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专题3.3 本专题实验【练】
1、（2022·天津·耀华中学一模）某同学采用如图甲所示的实验装置探究加速度和力的关系，其中
小车的质量为M，砂和砂桶的总质量为m（滑轮光滑），交流电频率为f=50Hz。
（1）本实验中____________（需要或不需要）满足m<<M；
（2）松开砂桶，小车带动纸带运动，若相邻计数点间还有4个点未画出，纸带如图乙所示，则小
车的加速度a=___________（结果保留三位有效数字）；
（3）改变砂桶内砂子的质量，重复实验，以弹簧测力计示数 F为横坐标、小车对应的加速度 a
为纵坐标，做出的a-F图像如图丙，可知小车的质量M=___________kg。（结果保留三位有效数
字）。【答案】 不需要 2.01 0.125
【解析】
（1）本实验中小车所受拉力大小可以通过弹簧测力计直接读出，不需要用砂和砂桶的重力近似
替代，所以不需要满足m<<M。
（2）由题意，相邻两计数点间时间间隔为
根据逐差法可得小车的加速度为
（3）弹簧测力计的示数F就是小车所受合外力大小，则由图丙并根据牛顿第二定律有
2、（2022·安徽淮北·二模）某同学用图甲所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。
（1）该同学安装好实验器材后，将打点计时器接到频率为 50Hz的交流电源上，接通电源后，让
拖着纸带的小车沿长木板运动，重复几次。选出一条点迹清晰的纸带，标出部分计数点如图乙所
示（每相邻两个计数点间还有 4 个打下的点，图中未画出）。其中 s =7.05cm、s =7.68cm、
1 2
s =8.33cm 、 s =8.95cm 、 s =9.61cm 、 s =10.26cm 。 打 点 计 时 器 在 打 B 点 时 小 车 的 速 度
3 4 5 6
v =________m/s；小车的加速度a=________m/s2（要求充分利用测量的数据，结果均保留 2位有
B
效数字）。
（2）用图甲所示的装置还可以完成下述哪些实验________。
A．探究小车的加速度和受力的关系
B．验证动能定理C．验证机械能守恒定律
D．验证动量守恒定律
【答案】 0.74 0.64 AB
【解析】
（1）B点速度为
加速度为
（2）
A．只需要满足小车质量远大于中午的质量，此实验装置即可用于探究小车的加速度和受力的关
系，故A正确；
B．验证动能定理需要测量合外力做的功与动能改变量之间的关系，只需要平衡摩擦力，此实验
装置既可用于验证动能定理，故B正确；
C．验证机械能守恒需要动能和重力势能相互转化，此装置不具备测量重力做功情景的能力，故
C错误；
D．验证动量守恒定律需要测量碰撞前后的速度，此实验装置无法测量碰撞后速度，故D错误。
故选AB。
3、（2022·湖南·新宁崀山实验学校三模）某同学设计了一个验证加速度 a与物体所受合力F及质
量m关系的实验，图甲为实验装置简图。（交流电的频率为50 Hz）
（1）图乙为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为_________m/s2 。（计算
结果保留二位有效数字）
（2）保持小车的质量不变，改变桶内砝码的质量，某位同学根据实验数据分别作出了加速度a随
合力 F 的变化图线如图丙所示，图线上部出现了弯曲并偏离原来的直线，其主要原因是
___________；若从小车中取出砝码放入桶中，并以桶、桶中的砝码、车和车中的砝码整体为研
究对象，图线上部___________（填“会”或“不会”）弯曲。
【答案】 3.2 砂和砂桶的质量没有远小于车的质量 不会
【解析】（1）从b图中看出相邻的计数点时间间隔为0.04s，利用匀变速直线运动的两个推论得出
（2）设小车的质量为M，砂和砂桶的质量为m，根据牛顿第二定律，对砂和砂桶有
对小车有
解得
当 时且小车质量M保持不变时，则可知绳子的拉力近似等于砂和砂桶的总重力； F从0开
