第19講實驗：探案加速度與力、質量的關系

內容導航——預習三步曲

第一步：學

析教材學知識：教材精講精析、全方位預習

練習題講典例：教材習題學解題、快速掌握解題方法

練考點強知識：4大核心考點精準練

第二步：記

串知識識框架：思維導圖助力掌握知識框架、學習目標復核內容掌握

第三步：測

過關測穩(wěn)提升：小試牛刀檢測預習效果、查漏補缺快速提升

1．加速度的決定因素

速度是描述物體運動狀態(tài)的物理量，加速度是描述速度變化快慢的物理量。因此也可以說，加速度是描述

物體運動狀態(tài)變化快慢的物理量。由前面的學習我們知道，力是改變物體運動狀態(tài)的原因，質量大的物體

運動狀態(tài)不容易改變。這說明，加速度與力、質量之間必然存在一定的關系。

2．實驗思路

探究方法——控制變量法。裝置如圖所示。

(1)保持小車質量不變，通過改變槽碼的個數(shù)改變小車所受的拉力，探究加速度與拉力的定量關系。

(2)保持小車所受的拉力不變，通過在小車上增加重物改變小車的質量，探究加速度與質量的定量關系。

3．物理量的測量

(1)質量的測量：可以用天平測量。在小車中增減鉤碼的數(shù)量可改變小車的質量。

(2)加速度的測量

方法1：讓小車做初速度為0的勻加速直線運動，用刻度尺測量小車移動的位移x，用秒表測量發(fā)生這段位

2x

移所用的時間t，然后由a＝計算出加速度a。

t2

方法2：由打點計時器打出的紙帶得出小車的加速度。

結合公式Δx＝aT2用逐差法求加速度；或先求出打各點時的瞬時速度，再作出v-t圖像由斜率求加速度。

方法3：不測量加速度的數(shù)值，求加速度之比。例如：讓兩個做初速度為0的勻加速直線運動的物體的運動

1

x1a1

時間t相等，測出各自的位移x1、x2，則＝。

x2a2

(3)力的測量：實驗中作用力F的含義是物體所受的合力，且這個力必須是恒力。本實驗中F等于小車受到

的拉力。

參考案例1探究加速度與力、質量的關系

實驗器材

打點計時器、紙帶、復寫紙片、小車、一端附有定滑輪的長木板、槽碼(若干個)、夾子、細線、墊木、低壓

交流電源、導線、天平(帶有一套砝碼)、刻度尺、坐標紙。

實驗步驟

1．稱量質量——用天平測量小車的質量m0。

2．安裝器材——按照如圖所示裝置把實驗器材安裝好，只是不把懸掛槽碼的細線系在小車上(即不給小車牽

引力)。

3．平衡阻力——在長木板不帶定滑輪的一端下面墊上墊木，反復移動墊木的位置，直至小車在斜面上運動

時可以保持勻速直線運動狀態(tài)，即打點計時器正常工作后，不掛槽碼的小車拖動紙帶在斜面上運動時，紙

帶上所打的相鄰點間距相等。

4．讓小車靠近打點計時器，掛上槽碼，先接通電源，再讓小車拖著紙帶在木板上勻加速下滑，打出一條紙

帶。計算槽碼的重力，即為小車所受的合力，由紙帶計算出小車的加速度，并把力和對應的加速度填入表1

中。

表1小車質量一定

拉力F

加速度a

5.改變槽碼的質量，重復步驟4，并多做幾次。

6．保持槽碼的質量不變，在小車上放上重物改變小車的質量，讓小車在木板上運動，打出紙帶。計算小車

上重物和小車的總質量m，并由紙帶計算出小車對應的加速度，并將所對應的質量和加速度填入表2中。

7．增減小車中的重物，重復步驟6，并多做幾次。

表2小車所受的拉力一定

質量m

加速度a

2

數(shù)據(jù)分析

1．為了更直觀地判斷、分析質量m一定時，加速度a與力F的定量關系，以加速度a為縱坐標、力F為

橫坐標建立直角坐標系，根據(jù)各組實驗數(shù)據(jù)在坐標紙上描點，然后作出圖像。如圖所示，若圖像是一條過

原點的直線，說明a與F成正比。如果不是這樣，則需進一步分析。

2．為了分析加速度a與質量m的定量關系，同樣建立直角坐標系。

通過觀察記錄的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)一定時，m越大，a越小，這可能是a與m成反比，也可能是a與m2成反比，

