4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系（分层作业）物理人教版必修第一册

**基本信息** 分层递进设计，覆盖实验基础操作、创新拓展及高考应用，助力知识巩固与科学探究能力提升。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |攻核心·技能提升|传统原型实验原理、数据处理（纸带加速度计算）、误差分析（平衡摩擦力）|基础题为主，如打点计时器使用、a-F图像斜率计算，强化物理观念| |拓思维·重难突破|创新实验装置（力传感器、气垫导轨）、实验方案改进|综合分析题，如双车对比实验、图像误差归因，培养科学思维与探究能力| |链高考·精准破局|高考真题题型（游标卡尺测量、光电门速度计算）、考点迁移|对接高考，如遮光条宽度测量、加速度公式推导，提升科学论证与应试能力|

4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系（原卷版） 目录 【攻核心·技能提升】 1 一、传统原型实验 1 二、拓展创新实验 4 【拓思维·重难突破】 8 【链高考·精准破局】 12 一、传统原型实验 1．如图甲所示为某实验小组“探究物体加速度与所受合外力关系”的实验装置。他们调整长木板和滑轮，使长木板水平放置且细线平行于长木板；在托盘中放入适当的砝码，接通电源，释放物块，多次改变托盘中砝码的质量，记录传感器的读数，求出加速度。 请回答下列问题： (1)实验中得到如图乙所示的一条纸带，已知交流电频率为，两计数点间还有四个点没有画出，根据纸带可求出物块的加速度为________。（结果保留三位有效数字）。 (2)以力传感器的示数为横坐标，加速度为纵坐标，画出的图像是一条直线如图丙所示，求得图线的斜率为，横轴截距为，若传感器的质量为，则物块的质量为________。若已知重力加速度为，物块与长木板间的动摩擦因数为________。 (3)该实验需不需要满足钩码质量远远小于物块和传感器的总质量？________。（填“需要”或“不需要”） 2．某同学用带有滑轮的木板、小车、打点计时器、沙和沙桶等，做“探究物体的加速度与力的关系”的实验。 (1)图甲为其安装的实验装置，在该装置中有一处明显的错误，是________处（选填“a”“b”“c”或“d”）； (2)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 (3)纠正错误后，该同学获得如乙图所示的部分纸带，已知打点计时器的频率为，计数点间均有四个点未画出，则在打d点时小车的速度大小________，小车的加速度大小________（结果均保留两位有效数字）； (4)在探究a与F的关系时，根据测得的多组数据画出关系如丙图中的②线，图线明显没有通过坐标原点，造成此现象的主要原因是（　　） A．平面轨道倾斜角度过小 B．平面轨道倾斜角度过大 C．沙和沙桶的总质量过大 3．如图1所示为某同学探究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”的实验装置示意图。 (1)下面列出了一些实验器材：电磁打点计时器、纸带、带滑轮的长木板、垫板、小车和砝码、砂和砂桶、天平附砝码。除以上器材外，还需要的有___________。 A．秒表 B．刻度尺 C．交流电源 D．直流电源 (2)实验中，需要补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力；小车放在长木板上，后面固定一条纸带，纸带穿过打点计时器。把长木板一端垫高，调节长木板的倾斜度，使小车在不受绳的拉力时能拖动纸带沿长木板做___________运动。 (3)图2所示为某次实验得到的纸带，已知打点计时器打点的时间间隔为，根据纸带可求出小车的加速度大小为___________。结果保留两位有效数字 (4)保持小车的质量不变，改变砂和砂桶的质量，该同学根据实验数据作出了加速度a随合力F变化的图线，如图3所示。该图线不通过原点，其主要原因是___________。 A．实验前木板倾角过大 B．实验前没有平衡摩擦力或者木板倾角过小 4．某实验小组用如图所示装置探究小车加速度与所受合外力的关系。打点计时器所接交流电的频率为50Hz，重力加速度为g。 (1)下列关于本实验的说法正确的是（　　） A．打点计时器所接电源应是220V交流电 B．应调节定滑轮的高度，使牵引小车的轻绳水平 C．接通电源的同时释放小车 (2)实验打出的一条纸带如图乙所示，纸带上A、B、C是三个相邻的计数点，相邻两个计数点间还有9个计时点未标出，测得s1=10.97cm，s2=15.00cm，可求得小车运动的加速度大小a=______m/s2（结果保留三位有效数字）；若实际交流电的频率小于50Hz，则求得的加速度比实际值____（填“偏大”或“偏小”）； (3)小车质量一定，研究加速度与所受合外力的关系时，该小组同学根据测得的数据作出a-F图像如图丙所示（F为所挂砂桶和砂的总重力），发现图像既不过原点，末端又发生了弯曲，不过原点的原因是平衡阻力时，长木板的倾斜角度____（填“过大”或“过小”）；末端发生弯曲的原因是未满足所挂砂和砂桶的总质量____小车的质量（填“远大于”或“远小于”）。 5．某同学在探究加速度与力、质量的关系实验中，如图甲所示，将一端带有滑轮的长木板放在水平桌面上，小车通过轻细绳跨过定滑轮与砂桶连接，小车与纸带相连，打点计时器所用交流电的频率为，平衡阻力后，在保持实验小车质量不变的情况下，打开电源，释放小车，根据纸带得到小车运动的加速度为，多次改变砂桶和砂子的总质量，根据纸带计算出对应的加速度。 (1)该同学在这个探究实验中采用的物理学思想方法为______。 A．极限法 B．比值法 C．理想化模型法 D．控制变量法 (2)如图乙所示是该同学在实验中打出的一条纸带，相邻计数点间有四个点未画出，则可计算出小车的加速度________。（结果均保留三位有效数字） (3)该同学根据实验数据作出了如图丙所示的图像，其中图线不过原点，造成此现象的主要原因可能是______。 A．小车与长木板之间存在摩擦 B．长木板倾斜角度过大 C．所用小车的质量过大 (4)图丙中，较大时，图线明显弯曲，产生误差。若不断增加砂桶中砂的质量，图像中各点连成的曲线将不断延伸，那么加速度的趋向值为。为避免上述误差可采取的措施是______。 A．增加桶内砂子的质量，使桶和桶内砂子的质量远大于小车质量 B．测小车的加速度时，利用速度传感器代替纸带和打点计时器 C．将无线力传感器捆绑在小车上，再将轻细绳连在力传感器上，用力传感器读数代替小车所受拉力 二、拓展创新实验 6．某同学设计了如图甲所示的装置来探究小车的加速度与所受合力的关系。将装有力传感器的小车放置于水平长木板上，缓慢向小桶中加入细砂，直到小车刚开始运动时，传感器的示数；再将小车放回原处并按住，继续向小桶中加入一些细砂，传感器的示数；释放小车，小车加速运动时传感器示数。（最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力） (1)实验中获得一条纸带如图乙所示，其中两相邻计数点间有四个点未画出。已知所用电源的频率为50Hz，则小车运动的加速度大小______。（计算结果要求保留两位有效数字） (2)关于该实验，下列说法中正确的是______。 A．小车和传感器的总质量应远大于砂桶和砂的总质量。 B．实验中需要将长木板右端垫高，补偿阻力。 C．实验中需要测出桶和桶中砂的总质量 D．用加砂的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，可更方便获取多组实验数据 (3)该同学改变小桶中细砂的重力，多次重复实验，获得多组数据。他描绘了小车加速度与（）的关系图像，不计纸带与打点计时器间的摩擦，下列图像中可能正确的是______。 A． B． C． D． (4)同一次实验中，小车释放前传感器示数与小车加速运动时传感器示数的关系是______（选填“<”“=”或“>”）。 7．某实验小组利用以下装置“探究加速度与力的关系”。如图，一根轻绳跨过轻薄小滑轮与质量相等的物体、相连，物块的下端与穿过打点计时器的纸带相连，已知当地重力加速度大小为，打点计时器的打点周期为。部分实验步骤如下： （1）在重物的下面挂上重物，并同时释放物块、、，得到一条如图所示的纸带，则打点计时器打下点3时系统的瞬时速度为________，系统的加速度大小________（用，，，和表示）； （2）改变重物的质量，重复步骤（1），获得多组与数据已描点于图中，用平滑的曲线，完成该图像； （3）图线不过坐标原点的原因是________，图线发生弯曲的原因是________；（从下列选项中各选一条，用字母表示） A．电源电压过高，频率波动 B．存在空气阻力与摩擦 C．不满足重物C的质量远小于物体A、B的质量 D．计数点距离测量出现误差 8．图甲是利用气垫导轨探究在外力一定条件下，物体加速度与质量关系的装置。实验步骤如下： ①气垫导轨放在水平桌面上，并调至水平， ②测出挡光条的宽度为； ③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离为； ④将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止后释放滑块，砝码落地前挡光条已通过光电门2； ⑤从数字计时器（图中未画出）上读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间分别为和； ⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量为； ⑦改变滑块的质量，重复步骤④⑤⑥进行多次实验。 据上述实验回答下列问题： (1)关于实验操作，下列说法正确的是__________。 A．应先接通光电门，后释放滑块 B．调节气垫导轨水平时，应挂上砝码 C．应调节定滑轮使细线和气垫导轨平行 D．每次都应将滑块从同一位置由静止释放 (2)用测量物理量的字母表示滑块通过光电门1的瞬时速度__________及滑块加速度__________。 (3)由图乙画出图线（实线），可得到砝码和砝码盘的总重力__________。（保留两位有效数字） 9．为了探究质量一定时加速度与力的关系，一同学设计了如图甲所示的实验装置。其中M为带滑轮的小车的质量，m为沙和沙桶的质量。（滑轮质量不计） (1)实验时，一定要进行的操作是___________。 A．改变沙和沙桶的质量，打出几条纸带 B．将带滑轮的长木板右端垫高，以补偿阻力 C．小车靠近打点计时器，先释放小车，再接通打点计时器的电源，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数 D．为减小误差，实验中一定要保证沙和沙桶的质量m远小于小车的质量M (2)该同学在实验中得到如图乙所示的一条纸带（两计数点间还有两个点没有画出），已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为___________（结果保留两位有效数字）。 (3)以弹簧测力计的示数F为横轴，加速度a为纵轴，画出的a-F图像是一条直线，如图丙所示，图线与横轴的夹角为，求得图线的斜率为k，则小车的质量为___________。 A． B． C．k D． 10．“寒冬”学习小组探究加速度与力之间关系的实验装置如图所示。将轨道分上下双层排列，两小车尾部的刹车线由后面的刹车系统同时控制，能使两辆小车同时从静止开始运动，一段时间后两辆小车同时停下来。 (1)选择两个相同的小车，安装实验器材，调节轨道的倾斜度，使小车在不受牵引时能沿轨道做_____（填“匀速”或“匀加速”）直线运动。 (2)小车甲悬挂的小盘及重物总质量为m1，小车乙悬挂的小盘及重物总质量为m2，重力加速度大小为 g。如果认为m1g、m2g为小车所受的合外力，需要满足的条件是 。 A．m1，m2与小车的质量差不多 B．m1，m2均远大于小车的质量 C．m1，m2均远小于小车的质量 (3)操作控制系统，让两小车同时开始运动，再同时停下来。用刻度尺测出甲、乙小车移动的位移x1、x2，则甲、乙小车的加速度之比为_________（用x1、x2表示）。 (4)学习小组的同学们发现m1、m2、x1、x2满足特定的关系，从而探究到小车的加速度与其所受的合外力成正比，则特定关系为m1=_________。 11．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，可分别用如图甲、图乙所示装置进行实验。 (1)利用如图甲所示装置进行实验，两辆相同的小车放在木板上，小车左端各系一条细线，线的另一端跨过光滑定滑轮各挂上槽码（图中未画出），两小车右端各系一条细线，用黑板擦把两条细线同时按在木板上使小车静止，抬起黑板擦，两小车同时开始运动，过一段时间后再次按下黑板擦，两车同时停止运动。则下列说法不正确的是__________。 A．该实验采用控制变量的方法 B．两车加速度之比等于位移之比 C．本实验不需要补偿阻力 D．本实验要求槽码的质量远小于小车质量 (2)利用如图乙所示装置进行实验，在规范的实验操作下，若打出的一条纸带如图丙所示，相邻两计数点间均有4个点未画出，已知电源频率为50Hz，则小车的加速度大小为__________m/s²。 (3)为了用图像分析加速度a与小车质量M的定量关系，应画出a-__________图像。 12．“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某同学组装了如图所示的装置。 (1)他用小木块将长木板无滑轮的一端垫高，目的是平衡摩擦力。具体操作是：把木板垫高后，小车放在木板上，在不挂小桶且打点计时器打点的情况下，轻推一下小车，若小车拖着纸带做匀速运动，表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。正确平衡摩擦力后，改变小车的质量再次实验，是否需要重新平衡摩擦力？（　　） A．需要 B．不需要 (2)实验时保持小桶及砝码的总质量远小于小车的质量，其目的是（　　） A．小车所受的拉力近似等于小桶及砝码的总重力 B．保证小车运动的加速度不超过当地重力加速度 (3)某同学通过实验得到如图所示的a-F图像，造成这一结果的原因是（　　） A．没有平衡阻力 B．平衡阻力时，长木板的倾角过大 (4)“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，在探究加速度a和小车质量M的关系时，由于没有能够始终满足M>m（m为沙桶和沙的总质量）的条件，结果得到的a-图像应该是下图中的（　　） A． B． C． D． 13．某同学做探究“加速度与力、质量的关系”的实验，实验装置如图甲所示。 (1)下面列出了一些实验器材：打点计时器、纸带、带滑轮的长木板、垫块、小车和砝码、砂和砂桶、刻度尺，除以上器材外，还需要的实验器材有（　　） A．秒表 B．天平（附砝码） C．交流电源 D．直流电源 (2)在进行实验时，需要先将长木板倾斜适当的角度，这样做的目的是（　　） A．使小车获得较大的加速度 B．使细线的拉力等于小车受到的合外力 C．使小车最终能匀速运动 D．使砂和砂桶的重力近似等于细线的拉力 (3)在图甲所示装置中，打点计时器的打点频率为50Hz，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10.0mm，12.0mm、14.0mm、16.0mm、18.0mm，则小车的加速度为___________m/s2。 (4)在做该实验时，另一位同学使砂和砂桶的质量m保持不变，研究小车加速度与小车质量M的关系，根据获得的数据，以小车的加速度的倒数为纵轴，以车和车上砝码的总质量M为横轴，描绘出-M图像，假设实验中他已经完全消除了摩擦力和其它阻力的影响，但m与M并没满足本实验所需的条件，则从理论上分析，图中能够正确反映他所得到的-M关系的示意图是（　　） A． B． C． D． 14．甲、乙、丙三个实验小组分别采用如图甲、乙、丙所示的实验装置，验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合力成正比”这一物理规律。已知他们使用的小车完全相同，小车的质量为M，重物的质量为m，试回答下列问题： (1)①实验时，必须满足“M远大于m”的实验小组是_____。（填“甲”“乙”“丙”或“都不需要”） ②实验时，甲、乙、丙三组同学的操作均完全正确，他们作出的a-F图线如图丁中A、B、C所示，则甲、乙、丙三组实验对应的图线依次是_____。（填“ABC”“BCA”或“CAB”） (2)某同学利用图丙方案进行实验。 ①利用打点频率为50Hz的打点计时器，得到的一条纸带如图（a）所示：（图中每两个计数点间还有四个点未画出）则在该次实验中，小车在C点时的速度大小为_____m/s，小车运动的加速度大小为_____m/s2。（结果保留3位有效数字） ②某同学做实验时，未把木板的一侧垫高，就继续进行其他实验步骤，则该同学作出的小车的加速度a与弹簧测力计示数F的图像如图（b）所示，则实验中小车的质量为_____。（用F0、F1、a1表示） 15．利用如图甲的实验装置“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”。 (1)实验得到的理想图像应是一条过原点的直线，但由于实验误差影响，常出现如图乙所示的①、②、③三种情况。下列说法正确的是（　　） A．图线①的产生原因是小车的质量太大 B．图线②的产生原因是平衡摩擦力时长木板的倾角过大 C．图线③的产生原因是小车的质量太小 (2)实验小组的同学觉得用图甲装置测量加速度较大时系统误差较大，所以大胆创新，选用图丙所示器材进行实验，测量小车质量M，所用交流电频率为50Hz，共5个槽码，每个槽码的质量均为。实验步骤如下：ⅰ.安装好实验器材，跨过定滑轮的细线一端连接在小车上，另一端悬挂着5个槽码。调整轨道的倾角，用手轻拨小车，直到打点计时器在纸带上打出一系列等间距的点，表明小车沿倾斜轨道匀速下滑。ⅱ.保持轨道倾角不变，取下1个槽码（即细线下端悬挂4个槽码），让小车拖着纸带沿轨道下滑，根据纸带上打的点测出加速度a：ⅲ.逐个减少细线下端悬挂的槽码数量，重复步骤ⅱ；ⅳ.以取下槽码的总个数n（）的倒数为横坐标，为纵坐标，在坐标纸上作出关系图线。