文档文本内容
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
2024 高考物理一轮复习100 考点100 讲
第三章 牛顿运动定律
第3.8 讲 实验 探究加速度与力、质量的关系
【知识点精讲】
[考纲解读] (1)学会用控制变量法研究物理规律。(2)学会灵活运用图象法处理
物理问题的方法。(3)探究加速度与力、质量的关系，并验证牛顿第二定律。
【实验图解】
注意事项
1．实验方法：控制变量法。
2．平衡摩擦力：在平衡摩擦力时，不要悬挂小盘，但小车应连着纸带且接通电
源。用手给小车一个初速度，如果在纸带上打出的点的间隔是均匀的，表明小
车受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡。【来源：21cnj*y.co*m】
3．不重复平衡摩擦力：平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和砝码的总质量
还是改变小车和砝码的总质量，都不需要重新平衡摩擦力。
4．实验条件：M≫m 只有如此，小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力。
5．一先一后一按住：改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点
1
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
计时器，并应先接通电源，后放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车。
6．作图：作图时两轴标度比例要适当，各量须采用国际单位，这样作图线时，
坐标点间距不至于过密，误差会小些。
误差分析
1．因实验原理不完善引起的误差：本实验用小盘和砝码的总重力mg 代替小车
的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力。
2．摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳
不严格与木板平行都会引起误差。
【最新高考题精练】
1．（2022 年6 月浙江选考）（7 分）（1）“探究小车速度随时间变化的规律”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）。
利用图1 装置“探究加速度与力、质量的关系”的实验，需调整的是 （多选）。
A．换成质量更小的车
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
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
2.（6 分）（2021 新高考湖南卷）
某实验小组利用图（a）所示装置探究加速度与物体所受合外力的关系。主要实验步骤如下：
（1）用游标卡尺测量垫块厚度
，示数如图（b）所示，
__________
；
（2）接通气泵，将滑块轻放在气垫导轨上，调节导轨至水平；
（3）在右支点下放一垫块，改变气垫导轨的倾斜角度；
（4）在气垫导轨合适位置释放滑块，记录垫块个数
和滑块对应的加速度
；
（5）在右支点下增加垫块个数（垫块完全相同），重复步骤（4），记录数据如下表：
1
2
3
4
5
6
0.087
0.180
0.260
0.425
0.519
根据表中数据在图（c）上描点，绘制图线。
如果表中缺少的第4 组数据是正确的，其应该是__________
（保留三位有效数字）。
3
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
3.(9 分)（2020 高考北京卷）在“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验中，做如
下探究：
(1)为猜想加速度与质量的关系，可利用图1 所示装置进行对比实验。两小车放在水平
板上，前端通过钩码牵引，后端各系一条细线，用板擦把两条细线按在桌上，使小车静
止。抬起板擦，小车同时运动，一段时间后按下板擦，小车同时停下。对比两小车的位
移，可知加速度与质量大致成反比。关于实验条件，下列正确的是：
(选填选项前
的字母)。
A.小车质量相同，钩码质量不同
B.小车质量不同，钩码质量相同
C.小车质量不同，钩码质量不同
(2)某同学为了定量验证(1)中得到的初步关系，设计实验并得到小车加速度
与质量
的7 组实验数据，如下表所示。在图2 所示的坐标纸上已经描好了6 组数据点，请将余
下的一组数据描在坐标纸上，并作出
图像。
次数
1
2
3
4
5
6
7
0.62
0.56
0.48
0.40
0.32
0.24
0.15
M/kg
0.25
0.29
0.33
0.40
0.50
0.71
1.00
4
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
（3）在探究加速度与力的关系实验之前，需要思考如何测“力”。请在图3 中画出小
车受力的示意图。为了简化“力”的测量，下列说法正确的是：__________（选填选项
前的字母）。
A．使小车沿倾角合适的斜面运动，小车受力可等效为只受绳的拉力
B．若斜面倾角过大，小车所受合力将小于绳的拉力
C．无论小车运动的加速度多大，砂和桶的重力都等于绳的拉力
D．让小车的运动趋近于匀速运动，砂和桶的重力才近似等于绳的拉力