甚至是更復雜的關系。先從最簡單的情況入手，檢驗是否“a與m成反比”。作出a-m圖像，如圖甲所示，

因為a-m圖像是曲線，由圖像可定性地判斷出a隨m的增大而減小，但是不能判斷二者的具體關系。我們

111

采取“化曲為直”的方法，以a為縱坐標，以為橫坐標，作出a-圖像，如圖乙所示，若a-圖像是一條

mmm

1

過原點的直線，說明a與成正比，即a與m成反比。如果不是這樣，則需進一步分析。

m

3．實驗結論

(1)保持物體的質量m一定時，物體的加速度a與它所受到的拉力F成正比。

(2)保持物體所受的拉力F一定時，物體的加速度a與它的質量m成反比。

誤差分析

實驗中存在誤差，實驗誤差的產生原因與減小方法如下表：

產生原因減小方法

質量測量不準、計數(shù)點間距測

多次測量求平均值

量不準

(1)準確平衡阻力

偶然小車所受合力測量不準

(2)使細線和紙帶平行于木板

誤差

(1)逐差法

根據(jù)紙帶測得的加速度不準

(2)畫v-t圖像

作圖不準(1)合理選取坐標軸的單位長度，使所有數(shù)據(jù)點盡量

3

分布在整個坐標平面

(2)使盡可能多的點落在直線上，不能落在直線上的

點均勻分布在直線兩側，偏離直線較遠的點舍去

系統(tǒng)槽碼的重力不等于小車所受的

使槽碼的質量遠小于小車的質量

誤差拉力

實驗創(chuàng)新

(1)用氣墊導軌替代長木板

如圖甲，利用氣墊導軌替代長木板做實驗時，因為滑塊與氣墊導軌之間的摩擦力極小，所以不需要平衡阻

力。

(2)利用光電門測加速度

如圖甲，利用光電門測出滑塊通過光電門1、2時的速度v1、v2，再測出兩光電門間距離x，由運動學公式

22

v2－v1＝2ax求加速度。

(3)利用力傳感器或彈簧測力計測量合外力的大小(圖甲或圖乙)

注意：圖乙方案中，同樣需要使長木板傾斜以平衡阻力，只有消除阻力的影響后，輕繩的拉力才等于小車

受到的合力。

參考案例2通過位移之比測量加速度之比

將兩輛相同的小車放在水平木板上，前端各系一條細線，線的另一端跨過定滑輪各掛一個小盤，盤中可以

4

放不同的重物。把木板一端墊高，采用參考案例1的方法平衡阻力。

兩輛小車后端各系一條細線，用一個物體，例如黑板擦，把兩條細線同時按壓在木板上，如圖所示。抬起

黑板擦，兩輛小車同時開始運動，按下黑板擦，兩輛小車同時停下來。用刻度尺測出兩輛小車移動的位移

x1、x2。由于兩輛小車運動時間t相同，從它們的位移之比就可以得出加速度之比。

在盤中重物相同的情況下，通過增減小車中的重物改變小車的質量。

教材習題01

某同學在做“探究加速度與力的關系”和“探究加速度

與質量的關系”實驗時，把兩個實驗的數(shù)據(jù)都記錄在

表1中。數(shù)據(jù)是按加速度的大小排列的，兩個實驗的

數(shù)據(jù)混在一起，而且有兩個加速度數(shù)據(jù)模糊不清（表

1中空格）。請你把這些數(shù)據(jù)分拆填入表2和表3中，

如果模糊的加速度數(shù)據(jù)是正確的，其數(shù)值應該是多

少？請?zhí)钤诒?中。

表1實驗記錄

F/Nm/kga/（m·s2）

0.290.860.34

0.140.360.39解題方法

實際生活經驗再加上一定的邏輯推

0.290.610.48

理

0.190.360.53

0.240.36

0.290.410.71

0.290.360.81

0.290.31

0.340.360.94

表2探究加速度與力的關系（條件：m）

F/N

a/(ms2)

表3探究加速度與質量的關系（條件：F）

5

m/kg

a/(ms2)

【答案】0.67m/s2，0.94m/s2；

表2探究加速度與力的關系（條件：m0.36kg）

F/N0.140.190.240.290.34

a/(ms2)0.390.530.670.810.94

在探究加速度與質量的關系時，應保證力不變，由表1可知，F(xiàn)=0.29N，故表3中所填數(shù)據(jù)

如下

表3探究加速度與質量的關系（條件：F0.29N）

m/kg0.860.610.410.360.31

a/(ms2)0.340.480.710.810.94

教材習題02

某同學用圖所示的實驗裝置探究小車的加速度a與質量m的關系。所用交變

電流的頻率為50Hz。

(1)圖是他某次實驗得到的紙帶，兩計數(shù)點間有四個點未畫出，部分實驗數(shù)據(jù)

解題方法

如圖所示。求小車的加速度是。

利用控制變量法進行實驗、

數(shù)據(jù)處理，用圖像法得出結

論。

(2)保持小車所受的拉力不變，改變小車質量m，分別測得不同質量時小車加

速度a的數(shù)據(jù)如表所示。

表實驗記錄

次數(shù)12345678

質量0.250.290.330.400.500.711.001.67

6

m/kg

加速度

0.6180.5570.4820.4030.3170.2350.1520.086

a/(ms2)

質量倒數(shù)

14.003.453.032.502.001.411.000.60

/kg1

m

11

請在圖的坐標紙中做出a圖像。根據(jù)a圖像可以得到實驗結

mm

論是？

【答案】0.51m/s2，拉力不變，物體的加速度和質量成反比

考點一探究加速度與力成正比的實驗操作、數(shù)據(jù)處理及誤差分析

1．某實驗小組用如圖1的裝置“探究加速度與力、質量的關系”。所用交變電流的頻率為50Hz。

7

(1)實驗中可采用如圖甲、乙所示的兩種打點計時器，請回答下面的問題：

圖乙是（選填“電磁打點”或“電火花”）計時器，電源采用的是（選填“交流8V”“交流220V”或

“四節(jié)干電池”）。

(2)實驗以小車為研究對象，為補償打點計時器對小車的阻力及其他阻力，應該把木板一側墊高，逐步調節(jié)

木板的傾斜度，使小車在（填“掛”或“不掛”）槽碼時，能拖動紙帶沿木板做直線運動。

(3)實驗中打出的紙帶如圖2所示，由該紙帶可求得小車的加速度a=m/s3（計算結果保留2位有效數(shù)

字）。

2．某小組利用如圖甲所示裝置探究小車加速度與合外力的關系。

(1)下列做法中錯．誤．的是______；

A．實驗前調節(jié)滑輪高度，使細線與長木板平行

B．實驗時，每次改變鉤碼總質量，都需要重新平衡摩擦力

C．先接通打點計時器電源，再由靜止釋放小車，使其在鉤碼拉動下運動

8

D．實驗前將長木板遠離滑輪一端適當墊高，在不掛鉤碼時輕推小車，小車恰能做勻速直線運動

(2)實驗中打出的一條紙帶如圖乙所示，每間隔4個計時點取一個計數(shù)點。已知該電源頻率為50Hz，則A、

B兩點間的時間間隔T＝s；由該紙帶可求得小車的加速度a＝m/s2。

(3)另一小組利用力傳感器直接測量小車所受拉力，實驗裝置如圖丙所示。增加鉤碼總質量，得到的小車加

速度a與水平繩子拉力F的圖像如圖丁所示。根據(jù)此圖像，計算出小車質量M＝kg。（結果保留三位

有效數(shù)字）

3．某實驗小組采用圖甲所示裝置探究加速度與力、質量的關系。實驗中小車和砝碼的總質量用M表示，

槽碼質量用m表示，打點計時器使用的交流電的頻率為50Hz，重力加速度為g。

(1)實驗過程應___________（填正確選項序號）。

A．在找不到合適的學生電源的情況下，可以使用四節(jié)干電池串聯(lián)作為打點計時器的電源

B．平衡摩擦力的方法是在槽碼盤上添加槽碼，使木塊能拖著紙帶勻速滑動

C．調節(jié)滑輪的高度，使牽引木塊的細繩與長木板保持平行

D．實驗時，先接通打點計時器的電源再放開木塊

(2)在紙帶中標注計數(shù)點A、B、C、D、E（各計數(shù)點間均有四個計時點未畫出），測量數(shù)據(jù)如圖乙所示，則

小車加速度大小為m/s2；當打點計時器打下B點時，小車的速度大小為m/s。（結果均保留

3位有效數(shù)字）

(3)為了減小該實驗的誤差（選填“系統(tǒng)”或“偶然”），需滿足mM（選填“遠大于”或“遠小

于”），方可認為繩對小車的拉力大小等于mg。

考點二探究加速度與質量成反比的實驗操作、數(shù)據(jù)處理及誤差分析

4．用如圖甲所示的裝置探究小車加速度與質量的關系。用打點計時器測量質量不同的小車在合外力相等時

9

的加速度，已知打點計時器所用交流電源頻率為50Hz。

(1)如圖乙是學生即將釋放小車之前的情景圖，該學生使用的打點計時器是（選填“電磁打點計時器”

或“電火花計時器”），指出兩處明顯錯誤，。

(2)下列有關本實驗的要求和做法，正確的是______。

A．小車質量要遠小于托盤及重物的質量

B．測量前，需要平衡摩擦阻力

C．每次改變小車質量后都要重新平衡摩擦力

(3)某次正確操作后選出的一條紙帶，用刻度尺測量時如圖丙所示，圖中相鄰計數(shù)點間還有4個點沒有畫出，

則小車運動的加速度大小am/s2（計算結果保留2位有效數(shù)字）。

5．某同學做“探究小車加速度與質量的關系”的實驗裝置如圖所示。

(1)關于該實驗，下列說法正確的是_______。

A．實驗主要用到的物理研究方法是控制變量法

B．補償阻力時需將槽碼用細繩跨過滑輪連接在小車上

C．為減小系統(tǒng)誤差，應使槽碼質量遠小于小車質量

D．實驗時，應使小車靠近打點計時器，先釋放小車，再接通電源

(2)實驗中得到的一條紙帶，如圖所示

10

①圖中1、2、3……為選取的計數(shù)點，已知相鄰計數(shù)點間還有四個點未畫出，打點計時器所用交流電源頻率

為50Hz，則相鄰計數(shù)點間的時間間隔為s；

②由圖中數(shù)據(jù)可知，紙帶的（填“左”或“右”）端連接小車，小車運動加速度的大小為m/s2（結

果保留兩位有效數(shù)字）。

6．某實驗小組用如圖1的裝置探究加速度與質量的關系：

(1)實驗中用的是電磁打點計時器，則其電源應選_______；

A．直流220VB．交流220V

C．直流6VD．交流6V

(2)為補償阻力，正確操作應是圖2中的（選填“A”或“B”）；輕推小車，發(fā)現(xiàn)打出的紙帶如圖3，則

應（選填“增大”或“減小”）長木板傾角；

(3)正確補償阻力后，實驗中得到一條紙帶如圖4，相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點未畫出，則此次小車的加

速度大小為m/s2；

1

(4)若盤和砝碼的總質量為m，小車（含配重）的質量為M，多次改變配重，小明由實驗數(shù)據(jù)作出了a

Mm

圖像，得到一條過原點的直線；小華認為小明的數(shù)據(jù)處理過程可能有誤，應該得到一條彎曲的圖線。你是

否同意小華的觀點，請簡述理由：。

考點三探究牛頓第二定律實驗圖像的解讀

7．某同學用圖甲所示裝置做“探究物體的加速度與力的關系”的實驗。實驗時保持小車質量不變，用鉤碼所

受的重力作為小車受到的合力。

11

(1)已知實驗所使用的是電火花打點計時器，應使用______。

A．8V交流電源（頻率50Hz）B．8V直流電源

C．220V交流電源（頻率50Hz）D．220V直流電源

(2)圖乙是實驗中得到的一條紙帶，A、B、C、D、E為5個相鄰的計數(shù)點，相鄰的兩個計數(shù)點之間還有四個

點未畫出。實驗數(shù)據(jù)如圖乙所示，則小車的加速度am/s2（（結果保留兩位有效數(shù)字）。

(3)實驗時改變所掛鉤碼的質量，分別測量小車在不同外力作用下的加速度。根據(jù)測得的多組數(shù)據(jù)作出圖丙

所示的a-F關系圖線，圖線不通過坐標原點O的原因是（選填“平衡摩擦力過度”或“平衡摩擦力不

足”），曲線上部彎曲的原因是。

8．某同學利用如圖甲所示的裝置探究加速度、力和質量的關系。

(1)對本實驗的操作，下列說法中正確的是。（多選）

A．讓小車靠近打點計時器，先釋放小車，后接通打點計時器的電源

B．實驗中無需測量砂和砂桶的質量

C．實驗操作過程中需要平衡摩擦力

12

D．如果砂和砂桶的質量遠小于小車及其上砝碼總質量，可認為砂和砂桶的總重力等于細繩對小車的拉

力

(2)圖乙是一條點跡清晰的紙帶，按照打點先后順序依次選取五個計數(shù)點A、B、C、D、E，相鄰計數(shù)點間還

有四個計時點未畫出，實驗所用交流電源的頻率f50Hz，則相鄰計數(shù)點間的時間間隔為s。從

圖中給定的數(shù)據(jù)，可求出小車的加速度大小為m/s2（結果保留兩位小數(shù)），打下C點時小車的速

度大小為m/s（結果保留兩位小數(shù)）。

(3)在驗證加速度與質量的關系時，在滿足實驗要求的情況下，改變小車上砝碼質量m，測出對應的加速度

1

a，以m為橫坐標，以為縱坐標，在坐標紙上作出如圖丙所示的圖像。已知彈簧測力計的讀數(shù)為F，圖中

a

縱軸的截距為b，斜率為k，則小車的質量為。

21

A．FbB．2FbC．D．

k2k

考點四實驗創(chuàng)新

9．用圖甲所示實驗裝置探究外力一定時加速度與質量的關系。

(1)以下操作正確的是__________（單選，填正確答案標號）。

A．使小車質量遠小于槽碼質量

B．調整墊塊位置以補償阻力

C．補償阻力時移去打點計時器和紙帶

D．釋放小車后立即打開打點計時器

(2)打點計時器是一種計時儀器，常用的電火花打點計時器使用的是（選填“直流”或“交流”）電源，

13

電壓是V，其頻率為50Hz，每隔s打一個點。

(3)甲、乙兩同學用同一裝置做探究實驗，畫出了各自如圖所示的a-F的圖像，從圖像可知兩個同學做實驗

時的取值不同，其中同學的取值較大。

(4)在研究加速度a與小車的質量M的關系時，由于沒有注意始終滿足M遠大于m的條件，結果得到的圖

像應是圖中的_________。

A．B．

C．D．

10．Ⅰ.A同學利用圖印所示實驗裝置探究“加速度與力、質量的關系”。

(1)關于平衡摩擦力，下列說法正確的是

A．平衡摩擦力是為了使細繩的拉力等于盤和砝碼的重力

B．平衡摩擦力時，小車前端應當用細線懸掛托盤，但托盤中不放砝碼

C．改變小車的質量時，應重新進行平衡摩擦力的操作

D．正確操作后啟動打點計時器，輕推小車，若紙帶上打出的點跡均勻，則摩擦力平衡完全

(2)圖丙為A同學在正確操作后得到的一條紙帶，已知打點計時器的頻率為50Hz，紙帶上每隔4個點取一個

計數(shù)點，則小車的加速度大小為m/s2（結果保留2位有效數(shù)字）。

Ⅱ.B同學設計了如圖乙所示實驗裝置來探究“加速度與力、質量的關系”，具體操作步驟如下：

①掛上托盤和砝碼，改變木板的傾角，使質量為M的小車拖著紙帶沿木板勻速下滑；

②取下托盤和砝碼，測出其總質量為m，讓小車沿木板下滑，測出加速度a；

③改變砝碼質量和水板傾角，多次測量，通過作圖可得到aF的關系。

14

(3)實驗中小車在沿斜面下滑時受到的合力Fmg（填“大于”，“小于”或“等于”），該實驗

（填“需要”或“不需要”）滿足mM。

11．某同學用力傳感器探究小車加速度與力的關系，實驗裝置如圖甲所示。

(1)該實驗中，小車質量遠大于重物的質量（選填“需要”或“不需要”）；

(2)圖丙是某次實驗得到紙帶的一部分，每相鄰兩計數(shù)點間有四個點未畫出。打點計時器電源頻率為50Hz，

則小車的加速度大小為m/s2（保留兩位有效數(shù)字）；

(3)力傳感器可實時顯示細線的拉力，若該同學繪制小車加速度a隨力傳感器示數(shù)F的變化圖像如圖乙所示，

則圖像不過原點的原因可能是；

(4)若測得圖乙中橫截距為b，縱截距為c，則小車質量的表達式為（用b和c表示）。

12．在探究加速度與力、質量的關系的實驗中物理量的測量

（1）質量的測量：用天平測量。在小車中增減砝碼的數(shù)量可改變小車的質量。

（2）加速度的測量

①方法1：讓小車做初速度為0的勻加速直線運動，用測量小車移動的位移x，用測量發(fā)

2x

生這段位移所用的時間t，然后由a＝計算出加速度a。

t2

②方法2：由紙帶根據(jù)公式Δx＝aT2，結合逐差法計算出小車的加速度。

③方法3：不直接測量加速度，求加速度之比，例如：讓兩個做初速度為0的勻加速直線運動的物體的運動

a1x1

時間t相等，測出各自的位移x1、x2，則＝，把加速度的測量轉換成的測量。

a2x2

15

（3）力的測量

在阻力得到補償?shù)那闆r下，小車受到的拉力等于小車所受的合力。

①在槽碼的質量比小車的質量時，可認為小車所受的拉力近似等于。

②使用力傳感器可以直接測量拉力的大小，不需要使槽碼的質量遠小于小車的質量。

知識導圖記憶

知識目標復核

1．學會用控制變量法探究物理規(guī)律。

2.會測量物體的質量，能設計出測量加速度、力的可行方案。

3.會設計合理的坐標系作圖像處理實驗數(shù)據(jù)，得出結論。

4.會分析實驗中的誤差來源，明確減小實驗誤差的方法。

1．用如圖甲所示的裝置“探究加速度與物體受力的關系”。把左端帶有滑輪的長木板放在實驗桌上，小車的

16

右端連接穿過打點計時器的紙帶，左端連接細線，細線繞過定滑輪掛有槽碼。已知交流電的頻率為50Hz。

(1)在安裝實驗裝置時，應調整滑輪的高度，使；

(2)圖乙是某次實驗得到的紙帶的一部分，該紙帶的（選填“左”或“右”）端與小車連接。

(3)根據(jù)圖乙中的紙帶，可求出小車的加速度大小為m/s2。（結果保留兩位有效數(shù)字）

(4)某同學測得小車的加速度a和拉力F的數(shù)據(jù)見下表。

F/N0.200.300.400.500.60

a/ms20.100.200.280.400.52

請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在方格紙上作出aF圖像。

(5)第（4）問中作出的aF圖線不過原點，請簡要說明原因：

2．如圖所示，為探究“加速度與合力、質量的關系”的實驗裝置，請完成以下問題：

(1)本實驗先保證小車質量不變，探究加速度與合力的關系；再保證小車所受合力不變，探究加速度與小車

質量的關系，該實驗采用的研究方法為（）

A．等效替代法B．控制變量法C．理想模型法

(2)實驗中小車和木板間存在摩擦，為了設法排除摩擦的影響，可采用將木板一端墊高的方法來實現(xiàn)，則實

驗中應將圖中木板側（填右或左）墊高，從而達到平衡摩擦力。

17

(3)該實驗中，保證小車所受合力不變，探究加速度與小車質量的關系，采用圖像法處理數(shù)據(jù)。為了比較容

易地看出加速度a與質量M的關系，應作（）

1

A．aM圖像B．a圖像

M

1

C．a圖像D．aM2圖像

M2

(4)保證小車質量不變，探究加速度與所受力的關系時，某同學根據(jù)實驗得到數(shù)據(jù)，畫出Fa圖像如圖所示，

那么該同學實驗中出現(xiàn)的問題最可能的是

A．平衡摩擦力過度B．平衡摩擦力不足

3．如圖為“用DIS研究加速度和力的關系”的實驗裝置：

(1)圖中①是位移傳感器的______部分；

A．發(fā)射B．接收

(2)實驗中，要求所掛小盤和鉤碼的質量______小車和所加配重片的質量，此時才能認為小盤和鉤碼所受重

力大小等于繩對小車的拉力大小；

A．遠大于B．遠小于

(3)如圖為小車質量不變時實驗所得的aF圖像，從圖像上可以看到直線不過原點，這可能是由引起

的。由圖可知小車的總質量為kg。

4．在“探究加速度與力、質量的關系”的實驗中，采用如圖甲所示的裝置。

(1)該實驗運用的實驗方法是（填“控制變量法”或“等效替代法”）；

(2)該實驗中小車質量為M，砝碼及砝碼盤的質量為m，（填“需要”或“不需要”）滿足Mm；

(3)在補償小車與長木板之間的阻力后，打出了一條紙帶，每五個點取一個計數(shù)點，量出計數(shù)點A、B、C三

18

點到O點的距離如圖乙所示，已知打點計時器所接電源的頻率為50Hz，則小車的加速度大小a

m/s2；（結果保留兩位有效數(shù)字）

(4)改變砝碼的質量，重復實驗，得到多組小車的加速度a及對應的力傳感器示數(shù)F，根據(jù)測量數(shù)據(jù)作出的

aF圖線為如圖丙所示的直線，圖像不過原點的原因是_______

A．補償阻力不足B．補償阻力過度

5．某實驗小組利用氣墊導軌和光電門來完成“探究加速度與力、質量的關系”實驗。實驗裝置如圖所示，

已知遮光條的寬度為d，滑塊和遮光條的總質量為M，鉤碼的質量為m。

(1)實驗時（填“需要”或“不需要”）確保氣墊導軌上方的細線與氣墊導軌平行。為確?；瑝K受到

的合力與鉤碼所受的重力近似相等，M需要（填“遠大于”或“遠小于”）m。

(2)某次實驗測得滑塊經過光電門時遮光條的遮光時間為t，滑塊釋放時遮光條到光電門的距離為x，則滑塊

的加速度大小a=（用給定的物理量符號表示）。

(3)維持鉤碼的質量不變，改變滑塊的質量進行多次實驗，測得多組實驗數(shù)據(jù)。為了能更直觀地看出滑塊的

1

加速度大小a與質量M的關系，應作出（填“aM”“a”或“aM2”）圖像。

M

6．某同學利用如圖甲所示的裝置探究小車加速度a與合外力F、質量M的關系。實驗時，把數(shù)據(jù)記錄在

表格中，數(shù)據(jù)是按加速度大小排列的，第8組數(shù)據(jù)中漏記了小車質量這一數(shù)據(jù)。

組

F/NM/kga/（ms2）

號

10.290.860.34

20.140.360.39

30.290.610.48

40.190.360.53

50.240.360.67

60.290.410.71

70.290.360.81

19

80.290.90

90.340.360.94

(1)如果要研究小車加速度與所受合外力的關系，需取表格中組數(shù)據(jù)（填組號），作a—F圖像；

如果要研究小車加速度與其質量的關系，需取表格中組數(shù)據(jù)（填組號），作a—M圖像。

(2)作出的a—M圖像如圖丙所示，由圖像（填“可以”或“不可以”）判斷a與M成反比。

(3)將砝碼盤和盤中砝碼的總重力為m0g近似地當成小車所受的合外力F會給實驗帶來系統(tǒng)誤差。設小車所

m0gF真M

受拉力的真實值為F真，為了使系統(tǒng)誤差5%，小車為M，則M與m0應當滿足的條件是：應

F真m0

該大于。

7．用圖1所示實驗裝置探究外力一定時加速度與質量的關系。

(1)以下操作正確的是______（單選，填正確答案標號）。

A．使小車質量遠小于槽碼質量B．調整墊塊位置以補償阻力

C．補償阻力時移去打點計時器和紙帶D．釋放小車后立即打開打點計時器

(2)保持槽碼質量不變，改變小車上砝碼的質量，得到一系列打點紙帶。其中一條紙帶的計數(shù)點如圖2所示，

相鄰兩點之間的距離分別為S1,S2,,S8，時間間隔均為T。下列加速度算式中，最優(yōu)的是______（單選，填

正確答案標號）。

1S8S7S7S6S6S5S5S4S4S3S3S2SS

A．a21

7T2T2T2T2T2T2T2

1S8S6S7S5S6S4S5S3S4S2S3S1

B．a

62T22T22T22T22T22T2

1S8S5S7S4S6S3S5S2SS

C．a41

53T23T23T23T23T2

1S8S4S7S3S6S2S5S1

D．a

44T24T24T24T2

11

(3)以小車和砝碼的總質量M為橫坐標，加速度的倒數(shù)為縱坐標，甲、乙兩組同學分別得到的M圖像

aa

20

如圖3所示。

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

“砝碼”或“槽碼”）質量比乙組的更大。

8．為了探究“加速度與力、質量的關系”，某同學設計了一個實驗，所用裝置如圖甲所示。已知小車的質

量為M，小車用細線栓住，通過輕質滑輪與左側鉤碼連接，打點計時器所接的交流電頻率f50Hz。其實

驗步驟如下：

①將器材按圖甲所示安裝好；

②掛上鉤碼，改變木板的傾角，沿長木板向下輕推小車，使小車拖著紙帶沿木板勻速下滑；

③取下鉤碼，讓小車沿木板下滑，測出加速度a；

④保持小車的質量M不變，改變鉤碼的質量，重復步驟②③，多次測量，通過作圖可得加速度a與合力F

的關系：

⑤保持鉤碼的質量m不變，改變小車的質量，重復步驟②③，多次測量，通過作圖可得加速度a與小車質

量M的關系。

回答下列問題：

（1）下列實驗操作或實驗要求正確的是。

A．鉤碼的質量應遠小于小車的質量

B．滑輪右側的細線應與長木板平行

C．長木板的傾角應大于45°

D．為了減小摩擦，輕推小車讓小車勻速運動前，小車后不應裝上紙帶，且不應接通電源

21

（2）在實驗中得到如圖乙所示的一條紙帶（兩計數(shù)點間還有四個點沒有畫出），已知打點計時器采用的是

頻率為50Hz的交流電，根據(jù)紙帶可求出打B點時小車的速度vBm/s，小車的加速度為a

m/s2（結果保留3位有效數(shù)字）。

（3）若步驟②中鉤碼的重力為mg，步驟③中，小車受到的合力為F，則Fmg（選填“>”、“=”或“<”）。

（4）某同學根據(jù)測出的多組F和a，作出aF圖像如圖丙所示，若圖線斜率為k，則小車的質量M

為。

（5）根據(jù)步驟⑤中測得的數(shù)據(jù)，在aM坐標系中描點得到上圖丁。根據(jù)圖線（選填“能”或“不能”）

得到a與M成反比關系。

9．某同學利用圖（a）所示實驗裝置來探究小車加速度與所受合力之間的關系。實驗中保持小車的質量200g

不變，通過不斷增加槽碼的質量，增加繩子拉力，并記錄槽碼質量為m，用拖在小車后面穿過打點計時器

的紙帶得到相應的加速度，描點得到了如圖（b）的一系列點?；卮鹣铝袉栴}：

(1)根據(jù)該同學的描點，可以得出小車的加速度與所掛槽碼的質量m成（填“線性”或“非線性”）關系，

應該用（填“直線”或“平滑曲線”）擬合。

(2)由圖（b）可知，am圖線不經過原點，可能的原因是_________

22

A．沒有補償阻力

B．斜面傾角過大

C．沒有使所掛槽碼的總質量始終遠小于小車的總質量

D．沒有使所掛槽碼的總質量始終遠大于小車的總質量

(3)若利用本實驗裝置來探究小車質量不變的情況下，小車的加速度與合外力的關系，并把槽碼的總重力作

為小車受到的合外力，在實驗過程中需要采取的措施有_________（多選）。

A．取下槽碼，調整木板的傾角，使小車拖著紙帶在木板上勻速運動

B．掛著槽碼，調整木板的傾角，使小車拖著紙帶在木板上勻速運動

C．在增加槽碼個數(shù)的同時，在小車上增加鉤碼，使所掛槽碼的總質量始終遠小于小車的總質量

D．本實驗中，槽碼總質量應適當小些，如不超過20g

(4)若把槽碼改成重物，小車換為物塊，來探究物塊在水平軌道上的運動規(guī)律。物塊在重物的牽引下開始運

動，重物落地后，物塊再運動一段距離停在水平軌道上（尚未到達滑輪處），從紙帶上便于測量的點開始，

每5個點取1個計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間的距離如圖（c）所示，打點計時器電源的頻率為50Hz。通過分析紙

帶數(shù)據(jù)，可判斷物塊開始減速的時刻位于

A．計數(shù)點5和6之間某時刻B．計數(shù)點6和7之間某時刻

C．計數(shù)點7和8之間某時刻D．計數(shù)點8和9之間某時刻

計數(shù)點8對應的速度大小為m/s（結果保留三位有效數(shù)字）

10．在“探究加速度與質量的關系”的實驗中。

(1)備有器材：A。帶有定滑輪的長木板；B。電磁打點計時器、低壓交流電源、紙帶；C。細繩、小車、砝

碼；D。裝有細砂的砂桶；E。墊片；F。天平。還缺少的一件器材是。

1

(2)同學甲根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出如圖甲所示a圖線，而同學乙根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出了如圖乙所示圖線，從圖線

m

可知同學乙實驗操作過程中可能存在的問題是。

23

(3)由圖甲可知，此次實驗中，加速度a與質量m的關系式為。

11．某物理實驗小組利用圖甲所示裝置“探究小車的加速度與受力的關系”。

(1)一次實驗中獲得的紙帶如圖乙所示，已知所用電源的頻率為50Hz，每隔1個點取一個計數(shù)點，A、B、C、

D、E、F、G為所取計數(shù)點，由圖中數(shù)據(jù)可求得加速度大小am/s2；（計算結果保留三位有效數(shù)

字）

(2)實驗小組先保持小車質量為m1不變，改變小車所受的拉力F，得到a隨F變化的規(guī)律如圖丙中直線A所

示，然后實驗小組換用另一質量為m2的小車，重復上述操作，得到如圖丙中所示的直線B，由圖可知，m1

m2（選填“大于”或“小于”），直線B不過坐標原點的原因是。

12．做探究“加速度與質量的關系”和探究“加速度與力的關系”的實驗。

24

(1)采用如圖甲所示的裝置探究“加速度與質量的關系”：保持槽碼質量不變，通過增減小車中的砝碼個數(shù)改

變小車中砝碼和小車的總質量M，與此相對應，利用紙帶上打出的點來測量小車的加速度。

①對此實驗方案，下列做法中合理的是（選填正確選項前的字母）。

A．在平衡阻力時，需要把木板的一側墊高，并將牽引槽碼用細線通過定滑輪系在小車上

B．實驗時，先接通打點計時器電源，待打點計時器工作穩(wěn)定后再釋放小車

C．調節(jié)滑輪，使細線與木板平行

D．小車質量應遠遠大于槽碼的質量

②圖乙所示為本實驗中得到的一條清晰紙帶，紙帶上兩相鄰計數(shù)點間的時間間隔T=0.10s，由該紙帶可求

得小車的加速度a=m/s2（計算結果保留2位有效數(shù)字）。

(2)為了探究加速度與力的關系，使用如圖丙所示的氣墊導軌裝置進行實驗，其中G1、G2為兩個光電門，它

們與數(shù)字計時器相連，當滑塊通過G1、G2光電門時，光束被遮擋的時間Δt1、Δt2都可以被測量并記錄，滑

塊連同上面固定的一條形擋光片的總質量為M，擋光片寬度為D，遮光條從開始遮住G1到開始遮住G2的

時間為t，牽引槽碼的質量為m，回答下列問題。

①若取M=0.4kg，改變m的值，進行多次實驗，以下m的取值不合適的一個是。

A．m1=5gB．m2=15gC．m3=20gD．m4=400g

②在此實驗中，需要測得每一個牽引力對應的加速度，求得的加速度a的表達式為（用Δt1、Δt2、D、

t表示）。

13．某同學利用如圖所示裝置做“探究加速度與物體所受合力的關系”的實驗。在氣墊導軌上安裝了兩個光

電門1、2，滑塊上固定一遮光條，滑塊通過繞過兩個滑輪的細繩與彈簧測力計相連，實驗時改變鉤碼的質

量，讀出彈簧測力計的不同示數(shù)F，不計細繩與滑輪之間的摩擦力。

25

(1)根據(jù)實驗原理圖，本實驗（選填“需要”或“不需要”）將帶滑輪的氣墊導軌右端墊高，以平衡摩擦力；

實驗中（選填“一定要”或“不必要”）保證鉤碼的質量遠小于滑塊和遮光條的總質量；實驗中（選

填“一定要”或“不必要”）用天平測出所掛鉤碼的質量；滑塊（含遮光條）的加速度（選填“大于”“等于”

或“小于”）鉤碼的加速度。

(2)某同學實驗時，未掛細繩和鉤碼接通氣源，推一下滑塊使其從軌道右端向左運動，發(fā)現(xiàn)遮光條通過光電

門2的時間大于通過光電門1的時間，該同學疏忽大意，未采取措施調節(jié)導軌，繼續(xù)進