弹簧秤示数计算出滑块所受拉力，与滑块质量计算得出加速度，却发现与（1）中计算出的加速度存在明显差异。除实验中的偶然误差外，请写出一条可能导致这一结果的原因：________。 16．（2026·河南·三模）某同学用如图（a）所示的装置探究“加速度与力的关系”，图（a）中的拉力传感器固定在小车上，可以将小车所受细绳的拉力F显示在与之连接的电脑上并进行记录，实验测得小车与传感器的总质量为M，重力加速度为g。 (1)该同学将木板平放在水平桌面上，连接好器材后在沙桶内添加细沙，当打点计时器打点均匀时拉力传感器的示数为，可知小车运动过程中受到的阻力大小为________。 (2)继续向沙桶内添加细沙，小车由静止释放后，测量纸带数据如图（b）所示，图中两点间的时间间隔为T，可知小车的加速度大小________（用、和T表示），此时传感器的示数为。 (3)继续向沙桶内添加细沙，重复（2）中的实验过程，描点作图，若以加速度a为纵轴，则横轴应为________（填“F”或“”）可以得到过坐标原点的图线。 (4)继续向沙桶内添加细沙重复实验，发现传感器的示数最后会趋近于某一数值，从理论上分析可知，该数值应为________。 17．（2026·辽宁·模拟预测）两个实验小组按照图甲、乙两种方案分别做“探究加速度与力、质量的关系”的实验。实验中，设小车的质量为、沙和沙桶的总质量为，通过纸带测得小车的加速度大小为，已知重力加速度为。 (1)补偿摩擦力后，实验时必须满足“远大于”的实验方案是___________（填“甲”“乙”或“都需要”）。 (2)第一组同学利用补偿摩擦力后的甲图进行实验。设沙和沙桶的重力为，在小车质量保持不变的情况下，不断往桶里加沙，沙和沙桶的质量最终达到，测小车加速度，根据他的实验数据作出的图像应该是___________。 A． B． C． D． (3)第二组同学利用乙图进行实验。下图是某次实验打点计时器打出的一条纸带（部分）。若、、、、为计数点，相邻计数点间的时间间隔为0.10s，从图中给定的数据，可求出小车的加速度大小是___________，打下点时小车的速度大小是___________。（结果均保留2位有效数字） 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $