實(shí)驗(yàn)4探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系

01新高考命題熱點(diǎn)

02核心考點(diǎn)綜述

1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

2）實(shí)驗(yàn)原理

3）實(shí)驗(yàn)器材

4）實(shí)驗(yàn)步驟

5）數(shù)據(jù)處理與分析

6）注意事項(xiàng)

7）實(shí)驗(yàn)拓展與應(yīng)用

03典型真題精練

04創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)新考法

1）利用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量物體的受力

2）利用力傳感器改進(jìn)測(cè)量物體的受力

3）利用光電門測(cè)量加速度

4）利用位移傳感器測(cè)加速度

5）利用加速度傳感器測(cè)加速度

05分層強(qiáng)化訓(xùn)練

新高考命題熱點(diǎn):

本實(shí)驗(yàn)旨在通過(guò)控制變量法，探究物體加速度與其所受合外力及質(zhì)量之間的定量關(guān)系，驗(yàn)證牛頓第二

定律。理解并掌握控制變量法的應(yīng)用，確保在探究加速度與力的關(guān)系時(shí)質(zhì)量恒定，探究加速度與質(zhì)量的關(guān)

系時(shí)力恒定；學(xué)會(huì)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器等實(shí)驗(yàn)器材準(zhǔn)確測(cè)量加速度；掌握數(shù)據(jù)處理方法，通過(guò)圖像直觀展示加

速度與力、質(zhì)量的關(guān)系；理解實(shí)驗(yàn)原理，明確實(shí)驗(yàn)中為何用小桶和砂的總重力近似代替小車?yán)?，并分?/p>

由此產(chǎn)生的誤差；注意實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性，如平衡摩擦力、確保紙帶與木板平行等，以減小實(shí)驗(yàn)誤差。

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.掌握用控制變量法研究物理規(guī)律的方法。

2.學(xué)會(huì)利用圖像處理數(shù)據(jù)的方法。

3.驗(yàn)證牛頓第二定律，即物體的加速度與作用力成正比，與質(zhì)量成反比。

二、實(shí)驗(yàn)原理

1.控制變量法：在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，需要用到控制變量法。當(dāng)研究加速度與力的關(guān)系時(shí)，

要保持物體的質(zhì)量不變；當(dāng)研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，要保持力不變。例如，在研究加速度與力的關(guān)系

實(shí)驗(yàn)中，可以通過(guò)在小車上添加祛碼來(lái)改變小車的質(zhì)量，而在每次實(shí)驗(yàn)中通過(guò)改變祛碼的重力（用細(xì)線繞

過(guò)滑輪懸掛祛碼）來(lái)改變對(duì)小車的拉力，同時(shí)保證小車質(zhì)量不變。

2.牛頓第二定律：根據(jù)牛頓第二定律E=加速度實(shí)驗(yàn)?zāi)康木褪且ㄟ^(guò)測(cè)量不同情況下的

m

加速度、力和質(zhì)量，來(lái)驗(yàn)證加速度與力成正比，與質(zhì)量成反比這一規(guī)律。

三、實(shí)驗(yàn)器材

電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶及復(fù)寫紙、低壓交流電源、兩根導(dǎo)線、小車、一端附有滑輪的長(zhǎng)木板、薄木板

（或平衡摩擦力的裝置）、小桶、細(xì)繩、砂、天平、刻度尺、祛碼等。

四、實(shí)驗(yàn)步驟

1.用天平測(cè)出小車和小桶的質(zhì)量，并記錄下來(lái)。

2.安裝好實(shí)驗(yàn)器材，調(diào)整木板傾斜程度，平衡摩擦力。

3.控制小車質(zhì)量不變，改變小桶內(nèi)砂的質(zhì)量，用細(xì)線將小桶與小車相連，打開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，釋放小車,

測(cè)出一組數(shù)據(jù)。重復(fù)此步驟，多測(cè)幾組數(shù)據(jù)。

4.保持小桶內(nèi)砂的質(zhì)量不變，改變小車的質(zhì)量，再測(cè)幾組數(shù)據(jù)。

5.算出每條紙帶對(duì)應(yīng)的加速度的值，并記錄下來(lái)。

五、數(shù)據(jù)處理與分析

1.圖像法：在探究加速度與力的關(guān)系時(shí)，以加速度為縱坐標(biāo)，拉力為橫坐標(biāo)，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描點(diǎn)連線，得

到的圖像應(yīng)該是一條過(guò)原點(diǎn)的直線，這就直觀地驗(yàn)證了加速度與力成正比的關(guān)系。在探究加速度與質(zhì)量的

關(guān)系時(shí)，由于加速度與質(zhì)量成反比，所以以加速度為縱坐標(biāo)，為橫坐標(biāo)，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描點(diǎn)連線，得到的圖

像也應(yīng)該是一條過(guò)原點(diǎn)的直線。

2.誤差分析:實(shí)驗(yàn)中的誤差主要來(lái)源于多個(gè)方面。一是摩擦力平衡不夠精確，可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的偏差。

二是測(cè)量紙帶點(diǎn)間距離時(shí)的讀數(shù)誤差，因?yàn)楹撩卓潭瘸叩淖x數(shù)存在一定的人為誤差。三是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中打點(diǎn)

計(jì)時(shí)器打點(diǎn)不穩(wěn)定等因素，也會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。例如，如果電源電壓不穩(wěn)定，會(huì)使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)

的周期發(fā)生變化，從而影響加速度的計(jì)算。

六、注意事項(xiàng)

1.平衡摩擦力時(shí)，不要把懸掛小桶的細(xì)線系在小車上，即不要給小車加任何牽引力。平衡摩擦力后，不

管是改變小車的質(zhì)量還是改變小桶和砂的總質(zhì)量，都不需要重新平衡摩擦力。

2.實(shí)驗(yàn)中必須滿足小車和祛碼的質(zhì)量遠(yuǎn)大于小桶和砂的總質(zhì)量，只有如此，小桶和砂的總重力才可視為

小車受到的拉力。

3.改變拉力和小車質(zhì)量后，每次開始時(shí)小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并應(yīng)先接通電源，再釋放小車。

4.作圖時(shí)，要使盡可能多的點(diǎn)在所作直線上，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能均勻分布在所作直線兩側(cè)。離直

線較遠(yuǎn)的點(diǎn)是錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，可舍去不予考慮。

七、實(shí)驗(yàn)拓展與應(yīng)用

此實(shí)驗(yàn)可以加深對(duì)牛頓第二定律的理解，并且在實(shí)際問(wèn)題中可以用于解決動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。比如，在已知

物體的質(zhì)量和所受外力的情況下，能夠根據(jù)加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系計(jì)算物體的加速度，進(jìn)而分析物體的

運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。還可以用于設(shè)計(jì)一些簡(jiǎn)單的加速裝置，通過(guò)改變力或質(zhì)量來(lái)控制物體的加速度。

【例1】(2024.天津.高考真題)某同學(xué)用圖示裝置探究加速度與力的關(guān)系。

(1)為補(bǔ)償打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)小車的阻力及其他阻力，調(diào)節(jié)木板傾角，使小車在不掛槽碼時(shí)運(yùn)動(dòng)，并打出紙帶進(jìn)

行檢驗(yàn)，下圖中能表明補(bǔ)償阻力恰當(dāng)?shù)氖?

(2)某次實(shí)驗(yàn)得到一條紙帶，部分計(jì)數(shù)點(diǎn)如下圖所示(每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)，圖中未畫出)，測(cè)

得4=6.20cm,$2=6.70cm,S3=7.21cm,S4=7.73cmo已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接交流電源頻率為50Hz,則小車的加

速度〃=m/s2(要求充分利用測(cè)量數(shù)據(jù)，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)；

A?B?C?D?E?

(3)該同學(xué)將一個(gè)可以直接測(cè)出繩子拉力的傳感器安裝在小車上，小車和傳感器總質(zhì)量為210g。按要求補(bǔ)償

阻力后，該同學(xué)共進(jìn)行了四次實(shí)驗(yàn)，懸掛的槽碼質(zhì)量依次為58、1。8、2()8、4()8處理數(shù)據(jù)時(shí)，用兩種方式得到

小車(含傳感器)受到的合力，一種將槽碼所受重力當(dāng)作合力、另一種將傳感器示數(shù)當(dāng)作合力，則這兩種

方式得到的合力差異最大時(shí)，槽碼質(zhì)量為go

【例2】(2024?江西?高考真題)某小組探究物體加速度與其所受合外力的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)裝置如圖(a)所示,

水平軌道上安裝兩個(gè)光電門，小車上固定一遮光片，細(xì)線一端與小車連接，另一端跨過(guò)定滑輪掛上鉤碼。

遮光片小江光電門

、7車/滑輪

II

(4鉤碼

圖(a)”

(1)實(shí)驗(yàn)前調(diào)節(jié)軌道右端滑輪高度，使細(xì)線與軌道平行，再適當(dāng)墊高軌道左端以平衡小車所受摩擦力。

(2)小車的質(zhì)量為陷=320g。利用光電門系統(tǒng)測(cè)出不同鉤碼質(zhì)量機(jī)時(shí)小車加速度或鉤碼所受重力記為F,

作出圖像，如圖(b)中圖線甲所示。

圖(b)

(3)由圖線甲可知，尸較小時(shí)，。與尸成正比；尸較大時(shí)，。與尸不成正比。為了進(jìn)一步探究，將小車的質(zhì)

量增加至M2=470g,重復(fù)步驟(2)的測(cè)量過(guò)程，作出。-尸圖像，如圖(b)中圖線乙所示。

(4)與圖線甲相比，圖線乙的線性區(qū)間,非線性區(qū)間o再將小車的質(zhì)量增加至

M3=720g,重復(fù)步驟(2)的測(cè)量過(guò)程，記錄鉤碼所受重力廠與小車加速度a,如表所示(表中第9~14組

數(shù)據(jù)未列出)。

序號(hào)12345

鉤碼所受重力F/(9.8N)0.0200.0400.0600.0800.100

小車加速度a/(m-s-z)0.260.550.821.081.36

序號(hào)6789?1415

鉤碼所受重力F/(9.8N)0.1200.1400.160.......0.300

小車加速度a/(m$2)1.671.952.20.......3.92

(5)請(qǐng)?jiān)趫D(b)中補(bǔ)充描出第6至8三個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，并補(bǔ)充完成圖線丙0

(6)根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果猜想和推斷：小車的質(zhì)量_________時(shí)，。與產(chǎn)成正比。結(jié)合所學(xué)知識(shí)對(duì)上述推斷

進(jìn)行解釋：o

【變式1】利用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量物體的受力

1.（24-25高一上?湖南?階段練習(xí)）在某次探究小車加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，甲、乙、丙三組同學(xué)

分別設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，小車總質(zhì)量用M表示，重物質(zhì)量用，"表示，不考慮細(xì)線與滑輪之間的摩

擦。

打點(diǎn)計(jì)時(shí)器4、著滑%彈簧處打點(diǎn)計(jì)時(shí)電上小車細(xì)纜定滑推打點(diǎn)計(jì)時(shí)器_/!、車細(xì)線定滑輪

紙帶'紙帶-AH-紙帶、、T--

力傳

定滑輪長(zhǎng)篇水,實(shí)驗(yàn)臺(tái)―長(zhǎng)關(guān)/水］實(shí)驗(yàn)臺(tái)感器

長(zhǎng)木板水平實(shí)驗(yàn)臺(tái)

甲乙丙

（1）為了便于測(cè)量合力的大小，并得到小車總質(zhì)量（未知）一定時(shí)，小車加速度與所受合力成正比的結(jié)論,

甲、乙、丙三組實(shí)驗(yàn)中:

①必須平衡小車和長(zhǎng)木板之間的摩擦力的實(shí)驗(yàn)小組是

②實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須滿足“小遠(yuǎn)小于的實(shí)驗(yàn)小組是

（2）某次實(shí)驗(yàn)中，丙組同學(xué)在正確操作后得到了一條紙帶如下圖所示，1、2、3、4、5、6為計(jì)數(shù)點(diǎn)（相鄰兩

計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)未畫出），已知打點(diǎn)周期為T,則可以計(jì)算出本次實(shí)驗(yàn)中小車的加速度表達(dá)式為—（用

己知量與測(cè)量量表示）。

01234

（3）若甲、丙兩個(gè)小組的同學(xué)發(fā)現(xiàn)某次測(cè)量中力傳感器和彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)相同，通過(guò)計(jì)算得到小車加速度均

為則甲、丙兩組實(shí)驗(yàn)時(shí)所用小車總質(zhì)量之比為

【變式2］利用力傳感器測(cè)量物體的受力

2.（24-25高一上?重慶合川?階段練習(xí)）為了探究物體質(zhì)量一定時(shí)加速度與力的關(guān)系，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲

所示的實(shí)驗(yàn)裝置。其中M為小車的質(zhì)量，外為沙和沙桶的總質(zhì)量。一輕繩跨過(guò)輕質(zhì)定滑輪和動(dòng)滑輪一端連

接沙桶，另一端連接力傳感器，力傳感器可測(cè)出輕繩中的拉力大小。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，讀出力傳感器的示數(shù)并

記為Fo

7

7

7

7紙帶

7打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

7。力傳感器

7

7

7

7

%v7丁□

甲乙

(1)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，下列操作正確的是。

A.調(diào)整長(zhǎng)木板左端的定滑輪，使得輕繩與長(zhǎng)木板平行

B.在不掛沙桶的前提下，將帶滑輪的長(zhǎng)木板右端墊高，以平衡摩擦力

C.小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先釋放小車，再接通電源

D.為減小誤差，實(shí)驗(yàn)中要保證沙和沙桶的總質(zhì)量孫，遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M

(2)該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中得到如圖丙所示的一條紙帶(兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫出)，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器采用

的是頻率為50Hz的交流電，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度為m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

單位：cm

1.103.095.127.109.1311.09

T

廠TTT11

0123456

丙

(3)該同學(xué)以力傳感器的示數(shù)尸為橫坐標(biāo)，加速度。為縱坐標(biāo)，畫出的a-尸圖像是一條直線，如圖乙所示,

已知圖線的斜率為匕則小車的質(zhì)量為。

【變式3】利用光電門測(cè)量加速度

3.(2025屆福建省三十六校高三上學(xué)期第一次聯(lián)合測(cè)試(一模)物理試題)某同學(xué)利用圖示裝置可以探究

物塊的加速度與其所受合外力的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)主要步驟如下:

(1)測(cè)出遮光條的寬度為4,按圖示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，測(cè)出兩光電門間距為3并調(diào)節(jié)滑輪的高度使滑輪

與物塊之間的細(xì)線與水平桌面平行;

(2)調(diào)節(jié)重物的質(zhì)量，輕推物塊后，使物塊經(jīng)過(guò)兩光電門時(shí)遮光條的遮光時(shí)間相等，記下此時(shí)拉力傳感器

的示數(shù)

(3)增加重物的質(zhì)量，由靜止釋放物塊，記錄物塊經(jīng)過(guò)光電門A、B時(shí)遮光條的遮光時(shí)間4和馬及拉力傳

感器的示數(shù)凡物塊受到的合外力為，物塊的加速度為（用題中相關(guān)物理量的字母表示）；

（4）重復(fù)步驟（3）,（填“需要，，或“不需要，，）保證物塊每次都從同一位置由靜止釋放；

（5）依據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)，判定物塊的加速度與所受合外力的關(guān)系。

【變式4］利用位移傳感器測(cè)加速度

4.4.（內(nèi)蒙古赤峰市第二實(shí)驗(yàn)中學(xué)2024-2025學(xué)年高三上學(xué)期9月月考物理試題）某同學(xué)在驗(yàn)證合外力一

定，物體的質(zhì)量與加速度的關(guān)系時(shí)，采用圖甲所示的裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)獲得了小車的加速度。與小車

質(zhì)量M（包括所放祛碼及傳感器的質(zhì)量）的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖像，如圖乙所示。實(shí)驗(yàn)中所掛鉤碼的質(zhì)量20g,實(shí)驗(yàn)

中選用的是不可伸長(zhǎng)的輕繩和光滑的輕質(zhì)定滑輪。

（1）實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，他先調(diào)節(jié)木板上定滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨妮p繩與木板平行。他這樣做的目的是o

（填字母代號(hào)）

A.使位移傳感器測(cè)出的小車的加速度更準(zhǔn)確

B.保證小車最終能夠做直線運(yùn)動(dòng)

C.在平衡摩擦力后使細(xì)繩拉力等于小車所受的合力

（2）該圖線的初始段為直線，該段直線的斜率最接近的數(shù)值是o

A.30B.0.3C.20D.0.2

【變式5】利用加速度傳感器測(cè)加速度

5.（江西省吉安市第一中學(xué)2022-2023學(xué)年高二上學(xué)期開學(xué)考試物理試題）在天宮課堂中、我國(guó)航天員演

示了利用牛頓第二定律測(cè)量物體質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)。受此啟發(fā)。某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌、力傳感器、無(wú)線加速度傳

感器、輕彈簧和待測(cè)物體等器材設(shè)計(jì)了測(cè)量物體質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)，如圖甲所示。主要步驟如下：

①將力傳感器固定在氣墊導(dǎo)軌左端支架上，加速度傳感器固定在滑塊上；

②接通氣源。放上滑塊。調(diào)平氣墊導(dǎo)軌；

圖甲

③將彈簧左端連接力傳感器，右端連接滑塊。彈簧處于原長(zhǎng)時(shí)滑塊左端位于。點(diǎn)。A點(diǎn)到。點(diǎn)的距離為6.00cm,

拉動(dòng)滑塊使其左端處于A點(diǎn)，由靜止釋放并開始計(jì)時(shí);

④計(jì)算機(jī)采集獲取數(shù)據(jù)，得到滑塊所受彈力尸、加速度。隨時(shí)間/變化的圖像，部分圖像如圖乙所示。

圖丙

回答以下問(wèn)題(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)：

(1)彈簧的勁度系數(shù)為N/mo

(2)該同學(xué)從圖乙中提取某些時(shí)刻尸與a的數(shù)據(jù)，畫出。-尸圖像如圖丙中I所示，由此可得滑塊與加速度傳

感器的總質(zhì)量為kg。

(3)該同學(xué)在滑塊上增加待測(cè)物體，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟，在圖丙中畫出新的F圖像H,則待測(cè)物體的質(zhì)量

為kg。

1.(2024?甘肅?高考真題)用圖1所示實(shí)驗(yàn)裝置探究外力一定時(shí)加速度與質(zhì)量的關(guān)系。

(1)以下操作正確的是.

A.使小車質(zhì)量遠(yuǎn)小于槽碼質(zhì)量B.調(diào)整墊塊位置以補(bǔ)償阻力

C.補(bǔ)償阻力時(shí)移去打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶D.釋放小車后立即打開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

（2）保持槽碼質(zhì)量不變，改變小車上祛碼的質(zhì)量，得到一系列打點(diǎn)紙帶。其中一條紙帶的計(jì)數(shù)點(diǎn)如圖2所示，

相鄰兩點(diǎn)之間的距離分別為H.S?,…,S$,時(shí)間間隔均為7。下列加速度算式中，最優(yōu)的是（單選，填

正確答案標(biāo)號(hào)）。

1?-S]S7-$6Ss.S5,S5-84S4-邑S3_s?s?_s、?

A.a=~1727272727272721

B-“二。'Sg_§6+S]-Ss+Se-Sq+S「S3+S—S2+S3-岳]

2222

<2T2T22T22T2T2T)

c-Wl§8-S5+S1-§4+§6―§3+S5-S2+-S]]

22

、3T23T23T23T3T)

1(Sg+S]一$3+§6-S?+S5-S])

a=

D.~2222

4〔4T4T4T4T)

（3）以小車和祛碼的總質(zhì)量M為橫坐標(biāo)，加速度的倒數(shù)工為縱坐標(biāo)，甲、乙兩組同學(xué)分別得到的工-“圖像

aa

如圖3所示。

由圖可知，在所受外力一定的條件下，。與M成（填“正比”或“反比”）；甲組所用的（填“小車”、

“祛碼”或“槽碼”）質(zhì)量比乙組的更大。

2.（2024.寧夏四川.高考真題）學(xué)生小組為了探究超重和失重現(xiàn)象，將彈簧測(cè)力計(jì)掛在電梯內(nèi)，測(cè)力計(jì)下

端掛一物體。已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮?.8m/s2。

(1)電梯靜止時(shí)測(cè)力計(jì)示數(shù)如圖所示，讀數(shù)為—N(結(jié)果保留1位小數(shù))；

(2)電梯上行時(shí)，一段時(shí)間內(nèi)測(cè)力計(jì)的示數(shù)為4.5N,則此段時(shí)間內(nèi)物體處于—(填“超重”或佚重”)狀態(tài),

電梯加速度大小為—m/s2(結(jié)果保留1位小數(shù))。

3.(2024?浙江?高考真題)如圖1所示是“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置。

(1)該實(shí)驗(yàn)中同時(shí)研究三個(gè)物理量間關(guān)系是很困難的，因此我們采用的研究方法是—；

A.放大法B.控制變量法C.補(bǔ)償法

(2)該實(shí)驗(yàn)過(guò)程中操作正確的是—；

A.補(bǔ)償阻力時(shí)小車未連接紙帶

B.先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，后釋放小車

C.調(diào)節(jié)滑輪高度使細(xì)繩與水平桌面平行

(3)在小車質(zhì)量—(選填“遠(yuǎn)大于”或“遠(yuǎn)小于”)槽碼質(zhì)量時(shí)，可以認(rèn)為細(xì)繩拉力近似等于槽碼的重力。上

述做法引起的誤差為—(選填“偶然誤差”或“系統(tǒng)誤差”)。為減小此誤差，下列可行的方案是

A.用氣墊導(dǎo)軌代替普通導(dǎo)軌，滑塊代替小車

B.在小車上加裝遮光條，用光電計(jì)時(shí)系統(tǒng)代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

C.在小車與細(xì)繩之間加裝力傳感器，測(cè)出小車所受拉力大小

(4)經(jīng)正確操作后獲得一條如圖2所示的紙帶，建立以計(jì)數(shù)點(diǎn)0為坐標(biāo)原點(diǎn)的x軸，各計(jì)數(shù)點(diǎn)的位置坐標(biāo)

分別為0、毛、…、％。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T，則打計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)小車速度的表達(dá)式v=_；小車

加速度的表達(dá)式是

0Xjx2x3x4x5x6

0123456X

川府喇||麻111巾觸而而I而lull?麗呷疝腳ii向IIQIRMI■曲障i|i.血i啊訕|111加1聊響|||||■而1叫酬1||11?1?腳|3唧?網(wǎng)訕1|*|向聊聊唧i用疝iiuwimg聊ill即liiwii唧咽

01234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344454647484950

cm

圖2

x-2Xx,-2x.t=%+4_(=+%)

A.63Bc

(15T)2-0="J''(10T)2

4.（24-25高一上?山東淄博?階段練習(xí)）某同學(xué)用如圖甲所示裝置驗(yàn)證小車加速度與力的關(guān)系。小車通過(guò)細(xì)

繩與鉤碼相連，固定在小車上的擋光片寬度為詭光電門傳感器固定在軌道上。實(shí)驗(yàn)時(shí)，將小車從某一位置

由靜止釋放，通過(guò)光電門測(cè)出擋光片的擋光時(shí)間A3實(shí)驗(yàn)中小車從同一位置由靜止釋放，記錄彈簧測(cè)力計(jì)的

示數(shù)凡不計(jì)滑輪與細(xì)繩之間的摩擦力。改變動(dòng)滑輪下懸掛的鉤碼個(gè)數(shù)，進(jìn)行多次測(cè)量，測(cè)得多組加和凡

根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系4一歹中，得到如圖乙所示的一條過(guò)原點(diǎn)的直線。

60000

50000/

40000

30000

20000

10000

00/12345

F/N

乙

⑴關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法，下列說(shuō)法不正確的是（）

A.實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中需要適度抬高軌道的左端來(lái)平衡摩擦力

B.該實(shí)驗(yàn)中，鉤碼的質(zhì)量需遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量

C.軌道上方的細(xì)繩要與軌道平行

D.小車加速時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)小于所掛鉤碼所受重力大小的一半

（2）該圖像斜率與哪個(gè)量無(wú)關(guān)（）

A.小車的質(zhì)量B.鉤碼的質(zhì)量C.小車釋放的位置D.擋光片的寬度d

（3）在實(shí)驗(yàn)操作完全正確的情況下，若小車的位移為x,小車的質(zhì)量為請(qǐng)寫出焉關(guān)于尸的函數(shù)表達(dá)

式O

（4）另一名同學(xué)實(shí)驗(yàn)后得到圖像在縱軸上有一正截距，原因可能是。

5.（2025屆江西省南豐縣第一中學(xué)高三上學(xué)期一輪復(fù)習(xí)聯(lián)考（一）物理試題）某實(shí)驗(yàn)小組為了測(cè)定小物塊

與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)，設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，力傳感器可以測(cè)出輕繩的拉力大小，滑輪及輕

繩質(zhì)量不計(jì)，重力加速度g取lOm/s?。

N力傳感器小瞥打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

iii

砂和砂桶田

①按圖甲所示裝置安裝實(shí)驗(yàn)器材,圖中長(zhǎng)木板保持水平;

②在砂桶內(nèi)放入一定質(zhì)量的砂子,小物塊靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，釋放小物塊，打出

條紙帶，同時(shí)記錄力傳感器的讀數(shù)；

③利用紙帶計(jì)算小物塊的加速度；

④改變砂桶內(nèi)砂子的質(zhì)量，重復(fù)步驟②③；

⑤以小物塊加速度。為縱坐標(biāo)，力傳感器讀數(shù)尸為橫坐標(biāo)，作出圖像如圖乙所示。

回答下列問(wèn)題：

⑴砂子與砂桶的總質(zhì)量_________（選填“需要”或“不需要”）遠(yuǎn)小于小物塊的質(zhì)量。

（2）通過(guò)圖乙可以求得小物塊的質(zhì)量為kg；小物塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)〃=o（結(jié)果

均保留兩位有效數(shù)字）

（3）考慮系統(tǒng)誤差，〃的測(cè)量值與真實(shí)值相比（選填“偏大”“偏小”或“不變”）。

6.（山東省濟(jì)南市2024-2025學(xué)年高三上學(xué)期開學(xué)物理試題）在探究物體質(zhì)量一定時(shí)加速度與力的關(guān)系實(shí)

驗(yàn)中，小張同學(xué)對(duì)教材上的實(shí)驗(yàn)方案做了改進(jìn)，如圖甲所示，調(diào)節(jié)桌面水平，用力傳感器直接測(cè)細(xì)線的拉

力廠，小車在水平拉力作用下，由靜止開始做勻加速運(yùn)動(dòng)。

（1）關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的操作，下列說(shuō)法正確的是

A.必須測(cè)出砂和砂桶的質(zhì)量，以其重力表示小車受到的合外力

B.一定要保證砂和砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量

C.應(yīng)當(dāng)先釋放小車，再接通電源

D.要想探究加速度。與相應(yīng)力傳感器示數(shù)尸的關(guān)系，需要多次改變砂和砂桶的總質(zhì)量

（2）通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到如圖乙所示的紙帶，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源的頻率為了,0、1、2、3、4是相鄰計(jì)數(shù)

點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)未標(biāo)出，利用逐差法計(jì)算小車運(yùn)動(dòng)的加速度表達(dá)式為。=（用

%、/、看、匕、f表不）；

乙

（3）由實(shí)驗(yàn)得到力傳感器示數(shù)/與小車加速度。的關(guān)系如圖丙所示，由圖丙中數(shù)據(jù)可知小車質(zhì)量根=kg

（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。

7.（2024屆T8聯(lián)盟普通高中高三下學(xué)期學(xué)業(yè)水平選擇性考試壓軸物理試卷（一））某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所

示的實(shí)驗(yàn)裝置，既可以驗(yàn)證牛頓第二定律，也可以測(cè)量滑塊的質(zhì)量與當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋瑢?shí)驗(yàn)器材有帶加

速度傳感器的滑塊（傳感器的質(zhì)量忽略不計(jì)）、質(zhì)量已知的鉤碼、水平光滑的桌面（右端帶定滑輪）、動(dòng)

滑輪（輕質(zhì)）、輕質(zhì)細(xì)線。

實(shí)驗(yàn)步驟如下：

A.調(diào)節(jié)定滑輪使細(xì)線水平，動(dòng)滑輪跨在細(xì)線上，鉤碼掛動(dòng)滑輪上，滑塊與鉤碼由靜止開始做勻加速直線運(yùn)

動(dòng)，記錄加速度傳感器的示數(shù)以及相應(yīng)的鉤碼質(zhì)量；

B.改變懸掛鉤碼的個(gè)數(shù)，重復(fù)步驟A,得到多組加速度。與相應(yīng)懸掛的鉤碼總質(zhì)量M；

C.畫出］-1的函數(shù)關(guān)系圖像如圖乙所示。

Ma

甲乙

⑴設(shè)當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間,滑塊的質(zhì)量為"7,寫出］-工的函數(shù)關(guān)系圖像的表達(dá)式_____（用g、機(jī)、M、

Ma

〃來(lái)表示）；

⑵若」-［圖像縱軸的截距為6,斜率為鼠可得7%=_____,g=_____（用6、上來(lái)表示）。

Ma

8.（24-25高一上?河南?階段練習(xí)）利用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置，驗(yàn)證牛頓第二定律，實(shí)驗(yàn)操作步驟如下:

打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

第1步，把長(zhǎng)木板一端固定在水平桌面上，墊高木板另一端，然后掛上托盤和祛碼，通過(guò)調(diào)整墊塊位置來(lái)

改變木板的傾角，使小車拖著紙帶沿木板勻速下滑；

第2步，取下托盤和祛碼，測(cè)出其總質(zhì)量為加，讓小車從上端沿木板由靜止下滑。從打出的紙帶上，測(cè)量

出第1個(gè)點(diǎn)和第6個(gè)點(diǎn)間的距離x；

第3步，改變祛碼個(gè)數(shù)和木板傾角，多次測(cè)量。

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）第1步中，觀察打出紙帶上的點(diǎn)跡，若點(diǎn)跡,則小車拖著紙帶沿木板勻速下滑；

（2）小車質(zhì)量為Af,本實(shí)驗(yàn)（填“需要”或“不需要”）滿足條件M>〃2；

（3）本實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證在______一定條件下的牛頓第二定律，只需驗(yàn)證加與x成（填“正比”或“反比”）關(guān)

系，即可驗(yàn)證牛頓第二定律；

⑷某次實(shí)驗(yàn)獲得如圖2所示的紙帶，計(jì)數(shù)點(diǎn)a、b、c、d、e、力任意相鄰兩點(diǎn)間均有四個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)未畫出，

打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作時(shí)所加交變電流頻率為50Hz,則在打c點(diǎn)時(shí)小車的速度大小為m/s,小車運(yùn)動(dòng)

的加速度大小為m/s2（均保留2位有效數(shù)字）。

abcdef

叫巾［1111|111（皿川卜11|川1411|1川|川1|1川「巾|111［1川|11響1|111］

29303132333435363738cm

圖2

9.（2024.安徽?模擬預(yù)測(cè)）某同學(xué)用如圖甲所示裝置做“探究加速度與力關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。已知滑輪的質(zhì)量為機(jī)。。

;力傳感器打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

叫/

效Gh血2帶

乙

（1）該實(shí)驗(yàn)（填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力;

（2）按正確的操作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，打出的一條紙帶如圖乙所示,其中。、A、B、C、。為紙帶上連續(xù)的五個(gè)計(jì)數(shù)

點(diǎn)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用交流電源的頻率為50Hz,則小車運(yùn)動(dòng)的加

速度大小是m/s2（計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字）；

（3）改變砂桶中砂的質(zhì)量進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，記錄每次力傳感器的示數(shù)R并根據(jù)打出的紙帶求出小車運(yùn)動(dòng)的加

速度。，根據(jù)測(cè)得的多組縱憶作出圖像，下列圖像正確的是；若圖像直線的斜率為匕則小車

10.（23-24高一上?河北石家莊?階段練習(xí)）某同學(xué)用如圖甲所示裝置探究“加速度與合外力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn),

按要求完成下列問(wèn)題：

（1）實(shí)驗(yàn)中為了減小誤差，下列做法正確的是（）。

A.調(diào)節(jié)連接小車的輕繩至與與長(zhǎng)木板平行

B.鉤碼質(zhì)量要遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量

C.平衡摩擦力時(shí)，將無(wú)滑輪端適當(dāng)墊高，并在小車前端連接輕繩且懸掛鉤碼

D.平衡摩擦力時(shí)，將無(wú)滑輪端適當(dāng)墊高，并在小車后端連紙帶且穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，但前端不需要連接

輕繩懸掛鉤碼

（2）調(diào)節(jié)完畢后，如圖乙是某次實(shí)驗(yàn)打出的一條紙帶，紙帶上每隔四個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，測(cè)得相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間

的間距，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器采用的是頻率為了的交流電，則小車加速度的表達(dá)式。=—（用題及圖中所給字

母表示）。

(3)如果某次實(shí)驗(yàn)所用的鉤碼重力為G,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為尸，不計(jì)動(dòng)滑輪質(zhì)量及繩與滑輪間的摩擦，則

下列關(guān)系正確的是()O

A.F>GB.F=GC.F<—D.T

2

(4)改變懸掛鉤碼的質(zhì)量重復(fù)實(shí)驗(yàn)，測(cè)得多組加速度a與彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F,作出。-尸圖像為一過(guò)原點(diǎn)傾

斜直線，其斜率為心則小車質(zhì)量—

11.(24-25高一上?河南?階段練習(xí))某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)方案做“探究加速度與物體受力、物體

質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)”。輕質(zhì)細(xì)繩一端系在拉力傳感器上，另一端繞過(guò)光滑的輕質(zhì)滑輪掛一質(zhì)量為優(yōu)的鉤碼，調(diào)

整滑輪使滑塊與滑輪間的輕繩與長(zhǎng)木板平行；取下細(xì)繩和鉤碼，用墊塊將長(zhǎng)木板左端墊高，調(diào)整長(zhǎng)木板的

傾角，連接紙帶，直至輕推滑塊后，滑塊沿長(zhǎng)木板向下做勻速直線運(yùn)動(dòng)；保持長(zhǎng)木板的傾角不變，重新掛

上細(xì)繩和鉤碼，接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，然后讓滑塊從靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置沿長(zhǎng)木板滑下，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

打下的紙帶如圖乙所示。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:

9.237.58:5.93?4.2812.63J

俾位:cm)

乙

(1)此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(選填“需要”或“不需要”)滿足鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊質(zhì)量;

(2)該同學(xué)在驗(yàn)證加速度與力的關(guān)系時(shí)，在改變滑塊所受合力的操作中，正確的做法是改變鉤碼的質(zhì)量，同

時(shí)長(zhǎng)木板的傾角(選填“不變”或“改變”