4．（7 分）（1）（2020 年7 月浙江选考）做“探究加速度与力、质量的关系”实验时，
图1 甲是教材中的实验方案；图1 乙是拓展方案，其实验操作步骤如下：
5
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
图1
（ⅰ）挂上托盘和砝码，改变木板的倾角，使质量为M 的小车拖着纸带沿木板
匀速下滑；
（ⅱ）取下托盘和砝码，测出其总质量为m，让小车沿木板下滑，测出加速度
a；
（ⅲ）改变砝码质量和木板倾角，多次测量，通过作图可得到
的关系。
①实验获得如图2 所示的纸带，计数点a、b、c、d、e、f 间均有四个点未画出，
则在打d 点时小车的速度大小
_________
（保留两位有效数字）；
图2
②需要满足条件
的方案是_________（选填“甲”、“乙”或“甲和
乙”）；在作
图象时，把
作为F 值的是________（选填“甲”、
“乙”或“甲和乙”）。
5.（2018 年11 月浙江选考物理）在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，两个相
同的小车放在光滑水平板上，前段各系一条细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个
小盘，盘中可放重物。小车的停和动通过用黑板擦按住小车后的细线和抬起来控制，
如图1 所示。实验要求小盘和重物所受的重力近似等于使小车做匀加速直线运动的
力。
第17 题图2
第17 题图1
6
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
请指出图2 中错误之处：_______________________________。
调整好装置后，在某次实验中测得两小车的位移分别是x1和x2，则两车的加速度之
比为_______________。
【最新模拟题精练】
1. （2023 福建漳州三模）某学习小组设计如图装置做“探究物体加速度与质量的关系”实验，
请回答下列问题:
（1）为了使滑轮右侧的细线与长木板平行，应调整______。（填正确答案标号）
A.打点计时器左右位置 B.物块左右位置
C.长木板倾角 D.滑轮高度
（2）在实验中，托盘和砝码的的总质量______（填“一定要远大于”“可以大于”或“一定要
远小于”）物块（包括力传感器）的总质量。
（3）在细线与木板调整平行和平衡摩擦力后，把盘中放入适当的砝码，接通电源，释放物
块，记录力传感器的读数为F，从纸带上获得数据求出加速度；在物块上添加砝码并改变
托盘中砝码的质量，使力传感器的示数为______；如此反复实验、可获得物块的总质量M
和加速度a 的多组实验数据，作出a-M 图像成
图像，下列图像正确的是______。
（填正确答案标号）
A.
B.
C.
D.
7
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
2. （2023 山东青岛二中下学期期中）小明利用“研究加速度与外力关系”的实验装置来测
量滑块与木板间的动摩擦因数
。如图甲所示，长木板固定在水平桌面上，打点计时器固
定在长木板上，纸带穿过打点计时器，与带滑轮的物块相连。沙桶和力传感器通过绕在滑
轮上的细绳相连。调整沙桶的质量，当放开沙桶时，使物块在木板上做匀加速直线运动。
（重力加速度为g，滑轮的质量和摩擦可以忽略）保持滑块质量m 不变，给沙桶添加少量
细沙改变力传感器的示数F，利用打点记时器打出的纸带求出对应F 时的加速度a，从而得
到如图乙所示的
图像，通过图像可以知道：
（1）滑块的质量为________kg。（保留两位有效数字）
（2）利用测得的物理量写出动摩擦因数的表达式
________；由图像可得滑块与木板间
的动摩擦因数
________。（g 取
）（保留两位有效数字）
（3）实验中打出的一条纸带如图丙所示，实验中电源频率为50Hz，图中A、B、C、D、E
为相邻的计数点，相邻计数点间有4 个计时点未标出，则可求得小车的加速度
________
（计算结果保留两位有效数字）。
3. （2023 辽宁鞍山一模）为了探究“物体质量一定时，加速度与力的关系”，甲、乙两同
学设计了如图1 所示的实验装置。其中带小滑轮的小车的质量为M，小滑轮的质量为
，
砂和砂桶的质量为m。力传感器可测出轻绳的拉力大小。
8
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
（1）实验时，需要进行的操作是___________。（填序号）
A．将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力
B．用天平测出砂和砂桶的质量
C．小车靠近打点计时器，先释放小车，再接通电源
D．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量m 远小于小车的质量M
（2）甲同学在实验中得到如图2 所示的一条纸带（相邻两计数点间还有四个点没有画出），
已知打点计时器使用的是频率为50Hz 的交流电。根据纸带可求出小车在C 点的瞬时速度
为___________m/s，加速度为___________
。（结果保留两位有效数字）
（3）乙同学根据测量数据做出如图3 所示的
图线没经过原点，该同学做实验时存在
的问题是___________。
4. （2023 广东名校联盟大联考）水平桌面上安装有如图甲所示的装置，可以用来探究加速
度与力的关系。绕过动滑轮的两段轻绳均与桌面平行，光电门固定在竖直支架上。
9