已知重力加速度大小，请完成下列填空： ①写出随变化的关系式_______（m，g，M，a，n表示）； ②测得关系图线的斜率为，则小车质量_______kg（计算结果保留两位有效数字）。 16．（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。 17．（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。 11 / 11 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系（解析版） 目录 【攻核心·技能提升】 1 一、传统原型实验 1 二、拓展创新实验 6 【拓思维·重难突破】 13 【链高考·精准破局】 20 一、传统原型实验 1．如图甲所示为某实验小组“探究物体加速度与所受合外力关系”的实验装置。他们调整长木板和滑轮，使长木板水平放置且细线平行于长木板；在托盘中放入适当的砝码，接通电源，释放物块，多次改变托盘中砝码的质量，记录传感器的读数，求出加速度。 请回答下列问题： (1)实验中得到如图乙所示的一条纸带，已知交流电频率为，两计数点间还有四个点没有画出，根据纸带可求出物块的加速度为________。（结果保留三位有效数字）。 (2)以力传感器的示数为横坐标，加速度为纵坐标，画出的图像是一条直线如图丙所示，求得图线的斜率为，横轴截距为，若传感器的质量为，则物块的质量为________。若已知重力加速度为，物块与长木板间的动摩擦因数为________。 (3)该实验需不需要满足钩码质量远远小于物块和传感器的总质量？________。（填“需要”或“不需要”） 【答案】(1)2.00 (2) (3)不需要 【详解】（1）两计数点间还有四个点没有画出，可知T=0.1s，根据纸带可求出物块的加速度为 （2）[1][2]根据 可得 可知， 解得物块的质量为 物块与长木板动摩擦因数为 （3）该实验有力传感器测量物块受的拉力，则不需要满足钩码质量远远小于物块和传感器的总质量。 2．某同学用带有滑轮的木板、小车、打点计时器、沙和沙桶等，做“探究物体的加速度与力的关系”的实验。 (1)图甲为其安装的实验装置，在该装置中有一处明显的错误，是________处（选填“a”“b”“c”或“d”）； (2)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 (3)纠正错误后，该同学获得如乙图所示的部分纸带，已知打点计时器的频率为，计数点间均有四个点未画出，则在打d点时小车的速度大小________，小车的加速度大小________（结果均保留两位有效数字）； (4)在探究a与F的关系时，根据测得的多组数据画出关系如丙图中的②线，图线明显没有通过坐标原点，造成此现象的主要原因是（　　） A．平面轨道倾斜角度过小 B．平面轨道倾斜角度过大 C．沙和沙桶的总质量过大 【答案】(1)a (2)B (3) 0.19 0.10 (4)A 【详解】（1）木板带滑轮的一端应该放在桌子边缘，则错误之处是a （2）探究加速度a、力F、质量M三者关系时，需控制其中一个物理量不变，研究另外两个的关系，这种方法是 控制变量法。 故选B。 （3）已知打点计时器的频率为50Hz，计数点a、b、c、d、e、f间均有四个点未画出，则相邻计数点间的时间间隔 [1] 根据匀变速直线运动规律，d点的瞬时速度等于c到e段的平均速度 [2] 用逐差法求加速度 （4）图线②的特点是：拉力F>0时，加速度a仍然为0，说明拉力需要先克服摩擦力才能产生加速度，原因是平衡摩擦力不足，即平面轨道倾斜角度过小 故选A。 3．如图1所示为某同学探究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”的实验装置示意图。 (1)下面列出了一些实验器材：电磁打点计时器、纸带、带滑轮的长木板、垫板、小车和砝码、砂和砂桶、天平附砝码。除以上器材外，还需要的有___________。 A．秒表 B．刻度尺 C．交流电源 D．直流电源 (2)实验中，需要补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力；小车放在长木板上，后面固定一条纸带，纸带穿过打点计时器。把长木板一端垫高，调节长木板的倾斜度，使小车在不受绳的拉力时能拖动纸带沿长木板做___________运动。 (3)图2所示为某次实验得到的纸带，已知打点计时器打点的时间间隔为，根据纸带可求出小车的加速度大小为___________。结果保留两位有效数字 (4)保持小车的质量不变，改变砂和砂桶的质量，该同学根据实验数据作出了加速度a随合力F变化的图线，如图3所示。该图线不通过原点，其主要原因是___________。 A．实验前木板倾角过大 B．实验前没有平衡摩擦力或者木板倾角过小 【答案】(1)BC (2)匀速直线 (3)3.2 (4)B 【详解】（1）本实验中需要测位移，则需要刻度尺，电磁打点计时器需要低压交流电源。 故选BC。 （2）补偿阻力时，把长木板一端垫高，调节长木板的倾斜度，使小车在不受绳的拉力时能拖动纸带沿长木板做匀速直线运动即可。 （3）由图可知相邻两个计数点间的时间间隔T=0.04s 根据逐差法可得 （4）该图线不通过原点，当外力增加到一定值时小车才有了加速度，则其主要原因是实验前没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足。 故选B。 4．某实验小组用如图所示装置探究小车加速度与所受合外力的关系。打点计时器所接交流电的频率为50Hz，重力加速度为g。 (1)下列关于本实验的说法正确的是（　　） A．打点计时器所接电源应是220V交流电 B．应调节定滑轮的高度，使牵引小车的轻绳水平 C．接通电源的同时释放小车 (2)实验打出的一条纸带如图乙所示，纸带上A、B、C是三个相邻的计数点，相邻两个计数点间还有9个计时点未标出，测得s1=10.97cm，s2=15.00cm，可求得小车运动的加速度大小a=______m/s2（结果保留三位有效数字）；若实际交流电的频率小于50Hz，则求得的加速度比实际值____（填“偏大”或“偏小”）； (3)小车质量一定，研究加速度与所受合外力的关系时，该小组同学根据测得的数据作出a-F图像如图丙所示（F为所挂砂桶和砂的总重力），发现图像既不过原点，末端又发生了弯曲，不过原点的原因是平衡阻力时，长木板的倾斜角度____（填“过大”或“过小”）；末端发生弯曲的原因是未满足所挂砂和砂桶的总质量____小车的质量（填“远大于”或“远小于”）。 【答案】(1)A (2) 1.01 偏大 (3) 过小 远小于 【详解】（1）A．由图甲可知使用的是电火花计时器，所接电源应是220V交流电，A正确； B．应调节定滑轮的高度，使牵引小车的轻绳与长木板平行，B错误； C．先接通电源，后释放小车，C项错误。 故选A。 （2）[1]相邻两计数点间的时间间隔为，则 [2]如果交流电的频率小于50Hz，实际时间间隔应大于0.2s，而计算时仍用0.2s计算，因此求得的加速度偏大。 （3）[1][2]图像不过原点，由图像可知，当小车受到的拉力不为零时，小车的加速度仍为零，其原因是没有平衡阻力或平衡阻力不足，即长木板的倾斜角度过小；由实验装置可知，当砂和砂桶的总质量远小于小车的质量时，可近似认为砂和砂桶的总重力大小等于轻绳对小车的拉力大小，图线末端发生弯曲的原因是未满足所挂砂和砂桶的总质量远小于小车的质量。 5．某同学在探究加速度与力、质量的关系实验中，如图甲所示，将一端带有滑轮的长木板放在水平桌面上，小车通过轻细绳跨过定滑轮与砂桶连接，小车与纸带相连，打点计时器所用交流电的频率为，平衡阻力后，在保持实验小车质量不变的情况下，打开电源，释放小车，根据纸带得到小车运动的加速度为，多次改变砂桶和砂子的总质量，根据纸带计算出对应的加速度。 (1)该同学在这个探究实验中采用的物理学思想方法为______。 A．极限法 B．比值法 C．理想化模型法 D．控制变量法 (2)如图乙所示是该同学在实验中打出的一条纸带，相邻计数点间有四个点未画出，则可计算出小车的加速度________。（结果均保留三位有效数字） (3)该同学根据实验数据作出了如图丙所示的图像，其中图线不过原点，造成此现象的主要原因可能是______。 A．小车与长木板之间存在摩擦 B．长木板倾斜角度过大 C．所用小车的质量过大 (4)图丙中，较大时，图线明显弯曲，产生误差。若不断增加砂桶中砂的质量，图像中各点连成的曲线将不断延伸，那么加速度的趋向值为。为避免上述误差可采取的措施是______。 A．增加桶内砂子的质量，使桶和桶内砂子的质量远大于小车质量 B．测小车的加速度时，利用速度传感器代替纸带和打点计时器 C．将无线力传感器捆绑在小车上，再将轻细绳连在力传感器上，用力传感器读数代替小车所受拉力 【答案】(1)D (2)2.07 (3)B (4)C 【详解】（1）在探究加速度与力、质量的关系实验中，控制质量不变，探究加速度和力的关系，使用了控制变量法。 故选D。 （2）由题意知，打点计时器每隔打一个点，相邻计数点间有四个点未画出，则相邻两个计数点间的时间间隔为 根据逐差法有 （3）图丙中，图像不过原点，时小车有正向的加速度，说明长木板倾斜角度过大。 故选B。 （4）若可直接读取轻细绳对小车的拉力大小，则可避免图像发生弯曲，可将无线力传感器捆绑在小车上，再将轻细绳连在力传感器上，用力传感器读数代替小车所受拉力。 故选C。 二、拓展创新实验 6．某同学设计了如图甲所示的装置来探究小车的加速度与所受合力的关系。将装有力传感器的小车放置于水平长木板上，缓慢向小桶中加入细砂，直到小车刚开始运动时，传感器的示数；再将小车放回原处并按住，继续向小桶中加入一些细砂，传感器的示数；释放小车，小车加速运动时传感器示数。（最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力） (1)实验中获得一条纸带如图乙所示，其中两相邻计数点间有四个点未画出。已知所用电源的频率为50Hz，则小车运动的加速度大小______。（计算结果要求保留两位有效数字） (2)关于该实验，下列说法中正确的是______。 A．小车和传感器的总质量应远大于砂桶和砂的总质量。 B．实验中需要将长木板右端垫高，补偿阻力。 C．实验中需要测出桶和桶中砂的总质量 D．用加砂的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，可更方便获取多组实验数据 (3)该同学改变小桶中细砂的重力，多次重复实验，获得多组数据。他描绘了小车加速度与（）的关系图像，不计纸带与打点计时器间的摩擦，下列图像中可能正确的是______。 A． B． C． D． (4)同一次实验中，小车释放前传感器示数与小车加速运动时传感器示数的关系是______（选填“<”“=”或“>”）。 【答案】(1) (2)D (3)AB (4)> 【详解】（1）两相邻计数点间有四个点未画出，电源的频率为50Hz，故相连两点间时间间隔 根据逐差法可得加速度为 （2）A．实验中力传感器可以直接得出力的大小，不需要使小车和传感器的总质量远大于小桶和砂的总质量，故A错误； B．实验中不需要将长木板右端垫高，因为已经测量了小车所受摩擦力的大小，故B错误； C．实验中力传感器可以直接得出力的大小，故不需要测出桶和桶中砂的总质量，故C错误； D．用加砂的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，可更方便地获取多组实验数据，故D正确。 故选D。 （3）由于 远小于时，图像应该过原点的直线；增大接近甚至超过，斜率减小，加速度趋向于一个极限值。 故选AB。 （4）对小桶受力分析，设小桶重力为，小车释放前力传感器的示数为， 设小车的质量为，小车在加速运动时力传感器的示数为，根据牛顿第二定律得， 7．某实验小组利用以下装置“探究加速度与力的关系”。如图，一根轻绳跨过轻薄小滑轮与质量相等的物体、相连，物块的下端与穿过打点计时器的纸带相连，已知当地重力加速度大小为，打点计时器的打点周期为。部分实验步骤如下： （1）在重物的下面挂上重物，并同时释放物块、、，得到一条如图所示的纸带，则打点计时器打下点3时系统的瞬时速度为________，系统的加速度大小________（用，，，和表示）； （2）改变重物的质量，重复步骤（1），获得多组与数据已描点于图中，用平滑的曲线，完成该图像； （3）图线不过坐标原点的原因是________，图线发生弯曲的原因是________；（从下列选项中各选一条，用字母表示） A．电源电压过高，频率波动 B．存在空气阻力与摩擦 C．不满足重物C的质量远小于物体A、B的质量 D．计数点距离测量出现误差 【答案】 B C 【详解】（1）[1]打点计时器打下点3时系统的瞬时速度为2、4两点之间的平均速度 [2]逐差法可知 （3）[3]图线不过坐标原点，当增大到一定程度时才有加速度，是由于系统受到阻力的原因。（空气阻力、纸带与打点计时器限位孔有摩擦等，均可以），故选B。 [4]对三者组成的整体，设质量为M，由牛顿第二定律有 解得 只有时， 图像是线性关系；反过来，图线弯曲，是因为不满足重物C的质量远小于物体A、B的质量，故选C。 8．图甲是利用气垫导轨探究在外力一定条件下，物体加速度与质量关系的装置。实验步骤如下： ①气垫导轨放在水平桌面上，并调至水平， ②测出挡光条的宽度为； ③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离为； ④将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止后释放滑块，砝码落地前挡光条已通过光电门2； ⑤从数字计时器（图中未画出）上读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间分别为和； ⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量为； ⑦改变滑块的质量，重复步骤④⑤⑥进行多次实验。 据上述实验回答下列问题： (1)关于实验操作，下列说法正确的是__________。 A．应先接通光电门，后释放滑块 B．调节气垫导轨水平时，应挂上砝码 C．应调节定滑轮使细线和气垫导轨平行 D．每次都应将滑块从同一位置由静止释放 (2)用测量物理量的字母表示滑块通过光电门1的瞬时速度__________及滑块加速度__________。 (3)由图乙画出图线（实线），可得到砝码和砝码盘的总重力__________。（保留两位有效数字） 【答案】(1)AC (2) (3)2.3/2.4/2.5/2.6/2.7 【详解】（1）A．先接通光电门，后释放滑块，以确保滑块经过光电门时，光电门能正常工作，故A正确： B．挂上砝码后，滑块受拉力作用，因此在调节气垫导轨水平时应不挂砝码，故B错误； C．调节定滑轮使细线和气垫导轨平行的目的是使滑块受拉力与运动方向相同，故C正确； D．由于两光电门记录的是滑块通过它们的时间，不需要每次经过时速度大小相等，因此不需要每次都将滑块从同一位置由静止释放，故D错误。 故选AC。 （2）[1][2]滑块通过光电门1的瞬时速度 同理滑块通过光电门2的瞬时速度 根据 可得加速度为 （3）根据，可得 可知在图像中，图像的斜率表示滑块所受作用力的倒数，即 因此（2.3~2.7） 9．为了探究质量一定时加速度与力的关系，一同学设计了如图甲所示的实验装置。其中M为带滑轮的小车的质量，m为沙和沙桶的质量。（滑轮质量不计） (1)实验时，一定要进行的操作是___________。 A．改变沙和沙桶的质量，打出几条纸带 B．将带滑轮的长木板右端垫高，以补偿阻力 C．小车靠近打点计时器，先释放小车，再接通打点计时器的电源，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数 D．为减小误差，实验中一定要保证沙和沙桶的质量m远小于小车的质量M (2)该同学在实验中得到如图乙所示的一条纸带（两计数点间还有两个点没有画出），已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为___________（结果保留两位有效数字）。 (3)以弹簧测力计的示数F为横轴，加速度a为纵轴，画出的a-F图像是一条直线，如图丙所示，图线与横轴的夹角为，求得图线的斜率为k，则小车的质量为___________。 A． B． C．k D． 【答案】(1)AB (2)1.4 (3)D 【详解】（1）A．为了得到普遍规律，改变沙和沙桶的质量，打出几条纸带，故A正确； B．本实验是弹簧测力计测出拉力，从而表示小车受到的合外力，故需要将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力，同时保持弹簧测力计及其连接线与长木板平行，故B正确； C．运用打点计时器时，应先接通电源，待打点稳定后再释放纸带，该实验探究加速度与力和质量的关系，要记录弹簧测力计的示数，故C错误； D．本实验拉力可以由弹簧测力计测出，不需要用天平测出沙和沙桶的质量，也就不需要使沙和沙桶的质量远小于车的总质量，故D错误。 故选AB。 （2）由题意可知，相邻计数点间的时间间隔为 根据逐差法可得，小车的加速度为 （3）根据牛顿第二定律，得 解得 所以，图线的斜率为 解得 故选D。 10．“寒冬”学习小组探究加速度与力之间关系的实验装置如图所示。将轨道分上下双层排列，两小车尾部的刹车线由后面的刹车系统同时控制，能使两辆小车同时从静止开始运动，一段时间后两辆小车同时停下来。 (1)选择两个相同的小车，安装实验器材，调节轨道的倾斜度，使小车在不受牵引时能沿轨道做_____（填“匀速”或“匀加速”）直线运动。 (2)小车甲悬挂的小盘及重物总质量为m1，小车乙悬挂的小盘及重物总质量为m2，重力加速度大小为 g。如果认为m1g、m2g为小车所受的合外力，需要满足的条件是 。 A．m1，m2与小车的质量差不多 B．m1，m2均远大于小车的质量 C．m1，m2均远小于小车的质量 (3)操作控制系统，让两小车同时开始运动，再同时停下来。用刻度尺测出甲、乙小车移动的位移x1、x2，则甲、乙小车的加速度之比为_________（用x1、x2表示）。 (4)学习小组的同学们发现m1、m2、x1、x2满足特定的关系，从而探究到小车的加速度与其所受的合外力成正比，则特定关系为m1=_________。 【答案】(1)匀速 (2)C (3) (4) 【详解】（1）安装实验器材时，需要平衡摩擦力，故应调节轨道的倾斜度，使小车在不受牵引时能沿轨道做匀速直线运动； （2）根据牛顿第二定律，对小盘及重物有 对小车有联立解得 当时可近似认为，即该实验中需要满足m1，m2均远小于小车的质量。 故选C。 （3）两小车做初速度为零的匀加速直线运动，根据匀变速直线运动规律有 因两小车运动的时间相同，则两小车的加速度之比 （4）当满足时，对小车，根据牛顿第二定律有 则有又 联立可得 11．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，可分别用如图甲、图乙所示装置进行实验。 (1)利用如图甲所示装置进行实验，两辆相同的小车放在木板上，小车左端各系一条细线，线的另一端跨过光滑定滑轮各挂上槽码（图中未画出），两小车右端各系一条细线，用黑板擦把两条细线同时按在木板上使小车静止，抬起黑板擦，两小车同时开始运动，过一段时间后再次按下黑板擦，两车同时停止运动。则下列说法不正确的是__________。 A．该实验采用控制变量的方法 B．两车加速度之比等于位移之比 C．本实验不需要补偿阻力 D．本实验要求槽码的质量远小于小车质量 (2)利用如图乙所示装置进行实验，在规范的实验操作下，若打出的一条纸带如图丙所示，相邻两计数点间均有4个点未画出，已知电源频率为50Hz，则小车的加速度大小为__________m/s²。 (3)为了用图像分析加速度a与小车质量M的定量关系，应画出a-__________图像。 【答案】(1)C (2)0.45 (3) 【详解】（1）A．该实验采用控制变量的方法，A正确，不符合题意； B．根据，解得 两车运动时间相同，加速度之比等于位移之比，B正确，不符合题意； C．只有补偿阻力，细线的拉力才等于小车所受的合外力，所以本实验需要补偿阻力，C错误，符合题意； D．根据牛顿第二定律得， ， 解得 当 时， 只有槽码的质量远小于小车质量，细线的拉力才等于槽码的重力，所以本实验要求槽码的质量远小于小车质量， D正确，不符合题意。 故选C。 （2）小车的加速度为 （3）根据牛顿第二定律 ，解得 加速度a与小车质量M成反比，图像是曲线，不便于分析，为了得到直线，便于分析，应画出 图像。 12．“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某同学组装了如图所示的装置。 (1)他用小木块将长木板无滑轮的一端垫高，目的是平衡摩擦力。具体操作是：把木板垫高后，小车放在木板上，在不挂小桶且打点计时器打点的情况下，轻推一下小车，若小车拖着纸带做匀速运动，表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。正确平衡摩擦力后，改变小车的质量再次实验，是否需要重新平衡摩擦力？（　　） A．需要 B．不需要 (2)实验时保持小桶及砝码的总质量远小于小车的质量，其目的是（　　） A．小车所受的拉力近似等于小桶及砝码的总重力 B．保证小车运动的加速度不超过当地重力加速度 (3)某同学通过实验得到如图所示的a-F图像，造成这一结果的原因是（　　） A．没有平衡阻力 B．平衡阻力时，长木板的倾角过大 (4)“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，在探究加速度a和小车质量M的关系时，由于没有能够始终满足M>m（m为沙桶和沙的总质量）的条件，结果得到的a-图像应该是下图中的（　　） A． B． C． D． 【答案】(1)B (2)A (3)B (4)D 【详解】（1）摩擦力被平衡时满足 可知平衡摩擦力时只与角度有关而与质量无关，故不需要重新平衡。 故选B。 （2）设小桶及砝码的质量为m，小车的质量为M，在实际运动中是用小桶及砝码的重力来代替力F，但是小桶及砝码是有质量的，且a为整个系统的加速度。因此 可得 只有当m远小于M时，才可以认为M+m近似等于M，这样F才近似等于mg。 故选A。 （3）当F=0时已产生加速度，故平衡摩擦力时倾角过大。 故选B。 （4）由[2]可知 当m质量较小即远小于M时，近似认为 即a与成正比，若M变小时，当其不满足m质量较小，即远小于M时，可知 使得 且M越小，a就越小，故曲线向下弯曲。 故选D。 13．某同学做探究“加速度与力、质量的关系”的实验，实验装置如图甲所示。 (1)下面列出了一些实验器材：打点计时器、纸带、带滑轮的长木板、垫块、小车和砝码、砂和砂桶、刻度尺，除以上器材外，还需要的实验器材有（　　） A．秒表 B．天平（附砝码） C．交流电源 D．直流电源 (2)在进行实验时，需要先将长木板倾斜适当的角度，这样做的目的是（　　） A．使小车获得较大的加速度 B．使细线的拉力等于小车受到的合外力 C．使小车最终能匀速运动 D．使砂和砂桶的重力近似等于细线的拉力 (3)在图甲所示装置中，打点计时器的打点频率为50Hz，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10.0mm，12.0mm、14.0mm、16.0mm、18.0mm，则小车的加速度为___________m/s2。 (4)在做该实验时，另一位同学使砂和砂桶的质量m保持不变，研究小车加速度与小车质量M的关系，根据获得的数据，以小车的加速度的倒数为纵轴，以车和车上砝码的总质量M为横轴，描绘出-M图像，假设实验中他已经完全消除了摩擦力和其它阻力的影响，但m与M并没满足本实验所需的条件，则从理论上分析，图中能够正确反映他所得到的-M关系的示意图是（　　） A． B． C． D． 【答案】(1)BC (2)B (3)0.2 (4)C 【详解】（1）A．由于实验中打点计时器可以记录时间，所以不需要秒表测量时间，故A错误； B．由于实验探究加速度与力、质量的关系，需要测量小车的质量、砂和砂桶的质量，所以需要天平，故B正确； CD．打点计时器使用低压交流电源，故C正确，D错误。 故选BC。 （2）在进行实验时，需要先将长木板倾斜适当的角度，即平衡摩擦力，这样做的目的是使细线的拉力等于小车受到的合外力。 故选B。 （3）由于实验中每隔4个点取一个计数点，则相邻两计数点间的时间间隔为 所以小车运动的加速度大小为 （4）以砂和砂桶以及小车整体为研究对象，根据牛顿第二定律可得 变形可得 因此-M图像是纵截距为的倾斜直线。 故选C。 14．甲、乙、丙三个实验小组分别采用如图甲、乙、丙所示的实验装置，验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合力成正比”这一物理规律。已知他们使用的小车完全相同，小车的质量为M，重物的质量为m，试回答下列问题： (1)①实验时，必须满足“M远大于m”的实验小组是_____。（填“甲”“乙”“丙”或“都不需要”） ②实验时，甲、乙、丙三组同学的操作均完全正确，他们作出的a-F图线如图丁中A、B、C所示，则甲、乙、丙三组实验对应的图线依次是_____。（填“ABC”“BCA”或“CAB”） (2)某同学利用图丙方案进行实验。 ①利用打点频率为50Hz的打点计时器，得到的一条纸带如图（a）所示：（图中每两个计数点间还有四个点未画出）则在该次实验中，小车在C点时的速度大小为_____m/s，小车运动的加速度大小为_____m/s2。（结果保留3位有效数字） ②某同学做实验时，未把木板的一侧垫高，就继续进行其他实验步骤，则该同学作出的小车的加速度a与弹簧测力计示数F的图像如图（b）所示，则实验中小车的质量为_____。（用F0、F1、a1表示） 【答案】(1) 甲 CAB (2) 0.442 1.19 【详解】（1）[1]甲实验中认为重物的重力大小近似等于细绳的拉力大小，该实验需要满足M远大于m，乙丙实验中分别利用弹簧测力计与力传感器直接测量细绳的拉力，这两个实验不需要满足M远大于m，即实验时，必须满足M远大于m的实验小组是甲； [2]甲实验中，根据牛顿第二定律，有， 解得 当M远大于m时，有 小车的加速度 当重物重力过大时，误差不能够忽略，此时图像发生弯曲，即甲实验对应图像为C； 乙实验中，根据牛顿第二定律，有 解得 丙实验中，根据牛顿第二定律，有 解得 可知，乙对应图像的斜率大于丙对应图像的斜率，即乙对应图像为A，丙对应图像为B，结合上述可知，甲、乙、丙三组实验对应的图线依次是CAB。 （2）[1]由于图中每两个计数点间还有四个点未画出，则相邻计数点之间的时间间隔为 所以小车在C点时的速度大小为 [2]根据逐差法可得 [3]做实验时，未把木板的一侧垫高，根据牛顿第二定律，有 则 结合图像有 解得 15．利用如图甲的实验装置“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”。 (1)实验得到的理想图像应是一条过原点的直线，但由于实验误差影响，常出现如图乙所示的①、②、③三种情况。下列说法正确的是（　　） A．图线①的产生原因是小车的质量太大 B．图线②的产生原因是平衡摩擦力时长木板的倾角过大 C．图线③的产生原因是小车的质量太小 (2)实验小组的同学觉得用图甲装置测量加速度较大时系统误差较大，所以大胆创新，选用图丙所示器材进行实验，测量小车质量M，所用交流电频率为50Hz，共5个槽码，每个槽码的质量均为。实验步骤如下：ⅰ.安装好实验器材，跨过定滑轮的细线一端连接在小车上，另一端悬挂着5个槽码。调整轨道的倾角，用手轻拨小车，直到打点计时器在纸带上打出一系列等间距的点，表明小车沿倾斜轨道匀速下滑。ⅱ.保持轨道倾角不变，取下1个槽码（即细线下端悬挂4个槽码），让小车拖着纸带沿轨道下滑，根据纸带上打的点测出加速度a：ⅲ.逐个减少细线下端悬挂的槽码数量，重复步骤ⅱ；ⅳ.以取下槽码的总个数n（）的倒数为横坐标，为纵坐标，在坐标纸上作出关系图线。已知重力加速度大小，请完成下列填空： ①写出随变化的关系式_______（m，g，M，a，n表示）； ②测得关系图线的斜率为，则小车质量_______kg（计算结果保留两位有效数字）。 【答案】(1)B (2) 0.19 【详解】（1）A．图线①的产生原因是，砝码盘和砝码的总质量增大到一定程度后不再满足砝码盘和砝码的总质量远小于小车质量，即该原因是由于小车质量太小造成的，故A错误； B．图线②说明时小车就有加速度，其产生原因是平衡摩擦力时长木板的倾角过大，故B正确； C．设木板倾角为，平衡摩擦力时有 可知平衡摩擦力与小车质量无关，且图线③说明F增大到一定程度小车才开始有加速度，其产生原因是平衡摩擦力时长木板的倾角偏小或未平衡摩擦力，故C错误。 故选B。 （2）[1]对小车和槽码，根据牛顿第二定律分别有， 两式联立求得 [2]由的关系式可知，关系图线的斜率 即 16．（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 17．（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。 11 / 11 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系（答案版） 一、传统原型实验 1．【答案】(1)2.00 (2) (3)不需要 2．【答案】(1)a (2)B (3) 0.19 0.10 (4)A 3．【答案】(1)BC (2)匀速直线 (3)3.2 (4)B 4．【答案】(1)A (2) 1.01 偏大 (3) 过小 远小于 5．【答案】(1)D (2)2.07 (3)B (4)C 二、拓展创新实验 6．【答案】(1) (2)D (3)AB (4)> 7．【答案】 B C 8．【答案】(1)AC (2) (3)2.3/2.4/2.5/2.6/2.7 9．【答案】(1)AB (2)1.4 (3)D 10．【答案】(1)匀速 (2)C (3) (4) 11．【答案】(1)C (2)0.45 (3) 12．【答案】(1)B (2)A (3)B (4)D 13．【答案】(1)BC (2)B (3)0.2 (4)C 14．【答案】(1) 甲 CAB (2) 0.442 1.19 15．【答案】(1)B (2) 0.19 16．【答案】(1)5.10 (2)0.50 (3) 17．【答案】(1)B (2)D (3) 反比 槽码 11 / 11 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $