第三章運(yùn)動和力的關(guān)系

實(shí)驗(yàn)四探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系

益學(xué)習(xí)導(dǎo)航站

9考情分析?探規(guī)律：掌握考試內(nèi)容的變化趨勢，建立考情框架

；核心知識庫：重難考點(diǎn)總結(jié)，梳理必背知識、歸納重點(diǎn)

考點(diǎn)1教材原型實(shí)驗(yàn)★★★☆☆

考點(diǎn)2創(chuàng)新拓展實(shí)驗(yàn)★★★☆☆

(星級越高，重要程度越高)

?真題挑戰(zhàn)場：感知真題，檢驗(yàn)成果，考點(diǎn)追溯

【考情分析?探規(guī)律】

知識點(diǎn)年份涉及試卷及題號

2021海南卷

2022山東卷?13

探究加速度與物體受

力、物體質(zhì)量的關(guān)系2023北京卷?6、2023?上海

2024浙江1月選考761、2024?天津、2024?甘肅、

2024?江西、2024?浙江

20252025?廣西、2025?山東、2025?陜晉青寧卷、

2025?浙江

【知識梳理】

考點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)

1.實(shí)驗(yàn)原理

(1)保持質(zhì)量不變，探究加速度與的關(guān)系.

(2)保持合外力不變，探究加速度與—的關(guān)系.

(3)作出圖像和。一(圖像，確定a與尸、機(jī)的關(guān)系.

2.實(shí)驗(yàn)器材

小車、槽碼、細(xì)繩、一端附有定滑輪的長木板、墊木、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、學(xué)生電源、導(dǎo)線、紙帶、天平、刻度

尺、坐標(biāo)紙等.

3.實(shí)驗(yàn)過程

(1)測量：用天平測量槽碼的質(zhì)量機(jī)'和小車的質(zhì)量m.

(2)安裝:按照如圖所示裝置把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，只是不把懸掛槽碼的細(xì)繩系在小車上(即不給小車).

紙帶

細(xì)繩

/

一端附有小車打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

槽碼□定滑輪

的長木板實(shí)驗(yàn)臺

(3)補(bǔ)償阻力：在長木板不帶定滑輪的一端下面墊上墊木，使小車能—下滑.

(4)操作：①槽碼通過細(xì)繩繞過定滑輪系于小車上，先,后,斷開電源，取下紙帶，編號

碼.

②保持小車的質(zhì)量機(jī)不變，改變槽碼的質(zhì)量相'，重復(fù)步驟①.

③在每條紙帶上選取一段比較理想的部分，計(jì)算加速度a

④描點(diǎn)作圖，作“一尸圖像.

⑤保持槽碼的質(zhì)量/不變，改變小車質(zhì)量如重復(fù)步驟①和③，作a-A圖像.

4.數(shù)據(jù)處理

(1)利用逐差法或v-t圖像法求a

(2)以a為縱坐標(biāo)，尸為橫坐標(biāo)，描點(diǎn)、畫線，如果該線為過原點(diǎn)的直線，說明a與尸成正比.

(3)以。為縱坐標(biāo)，(為橫坐標(biāo)，描點(diǎn)、畫線，如果該線為過原點(diǎn)的直線，就能判定a與加成反比.

5.注意事項(xiàng)

(1)開始實(shí)驗(yàn)前首先補(bǔ)償阻力：適當(dāng)墊高木板不帶定滑輪的一端，使小車的重力沿斜面方向的分力正好補(bǔ)償

.在補(bǔ)償阻力時(shí)，不要把懸掛槽碼的細(xì)繩系在小車上，讓小車?yán)┻^打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的

紙帶勻速運(yùn)動.

(2)實(shí)驗(yàn)過程中不用重復(fù)補(bǔ)償阻力.

(3)實(shí)驗(yàn)必須保證的條件：L，

(4)一先一后一按：改變拉力或小車質(zhì)量后，每次開始時(shí)小車應(yīng)盡量靠近,并應(yīng)先,后

,且應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前按住小車.

6.誤差分析

(1)實(shí)驗(yàn)原理不完善：本實(shí)驗(yàn)用槽碼的總重力代替小車的拉力，而實(shí)際上小車所受的拉力要小于槽碼的總重

力.

(2)補(bǔ)償阻力不準(zhǔn)確、質(zhì)量測量不準(zhǔn)確、計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離測量不準(zhǔn)確、紙帶和細(xì)繩不嚴(yán)格與木板平行都會引起

誤差.