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
（1）用游标卡尺测量出遮光条的宽度，如图乙所示，遮光条的宽度
______cm。
（2）按图甲组装好器材后，在盒内放入重物，从静止释放物块，在竖直支架上标记释放时
遮光片的中心位置O，记录物块运动过程中力传感器的示数F 以及遮光条通过光电门的遮
光时间t，测量位置O 到光电门的距离x。
（3）多次改变放入盒内的重物质量（不改变第一次放入的重物质量），调整物块位置使遮
光条中心与支架上的O 点平齐，再次由静止释放物块，记录相关数据。
（4）以F 为纵坐标、
为横坐标作出
图像，若当地的重力加速度大小为g，图像
的斜率为
，图像在纵轴上的截距为b，则物块的质量M＝______，物块与桌面间的动摩
擦因数
______。（均用
、b、d、x、g 表示）
5. （2023 山东烟台一模） 某实验兴趣小组利用如图甲所示装置做“探究加速度与力的关
系”实验时，实验操作如下：
①挂上托盘和砝码，调整木板的倾角，使质量为M 的小车沿木板匀速下滑；
10
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
②取下托盘和砝码，测出其总质量为m，让小车沿木板下滑。设小车受到的合外力为F，
通过计算机可得到小车与位移传感器的距离随时间变化的
图像，并求出小车的加速度
a；
③改变砝码质量和木板的倾角，重复步骤①②，可得到多组a、F 的数据，并绘制
图
像。
（1）下列说法正确的是______
A. 实验开始前需要先补偿阻力
B. 调整滑轮高度使细线与木板平行
C. 本实验需要满足
D. 本实验将托盘和砝码的总重力mg 的大小作为小车受到的合外力F 的大小
（2）若测量质量时未考虑托盘的质量，仅将砝码质量记为m，则绘制出的
图像应该
是图乙中的______（选填“Ⅰ”或“Ⅱ”或“Ⅲ”）；
（3）某段时间内小车的
图像如图丙所示，根据图像可得小车的加速度大小为______
。（结果保留两位有效数字）
6. （2023 山东潍坊期末）图甲为“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置。某同学欲
用这套实验装置探究滑块的加速度与长木板、滑块间的动摩擦因数的关系，在其他条件不
11
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
变的情况下，通过多次改变动摩擦因数μ 的值，利用纸带测量对应的多个加速度a 的值，
画出了a-μ 图像，如图乙所示。所有计算结果均保留两位有效数字，重力加速度
g=10m/s²。
（1）为尽可能准确地完成实验，下列做法正确的是_______ 。
A．实验中需要保证桶和砂子的总质量m 远小于滑块的质量M
B．实验中需要保证滑块的质量M 不变
C．实验中不需要保证桶和砂子的总质量m 不变
D．连接滑块的细线要与长木板平行
E．本实验中，需要平衡摩擦力
（2）由图乙可知，若滑块的质量M=2kg，则小桶和砂子的总质量m=_______kg，图乙中
b=_______m/s²。
7. （2023 山东济宁期中）学校物理兴趣小组用图甲装置探究物体质量一定时加速度与力的
关系，其中桌面与细线已调至水平。
（1）关于本实验，下列说法正确的是________。
A．必须用天平测出砂和砂桶的质量 B．砂和砂桶的总质量必须远小于小车的质量
C．应当先释放小车，再接通电源 D．需要改变砂和砂桶的总质量，打出多条纸带
12
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
（2）经正确操作，得到如图乙所示的纸带，已知打点计时器所接交流电源的频率为
，
相邻两计数点之间还有四个计时点未画出，则小车运动的加速度大小为________
。
（结果保留两位有效数字）
（3）若小车的加速度大小a 与力传感器示数F 的关系如图丙所示，则小车的质量为
________
。（结果保留两位有效数字）
（4）不断增加砂桶中砂的质量，重复实验，发现小车的加速度最后趋近于某一数值。若当
地的重力加速度大小为g，则经理论分析可知，该数值为_________。
8．（6 分）（2023 河北衡水中学四调）某实验小组做“探究在质量不变的情况下物体的加
速度与所受合外力关系”的实验。如图甲所示为实验装置示意图。
(1)关于该实验，下列说法正确的是_______。（填正确答案标号）
A．安装实验器材时，要调节定滑轮的高度，使细线与长木板平行
B．平衡摩擦力时，撤去砂桶，接通打点计时器的电源，轻推小车，从打出的纸带
判断小车是否做匀速运动
C．实验过程中，向砂桶内加砂时，必须保证砂和砂桶的总质量m 远小于小车的总
质量M
D．准确地平衡摩擦力后，实验过程中读出拉力传感器的示数即为小车受到的合外
力
(2)如图乙所示为实验中选择的一条合适的纸带（纸带上相邻的两个计数点之间还有4
个计时点没有画出），相关的测量数据已标在纸带上，已知打点计时器的打点频率为50
Hz，则小车的加速度大小a =_______m/s2。
(3)保持小车的质量不变，改变砂桶中砂的质量，记录多组传感器的读数F 和对应纸带
的加速度a 的数值，并根据这些数据，绘制出如图丙所示的a-F 图像，实验小组仔细分析
13
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
图像，得出了实验所用小车的质量为_______kg。（结果保留两位有效数字）
14
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
15