始增加，当砂和砂桶的质量远小于车的质量时，砂和砂桶的重力可近乎看成与小车质量 M成比，
故此时图线为直线；当砂和砂桶的质量增加到一定程度不再远小于车的质量时，绳子的拉力与砂
和砂桶的总重力相差就变大，此时图线上部出现弯曲；所以原因是砂和砂桶的质量没有远小于车
的质量。
以桶、桶中的砝码、车和车中的砝码整体为研究对象，设张力为T，对砂和砂桶有
对小车有
由以上两式得整体的加速度为
从小车中取出砝码放入桶中，即虽然m变化，但整体质量不变即 恒定，所以a与mg成正比，
所以图线上部不会发生弯曲。
4、（2022·黑龙江·哈尔滨三中模拟预测）如图为“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置示
意图。砝码和砝码盘的总质量为m，小车的质量为M。
（1）下列说法正确的是（ ）
A．每次小车都要从同一位置开始运动B．挂上砝码盘，轻推小车，拖着纸带的小车匀速运动说明摩擦力已被平衡
C．调节定滑轮的高度，使牵引小车的细线与长木板表面保持平行
D．纸带与小车相连端的点迹较疏
（2）如图是实验打出的一条纸带，已知打点计时器的打点周期是0.02s，结合图中给出。的数据
（单位： cm）， 求出小车运动加速度的大小为___________m/s2.（结果保留两位有效数字）
（3）某同学想利用此装置测算小车与长木板之间的动摩擦因数μ。于是他让小车在细绳的牵引下
水平运动，并通过纸带确定了小车的加速度a。则μ=___________（用m、M、a及重力加速度g
表示，小车与长木板之间的摩擦力可认为是滑动摩擦力）
【答案】 C 4.0
【解析】
（1）A．小车的释放位置对该实验没有影响，不要求每次在同一位置，故A错误；
B．不挂砝码盘，轻推小车，拖着纸带的小车匀速运动说明摩擦力已被平衡，故B错误；
C．调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行，故C正确；
D．小车做匀加速运动，纸带与小车相连端的点迹较密，故D错误。
故选C。
（2）计数点时间间隔
由逐差法求加速度
（3）设细线的拉力大小为T，对砝码和砝码盘由牛顿第二定律得
对小车由牛顿第二定律得
解得
5、（2022·上海黄浦·二模）某同学用如图a所示的装置验证加速度与力的关系。（1）为平衡摩擦力，将轨道一端略抬高，给小车一初速度使其在轨道上运动，利用位移传感器
获得小车的速度-时间图像如图b，则应适当___________（选填“增大”“减小”）轨道倾角。
平衡摩擦后，操作中要控制___________（选填“小车”“钩码”）的质量不变。
序号 F/N a/m·s-2
1 0.14 0.39
2 0.19 0.53
3 0.24 0.67
4 0.25 0.80
5 0.34 0.94
（2）经过正确操作，所测量的拉力与加速度的数据如右表。请在图 c。中用“×”补充完成序号
为 4、5 的数据描点并做出 a-F 图像。 ___________（3）某同学对“将钩码的重力大小视为小车所受拉力的大小”的做法提出质疑，并开展了如下
研究：他在小车上固定一个力传感器，可直接测得小车所受拉力。测得小车与传感器总质量为
0.486kg，改变钩码质量，多次实验，测得多组钩码重力与小车所受拉力，图 d。中的图线①、②
分别为钩码重力、小车所受拉力随钩码质量变化的关系图像。请根据图像，针对该同学的质疑给
出回答。 ___________
【答案】 减小 小车
当钩码质量远小于小车质量时，钩码的重力大小可近似视为小车所受的拉力大小
【解析】（1） 图b 可知小车获得一初速度后做匀加速运动，说明重力沿斜面向下的分力大于摩擦力，应
适当减小轨道倾角。
该实验要验证加速度与力的关系，平衡摩擦后，操作中要控制小车的质量不变。
（2）
（3）由图像d可知，当钩码质量远小于小车质量时，钩码的重力大小可近似视为小车所受的拉力
大小。
6、（2022·湖南·长郡中学二模）在某次探究加速度与力、质量的关系的实验中，甲、乙、丙、丁
四位同学分别设计了如图所示的实验装置，小车总质量用M，重物质量用m表示。
（1）为便于测量合力的大小，并得到小车总质量一定时，小车的加速度与所受合力成正比的结
论，下列说法正确的是________。（填选项字母）
A．四组实验中只有甲需要平衡摩擦力
B．四组实验都需要平衡摩擦力
C．四组实验中只有甲需要满足所挂重物质量m远小于小车的总质量M的条件
D．四组实验都需要满足所挂重物质量m远小于小车的总质量M的条件（2）按甲同学设计装置完成实验，并根据实验得到的数据，画出小车的 图像如图所示，从
图像中可以得出，当小车的质量为0.5kg时，它的加速度为_______m/s2。
（3）若乙、丙、丁三位同学发现某次测量中力传感器和弹簧测力计读数相同，通过计算得到小
车加速度均为a，则乙、丙、丁实验时所用小车总质量之比为_______。
【答案】 BC##CB 1 2∶1∶1
【解析】
（1）AB．四组实验中长木板都是水平放置，都需要平衡摩擦力，故A错误，B正确；
CD．四组实验中，乙、丁都能用弹簧测力计测量绳的拉力，丙用力的传感器测量绳的拉力，只有
甲不能测量绳的拉力，用重物的重力替代绳的拉力，需要满足所挂重物质量 m远小于小车的总质
量M的条件，故C正确，D错误。
故选BC。
（2）根据牛顿第二定律得
根据图像得
当小车的质量为0.5 时，它的加速度为
（3）乙、丙、丁实验时所用小车总质量之比为
7、（2022·安徽·模拟预测）某同学用如图所示的实验装置验证物体的加速度与合外力间的关系，
所用器材包括：气垫导轨、滑块（上方安装有宽度为 d的遮光片）、两个与计算机相连接的光电
门、砝码盘和砝码等。
实验步骤如下：
（1）开动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间相等时，可认为气垫导轨水平；
（2）用天平测砝码与砝码盘的总质量m 、滑块（含遮光片）的质量m ；
1 2
（3）用细线跨过轻质定滑轮将滑块与砝码盘连接，并让细线水平拉动滑块；
（4）让滑块在砝码和砝码盘的拉动下从左边开始运动，和计算机连接的光电门能测量出遮光片
经过A、B两处的光电门的遮光时间 、 及遮光片从A运动到B所用的时间t ，则滑块加速
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度的大小为a=___________。（用题中给出的物理量表示）
（5）在遮光片随滑块从A运动到B的过程中，系统所受合外力的大小 F=___________。（用题
中给出的物理量及重力加速度g表示）
（6）若实验数据满足 =___________，则表明系统质量一定时，加速度与合外力成正比。（用
题中给出的物理量表示）
【答案】
【解析】
（4） 根据运动学公式，有
（5） 在遮光片随滑块从A运动到B的过程中，系统所受合外力的大小
（6） 若实验数据满足
则表明系统质量一定时，加速度与合外力成正比。
8、（2022·广东·模拟预测）小华同学设计如图甲的实验装置做“探究加速度与力、质量的关系”
创新实验。实验操作步骤如下：（ⅰ）挂上托盘和适量砝码，改变长木板的倾角，让带遮光片的小车沿长木板匀速下滑。
（ⅱ）取下砝码盘和砝码，读出砝码的质量为m，小车和遮光片的总质量为M。让小车从靠近滑
轮处沿长木板下滑，测出加速度a。
（ⅲ）改变砝码质量和木板倾角，多次测量，作出 a—mg图，得出a—mg的关系。（g为重力加
速度）
（1）用游标卡尺测量遮光片的宽度d，游标卡尺的示数如图乙所示，其读数为______cm；
（2）在步骤（ⅰ）调节长木板倾角，让小车匀速下滑时，发现通过光电门 A的时间大于通过光
电门B的时间，应______（选填“增大”、“减小”）长木板倾角。
（3）该实验方案______（选填“需要”、“不需要”）满足 。
（4）在图丙A、B、C、D四幅图中，与该实验操作对应的a—mg图应为______。
A． B． C． D．
【答案】 0.520 减小 不需要 C
【解析】
（1）20分度的游标卡尺的精度为0.05mm，遮光片的宽度为
（2），小车通过光电门A的时间大于通过光电门B的时间，说明小车做加速运动，重力的分力
大于滑动摩擦力，为了保证小车匀速下滑，则应减小长木板的倾角；
（3）实验第一步为挂上总质量为 的托盘和适量砝码，改变长木板的倾角 后，让质量为 的
带遮光片的小车沿长木板匀速下滑，有
第二步为取下砝码盘和砝码，让小车从靠近滑轮处沿长木板加速下滑，有
由此可知本实验利用等效替代法测出了小车的合外力为 ，故不需要满足 ；
（4） 因砝码的质量为m，设砝码盘的质量为 ，则砝码盘和砝码的总质量满足由牛顿第二定律有
可得
则 图像为一次函数，总截距为正值，故选C。
9、（2022·湖北·荆州中学三模）某研究性学习小组设计了如图甲所示的实验装置，用于“探究质
量一定时，加速度a与物体所受合力F的关系”。某次实验中，测得两物块质量分别为 、 ，
传感器示数为F，打出的纸带如图乙所示，相邻计时点A、B、C、D、E间距依次为s 、s 、s 、
1 2 3
s ，打点计时器打点频率为f，不计滑轮质量及摩擦。
4
（1）根据实验打出的纸带计算出纸带加速度 ______（用题中物理量字母表示）；
（2）根据图甲所示的试验装置，两物体的质量必须满足 ______ （填“>”“<”或“=”）；
（3）实验时，关于实验研究对象的选取下列说法正确的一项是______。
A．若以 为研究对象， 受到的合力大小应表示为
B．若以 为研究对象， 受到的合力大小应表示为
C．若以 为研究对象， 受到的合力大小应表示为
D．若以 为研究对象， 受到的合力大小应表示为
【答案】 > B
【解析】
（1）由匀变速直线运动的判别式 ，结合逐差法可得（2）实验时需保证 向上加速运动从而能拖动纸带，则必须满足 。
（3）对轻滑轮受力分析，有
AB．若以 为研究对象， 受到的合力应表示为
故A错误，B正确；
CD．若以 为研究对象， 受到的合力应表示为
故CD错误；
故选B。
10、（2022·湖北·襄阳五中模拟预测）某学习小组利用图甲所示的装置“验证牛顿第二定律”的
实验，图中大的轻质定滑轮可绕水平轴转动，绕过定滑轮的轻绳两端分别系有钩码和弹簧测力计，
弹簧测力计下端挂装有细砂的小桶并在外壳上固定一金属片。实验的主要步骤如下：
①用螺旋测微器测量A处金属片的厚度d，其示数如图乙所示。
②用手控制钩码不动，读出弹簧测力计的示数为F
0
③释放钩码后，读出弹簧测力计的示数为F ，记下金属片通过光电门的遮光时间t
1 1
④钩码下方再挂一个钩码，用手控制钩码，调整金属片的位置仍在A处静止不动，释放钩码后，
读出弹簧测力计的示数为F ，记下金属片通过光电门的遮光时间t
2 2
⑤重复步骤④，进行多次实验。
请回答下列问题：
（1）d=___________mm。
（2）要完成本实验，下列物理量中还必须要测量的是：___________。
A．金属片与光电门间的高度差h
B．钩码的总质量M
C．弹簧测力计、金属片、砂和小桶的总质量m（3）若用F表示钩码释放后弹簧测力计的示数，则能正确反映“质量一定时，加速度与合外力
的关系”的是___________。
A． B．
C． D．
（4）要“验证牛顿第二定律”，即验证第（3）问中所选图像的斜率与___________是否相等
（用（2）中选择的量以及d，F ，g表示）
0
【答案】 2.612 A D
【解析】
（1）读数为
（2）设砂和小桶的质量为 ，用手控制钩码不动，读出弹簧测力计的示数
释放钩码后
， ，
解得
可知还需要测量金属片与光电门间的高度差h。
故选A。
（3）由
得与 成正比，由（2）可知 与 成正比，故能正确反映“质量一定时，加速度与合外力的
关系”的是 与 图线。
故选D。
（4）要“验证牛顿第二定律”，即验证第（3）问中所选图像的斜率与 是否相等。
11、（2022·广东·模拟预测）某同学欲利用如图所示的装置探究质量一定时，加速度与合力的关
系，其中A为滑块，B为电火花计时器，C为力传感器（可以测量细绳的拉力大小），D为一端
带有定滑轮的气垫导轨，E为小桶，小桶系在轻小动滑轮的下端，可装砂，动滑轮两侧的细绳竖
直。主要实验步骤如下：
①正确安装好实验器材，气垫导轨正常工作，接通电火花计时器的电源后由静止释放滑块，滑块
向右运动，读出力传感器的示数，取下纸带，计算出滑块的加速度大小；
②增加小桶中砂的质量，重复步骤①，获得多组力传感器的示数F和滑块的加速度大小a的数据，
以a为纵坐标、F为横坐标，用描点法画出 图像。
（1）在步骤①中，关于气垫导轨的调节，下列做法正确的是___________。（填正确答案标号）
A．气垫导轨调成水平
B．气垫导轨左端垫高，以平衡摩擦力
C．气垫导轨右端垫高，以平衡摩擦力
（2）在步骤②中，增减小桶中砂的质量时，小桶与砂的总质量___________（填“一定远小于”、
“一定等于”或“可能大于”）滑块的质量。
（3）按正确操作进行实验，下列 图像可能正确的是___________。
A． B． C．
（4）将滑块从图示位置由静止释放，在滑块向右运动的过程中，小桶的加速度大小 与滑块的
加速度大小 间的关系为 ___________。【答案】 A 可能大于 B
【解析】
（1）实验前将气垫导轨调至水平，气垫导轨的气流将滑块托起，滑块摩擦力非常小，不需要平
衡摩擦力，A正确，BC错误。故选A。
（2）滑块所受到的合力即细线的拉力，力传感器可以直接读出滑块所受拉力的大小，故小筒和
细沙的总质量和滑块的质量没有必然的大小关系，故小桶与砂的总质量可能大于滑块的质量。
（3）滑块所受到的合力即细线的拉力，滑块的质量一定，滑块的加速度与合外力成正比，故图
像B正确，AC错误。故选B。
（4）小桶和砂挂在动滑轮上，相同时间小桶的位移大小是滑块的一半，小桶的速度始终是滑块
速度的一半，相同时间速度的变化量也为滑块的一半，故小桶的加速度为滑块加速度的 。
12、（2022·山西·太原五中二模）某同学用如图所示的装置测量滑块与长木板间的动摩擦因数，
将长木板水平固定在桌面上，调节长木板左端定滑轮的高度及力传感器固定在竖直墙上的位置，
使滑块上的动滑轮两边的细线均与长木板平行。打点计时器所接交流电的频率为50Hz，重力加速
度为g。
（1）调节砂桶中砂的质量，轻推物块。如果打点计时器打出的纸带上的点间隔逐渐变小，应适
当___________（填“增大”或“减小”）砂桶中砂的质量，直到打点计时器打出的纸带上的点
间隔均匀，这时力传感器的示数为 ，滑块及滑块上动滑轮的质量为 M，则滑块与长木板间的动
摩擦因数μ=___________。
（2）用该装置验证牛顿第二定律。加大砂和砂桶的质量，释放滑块，打点计时器打出的纸带如
图乙所示，图中各点为计数点，每相邻两计数点之间还有 4个点（图中未标出），根据图中数据
计算出滑块运动的加速度大小a=___________ （结果保留两位有效数字）。若这时力传感器
的示数为F，则表达式___________（用F、 、M及a表示）成立，则牛顿第二定律得到验证。【答案】 增大
【解析】
（1）如果打点计时器打出的纸带上的点间隔逐渐变小，说明滑块做减速运动，细线的拉力小于
滑块所受摩擦力，所以应适当增大砂桶中砂的质量；
打点计时器打出的纸带上的点间隔均匀说明滑块做匀速直线运动，有
解得
（2）计时器的打点间隔为0.02s，依题意，每相邻两计数点之间还有 4个点，可知相邻计数点的
时间间隔为
根据逐差法可得
若牛顿第二定律成立，则有
联立，可得
13、（2022·浙江·高考真题）（1）①“探究小车速度随时间变化的规律”的实验装置如图1所示，
长木板水平放置，细绳与长木板平行。图2是打出纸带的一部分，以计数点O为位移测量起点和
计时起点，则打计数点B时小车位移大小为______cm。由图3中小车运动的数据点，求得加速度
为______m/s2（保留两位有效数字）。
②利用图1装置做“探究加速度与力、质量的关系”的实验，需调整的是______。
A．换成质量更小的小车 B．调整长
木板的倾斜程度C．把钩码更换成砝码盘和砝码 D．改变连接小车的细绳与长木板的
夹角
（2）“探究求合力的方法”的实验装置如图4所示，在该实验中，
①下列说法正确的是______；
A．拉着细绳套的两只弹簧秤，稳定后读数应相同
B．在已记录结点位置的情况下，确定一个拉力的方向需要再选择相距较远的两点
C．测量时弹簧秤外壳与木板之间不能存在摩擦
D．测量时，橡皮条、细绳和弹簧秤应贴近并平行于木板
②若只有一只弹簧秤，为了完成该实验至少需要______（选填“2”、“3”或“4”）次把橡皮
条结点拉到O点。
【答案】 6.15~6.25 1.7 ~2.1 BC##CB D 3
【解析】
（1）依题意，打计数点B时小车位移大小为6.20cm，考虑到偶然误差，6.15cm~6.25cm也可；
由图3中小车运动的数据点，有
考虑到偶然误差，1.7m/s2~2.1 m/s2也可；
A．利用图1装置“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，需要满足小车质量远远大于钩码
质量，所以不需要换质量更小的车，故A错误；
B．利用图1装置“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，需要利用小车斜向下的分力以平
衡其摩擦阻力，所以需要将长木板安打点计时器一端较滑轮一端适当的高一些，故B正确；
C．以系统为研究对象，依题意“探究小车速度随时间变化的规律”实验时有考虑到实际情况，即 ，有
则可知
而利用图1装置“探究加速度与力、质量的关系”的实验时要保证所悬挂质量远小于小车质量，
即 ；可知目前实验条件不满足，所以利用当前装置在“探究加速度与力、质量的关系”时
需将钩码更换成砝码盘和砝码，以满足小车质量远远大于所悬挂物体的质量，故C正确；
D．实验过程中，需将连接砝码盘和小车的细绳应跟长木板始终保持平行，与之前的相同，故 D
错误。
故选BC。
（2） A．在不超出弹簧测力计的量程和橡皮条形变限度的条件下，使拉力适当大些，不必使两
只测力计的示数相同，故A错误；
B．在已记录结点位置的情况下，确定一个拉力的方向需要再选择相距较远的一个点就可以了，
故B错误；
C．实验中拉弹簧秤时，只需让弹簧与外壳间没有摩擦，此时弹簧测力计的示数即为弹簧对细绳
的拉力相等，与弹簧秤外壳与木板之间是否存在摩擦无关，故C错误；
D．为了减小实验中摩擦对测量结果的影响，拉橡皮条时，橡皮条、细绳和弹簧秤应贴近并平行
于木板，故D正确。
故选D。
若只有一只弹簧秤，为了完成该实验，用手拉住一条细绳，用弹簧称拉住另一条细绳，互成角度
的拉橡皮条，使其结点达到某一点O，记下位置O和弹簧称示数F 和两个拉力的方向；交换弹簧
1
称和手所拉细绳的位置，再次将结点拉至O点，使两力的方向与原来两力方向相同，并记下此时
弹簧称的示数F ；只有一个弹簧称将结点拉至O点，并记下此时弹簧称的示数F的大小及方向；
2
所以若只有一只弹簧秤，为了完成该实验至少需要3次把橡皮条结点拉到O。
14、（2022·山东·高考真题）在天宫课堂中、我国航天员演示了利用牛顿第二定律测量物体质量
的实验。受此启发。某同学利用气垫导轨、力传感器、无线加速度传感器、轻弹簧和待测物体等
器材设计了测量物体质量的实验，如图甲所示。主要步骤如下：
①将力传感器固定在气垫导轨左端支架上，加速度传感器固定在滑块上；
②接通气源。放上滑块。调平气垫导轨；③将弹簧左端连接力传感器，右端连接滑块。弹簧处于原长时滑块左端位于 O点。A点到O点的
距离为5.00cm，拉动滑块使其左端处于A点，由静止释放并开始计时；
④计算机采集获取数据，得到滑块所受弹力F、加速度a随时间t变化的图像，部分图像如图乙所
示。
回答以下问题（结果均保留两位有效数字）：
（1）弹簧的劲度系数为_____N/m。
（2）该同学从图乙中提取某些时刻F与a的数据，画出a—F图像如图丙中I所示，由此可得滑
块与加速度传感器的总质量为________kg。
（3）该同学在滑块上增加待测物体，重复上述实验步骤，在图丙中画出新的a—F图像Ⅱ，则待
测物体的质量为________kg。
【答案】 12 0.20 0.13
【解析】
（1）由题知，弹簧处于原长时滑块左端位于O点，A点到O点的距离为5.00cm。拉动滑块使其
左端处于A点，由静止释放并开始计时。结合图乙的F—t图有
x = 5.00cm，F = 0.610N
根据胡克定律
计算出
k ≈ 12N/m
（2）根据牛顿第二定律有
F = ma
则a—F图像的斜率为滑块与加速度传感器的总质量的倒数，根据图丙中I，则有则滑块与加速度传感器的总质量为
m = 0.20kg
（3）滑块上增加待测物体，同理，根据图丙中II，则有
则滑块、待测物体与加速度传感器的总质量为
m′ = 0.33kg
则待测物体的质量为
m = m′ - m = 0.13kg
15、（2021·北京·高考真题）物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、
实验操作、数据分析等。例如：
（1）实验仪器。用游标卡尺测某金属管的内径，示数如图 1 所示。则该金属管的内径为
_______mm。
（2）数据分析。打点计时器在随物体做匀变速直线运动的纸带上打点，其中一部分如图2所示，
B、C、D为纸带上标出的连续3个计数点，相邻计数点之间还有4个计时点没有标出。打点计时
器接在频率为50Hz的交流电源上。则打C点时，纸带运动的速度vC = ________m/s（结果保留
小数点后两位）。
（3）实验原理。图3为“探究加速度与力的关系”的实验装置示意图。认为桶和砂所受的重力等
于使小车做匀加速直线运动的合力。实验中平衡了摩擦力后，要求桶和砂的总质量 m比小车质量
M小得多。请分析说明这个要求的理由。（ ）【答案】 31.4 0.44 见解析
【解析】
（1）根据游标卡尺的读数规则有
（2）每隔4个点取一个点作为计数点，故两计数点间有5个间隔；故两点间的时间间隔为
匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，则有
（3）设绳的拉力为T，小车运动的加速度为a。对桶和砂，有
对小车，有
得
小车受到细绳的拉力T等于小车受到的合力F，即
可见，只有桶和砂的总质量m比小车质量M小得多时，才能认为桶和砂所受的重力mg等于使小
车做匀加速直线运动的合力F。
16、（2020·浙江·高考真题）在“探究加速度与力、质量的关系”和用橡皮筋“探究做功与物体
速度变化的关系”实验中
（1）都是通过分析纸带上的点来测量物理量，下列说法正确的是______
A．都需要分析打点计时器打下的第一个点 B．都不需要分析打点计时器打下的第
一个点
C．一条纸带都只能获得一组数据 D．一条纸带都能获得多组数据
（2）如图是两条纸带的一部分，A、B、C、…、G是纸带上标出的计数点，每两个相邻的计数点
之间还有4个打出的点未画出。其中图_____（填“甲”或“乙”）所示的是用橡皮筋“探究做功与物体速度变化的关系”的实验纸带。“探究加速度与力、质量的关系”实验中，小车的加速度
大小a=_____m/s2（保留2位有效数字）。
（3）在用橡皮筋“探究做功与物体速度变化的关系”实验中，平衡阻力后，小车与橡皮筋组成
的系统在橡皮筋恢复形变前机械能_____（填“守恒”或“不守恒”）。
【答案】 BC 甲 0.40 不守恒
【解析】
（1）AB．在“探究加速度与力、质量的关系”和用橡皮筋“探究做功与物体速度变化的关系”
实验中均不需要打下的第一个点，前者主要利用纸带求解加速度，后者主要研究两点间的动能的
变化，无需从第一个点进行研究。故A错误，B正确；
CD．牛顿第二定律实验探究一条纸带只能求解一个加速度，找到加速度 a与质量m和合外力F
的一组对应关系；动能定理探究也是从一条纸带上选择两个点作为一组数据进行过程分析，故C
正确，D错误。
（2）甲图中纸带后边是匀速直线运动，说明甲图应为用橡皮筋“探究做功与物体速度变化的关
系”实验；
对乙纸带采用逐差法求解加速度：
（3）小车与橡皮筋在运动过程中，除了斜面的摩擦力外还会受到空气的阻力作用，故平衡摩擦
力运动过程中机械能不守恒。