考點(diǎn)二創(chuàng)新拓展實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)裝置圖創(chuàng)新/改進(jìn)點(diǎn)

(1)實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)：系統(tǒng)總質(zhì)量不變化，改變拉力得到若干組

數(shù)據(jù)

(2)用傳感器記錄小車的時(shí)間t與位移x,直接繪制x-t圖像

(3)利用牛頓第二定律求解實(shí)驗(yàn)中的某些參量，確定某些規(guī)律

位移傳感器位移傳感器

(發(fā)射器)心(接收楚人(1)用傳感器與計(jì)算機(jī)相連，直接得出小車的加速度

(2)圖像法處理數(shù)據(jù)時(shí)，用鉤碼的質(zhì)量m代替合力F,即用a-m

軌道

色鉤碼圖像代替a-F圖像

光電門光電門

(1)用光電門代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，遮光條結(jié)合光電門測得物塊的初

速度和末速度，由運(yùn)動學(xué)公式求出加速度

(2)結(jié)合牛頓第二定律，該裝置可以測出動摩擦因數(shù)

彈簧測力計(jì)測量小車所受的拉力，鉤碼的質(zhì)量不需要遠(yuǎn)小于小

車質(zhì)量，更無需測鉤碼的質(zhì)量

(1)氣墊導(dǎo)軌代替長木板，無需平衡摩擦力

(2)力傳感器測量滑塊所受的拉力，鉤碼的質(zhì)量不需要遠(yuǎn)小于滑

塊質(zhì)量，更無需測鉤碼的質(zhì)量

(3)用光電門代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，遮光條結(jié)合光電門測得滑塊的末

速度，由刻度尺讀出遮光條中心初始位置與光電門之間的距

離，由運(yùn)動學(xué)公式求出加速度

【真題挑戰(zhàn)】

1.（2025?廣西?高考真題）在用如圖甲的裝置做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中:

加速度傳感器

甲

⑴探究小車加速度與小車所受拉力的關(guān)系時(shí)，需保持小車（含加速度傳感器，下同）質(zhì)量不變，這種實(shí)驗(yàn)

方法是—O

⑵實(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)節(jié)定滑輪高度，使連接小車的細(xì)繩與軌道平面保持—o

（3）由該裝置分別探究M、N兩車加速度a和所受拉力廠的關(guān)系，獲得圖像如圖乙，通過圖乙分析實(shí)

驗(yàn)是否需要補(bǔ)償阻力（即平衡阻力）。如果需要，說明如何操作；如果不需要，說明理由。

（4）懸掛重物讓M、N兩車從靜止釋放經(jīng)過相同位移的時(shí)間比為"，兩車均未到達(dá)軌道末端，則兩車加速度

之比&]：“N=

2.（2025?山東?高考真題）某小組采用如圖甲所示的裝置驗(yàn)證牛頓第二定律，部分實(shí)驗(yàn)步驟如下:

⑴將兩光電門安裝在長直軌道上，選擇寬度為d的遮光片固定在小車上，調(diào)整軌道傾角，用跨過定滑輪的

細(xì)線將小車與托盤及祛碼相連。選用d=cm（填“5.00”或“1.00”）的遮光片，可以較準(zhǔn)確地測量遮

光片運(yùn)動到光電門時(shí)小車的瞬時(shí)速度。

（2）將小車自軌道右端由靜止釋放，從數(shù)字毫秒計(jì)分別讀取遮光片經(jīng)過光電門1、光電門2時(shí)的速度

W=0.40m/s、v2=0.81m/s,以及從遮光片開始遮住光電門1到開始遮住光電門2的時(shí)間t=L00s,計(jì)算

小車的加速度。=m/s?（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）。

（3）將托盤及祛碼的重力視為小車受到的合力F,改變祛碼質(zhì)量，重復(fù)上述步驟，根據(jù)數(shù)據(jù)擬合出a-/圖

像，如圖乙所示。若要得到一條過原點(diǎn)的直線，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)______（填“增大”或“減小”）軌道的傾角。

（4）圖乙中直線斜率的單位為（填“kg”或“kg」”）。

3.（2025?陜晉青寧卷?高考真題）下圖為探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的部分實(shí)驗(yàn)裝置。

小車T；

木板

7碼

實(shí)驗(yàn)桌槽碼盤

（1）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)將木板（填“保持水平”或“一端墊高，5）。

（2）為探究加速度。與質(zhì)量機(jī)的關(guān)系，某小組依據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制的a-圖像如圖所示，很難直觀看出圖線

是否為雙曲線。如果采用作圖法判斷a與〃2是否成反比關(guān)系，以下選項(xiàng)可以直觀判斷的有o（多

選，填正確答案標(biāo)號）

0.250.618

0.330.482

0.400.403

0.500.317

1.000.152

A.a-~1■圖像B,“圖像C.MT”圖像D.4一根圖像

m

(3)為探究加速度與力的關(guān)系，在改變作用力時(shí)，甲同學(xué)將放置在實(shí)驗(yàn)桌上的槽碼依次放在槽碼盤上；乙同

學(xué)將事先放置在小車上的槽碼依次移到槽碼盤上，在其他實(shí)驗(yàn)操作相同的情況下,(填“甲”或"乙”)

同學(xué)的方法可以更好地減小誤差-

4.(2025?浙江?高考真題)“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。

電火花

(1)如圖是某次實(shí)驗(yàn)中得到的紙帶的一部分。每5個(gè)連續(xù)打出的點(diǎn)為一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，電源頻率為50Hz,打下

計(jì)數(shù)點(diǎn)3時(shí)小車速度為—m/s(保留三位有效數(shù)字)。

01234

234567891011121314151617

單位：cm

(2)下列說法正確的是(多選)

A.改變小車總質(zhì)量，需要重新補(bǔ)償阻力

B.將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到輸出電壓為8V的交流電源上

C.調(diào)節(jié)滑輪高度，使?fàn)恳≤嚨募?xì)線跟長木板保持平行

D.小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并應(yīng)先接通電源，后釋放小車

(3)改用如圖1所示的氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。氣墊導(dǎo)軌放在水平桌面上并調(diào)至水平，滑塊在槽碼的牽引下先后

通過兩個(gè)光電門，配套的數(shù)字計(jì)時(shí)器記錄了遮光條通過光電門1、2的遮光時(shí)間分別為△"，AZ2,測得兩個(gè)

光電門間距為無，用游標(biāo)卡尺測量遮光條寬度％結(jié)果如圖2所示，其讀數(shù)4=mm,則滑塊加速度。=

(用題中所給物理量符號表示)。

5.(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，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?/p>

(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

得心=6.20cm,52=6.70cm,53=7.21cm,54=7.73cm0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(要求充分利用測量數(shù)據(jù)，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字);

(3)該同學(xué)將一個(gè)可以直接測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

6.(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*邑,…,Sg,時(shí)間間隔均為兀下列加速度算式中，最優(yōu)的是(單選,

填正確答案標(biāo)號)。

圖2

1fS-SS-5S-SS-SS-SS-S5

A.CI=——------8-------1----7-------1----6-------1----5-------1----4------3-1----3-------1----2------

7T2T2T2T2T2T2T2

1fs-ss-ss-ss-ss-ss-s,

B.Q=--I------8—---y----1----7---Z---1----6-------1----5------3-1----4-------1----3-----

612T22T°2T22T°2T-

1fS-SS-SS-SS-SS

C.(2=~-\-----8---------1----7-------1----6------3--1----5--------1----4------

5(3T23T23T-3T23T2

lfs-sS-SS-S

D.CL=--I-----8----5---1----7------3-1----6-------1----------

4(4T°4T24T24T2

(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),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〃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。

7.（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，另一端跨過定滑輪掛上鉤碼。

遮光片小左光電門

*車「'I飛

（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320g。利用光電門系統(tǒng)測出不同鉤碼質(zhì)量加時(shí)小車加速度心鉤碼所受重力記為

凡作出口-尸圖像，如圖（b）中圖線甲所示。

AW（m.s-2）

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）的測量過程，作出。-歹圖像，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0再將小車的質(zhì)量增加至

〃3=720g,重復(fù)步驟（2）的測量過程，記錄鉤碼所受重力F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12345

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

小車加速度a/（m-s-2）0.260.550.821.081.36

序號6789?1415

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

小車加速度a/（n2）1.671.952.20.......3.92

（5）請?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o

（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)，a與尸成正比。結(jié)合所學(xué)知識對上述推斷

進(jìn)行解釋：。

8.（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