新教材人教版高中物理必修第一册全册实验汇总（2022新高考一轮复习）

人教版必修第一册实验

实验一探究小车速度随时间变化的规律..................................-1-

实验二探究弹簧弹力与形变量的关系....................................-8-

实验三探究两个互成角度的力的合成规律...............................-13-

实验四探究加速度与力、质量的关系...................................-20-

实验一探究小车速度随时间变化的规律

1.按照实验装置图，把打点计时器固定在长木板无滑

轮的一端，接好电源

2.把一细线系在小车上，细线绕过滑轮,下端挂合适

―（进行实验卜-的钩码,纸带穿过打点计时器，固定在小车后面

3.把小车停靠在打点计时器处，接通电源，放开小车

4.小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带

5.换纸带反复做三次,选择一条比较理想的纸带进行

测量分析

1.由纸带求物体运动速度的方法：根据匀变速直线运动某段时间中间

时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度求解，即

2.利用纸带求物体加速度的两种方法

―（数据分析）一（1）逐差法：根据三一尸.4-8=%-3=3〃尸（7为相邻两计数点之间的

时间间隔）.求出生=安，"2=七学，。产哙.再算出q、小、生的

3T23T23T2*,

平均值q==।乂（14一马।*IK1•%「巧）二（工4+弥+工6）―（»+巧+支》

3-33T23T23r2尸9T工

即为物体的加速度

（2）图像法：以打某计数点时为计时起点，利用，产专注求出打各

点的瞬时速度,描点得u“图像，图线的斜率即为物体做匀变速直线运

动的加速度

「注意事项」

1.平行：纸带和细线要和木板平行。

2.两先两后：实验中应先接通电源，后让小车运动；实验完毕应先断开电源,

后取纸带。

3.防止碰撞：在小车到达长木板末端前，应让小车停止运动，要防止钩码落

地和小车与滑轮相撞。

4.减小误差：小车的加速度要适当大些，可以减小长度的测量误差，加速度

大小以能在约50cm的纸带上清楚地取出6~7个计数点为宜。

5.纸带选取：选择一条点迹清晰的纸带，舍弃点迹密集部分，适当选取计数

点。

6.准确作图：在坐标纸上，纵、横轴选取合适的单位长度（避免所描点过密或

过疏，而导致误差过大），仔细描点连线，不能连成折线，应作一条直线，让各点

尽量落到这条直线上，落不到直线上的各点应均匀分布在直线的两侧。

「误差分析」

1.根据纸带测量的位移有误差。

2.电源频率不稳定，造成相邻两点间的时间间隔不完全相等。

3.纸带运动时打点不稳定引起测量误差。

4.用作图法作出的。“图线并不是一条直线。

5.木板的粗糙程度并非完全相同，这样测量得到的加速度只能是所测量段的

平均加速度。

考点1实验思路与实验操作

典例（2018.北京高考）用图甲所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。

主要实验步骤如下：

A.安装好实验器材。接通电源后，让拖着纸带的小车沿长木板运动，重复几

次。

B.选出一条点迹清晰的纸带，找一个合适的点当作计时起点。。=0),然后每

隔相同的时间间隔T选取一个计数点，如图乙中A、B、C、D、E、F、…所示。

Co~~ABCDEFP

/•••••••)

乙

C.通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、区…点时小车的速度，分别

t己作01、02、03、04、05、…

D.以速度。为纵轴、时间f为横轴建立直角坐标系，在坐标纸上描点，如图

丙所示。

结合上述实验步骤，请你完成下列任务：

(1)在下列仪器和器材中，还需要使用的有和o(填选项前的

字母)

A.电压合适的50Hz交流电源

B.电压可调的直流电源

C.刻度尺

D.秒表

E.天平(含祛码)

(2)在图丙中已标出计数点A、B、D、E对应的坐标点，请在该图中标出计数

点C对应的坐标点，并画出图像。

(3)观察。“图像，可以判断小车做匀变速直线运动，其依据是o

v-t图线斜率的物理意义是。

(4)描绘。”图像前，还不知道小车是否做匀变速直线运动。用平均速度号表

示各计数点的瞬时速度，从理论上讲，对的要求是(选填“越小越

好”或“与大小无关”)；从实验的角度看，选取的△工大小与速度测量的误差

(选填“有关”或“无关”)。

(5)早在16世纪末，伽利略就猜想落体运动的速度应该是均

匀变化的。当时只能靠滴水计时，为此他设计了如图丁所示的“斜

T

面实验”，反复做了上百次，验证了他的猜想。请你结合匀变速

直线运动的知识，分析说明如何利用伽利略"斜面实验”检验小球的速度是随时

间均匀变化的：o

解题指导/本题考查了速度与时间的关系，速度没有办法直接测量，所以要利用

物理关系转换，转换成我们能够测量的量，然后再来验证速度与时间的关系。

【自主解答】

解析：(1)打点计时器需用交流电源；为了计算速度需要利用刻度尺测量长度。

故需要的仪器选A、Co

(2)利用所给点迹描点连线得图像，其中C点的横坐标为3T,纵坐标为a,如

图所示。

(3)结合图像可以看出小车的速度随时间均匀变化，所以小车做匀加速直线运

动，图线的斜率代表了小车运动时的加速度。

⑷越小，则—越接近计数点的瞬时速度，所以△，越小越好，计算速度

需要用到△x的测量值，所以△x的大小与速度测量的误差有关。

(5)如果小球的初速度为0,其速度。那么它通过的位移％8儿因此，只

要测量小球通过不同位移所用的时间，就可以检验小球的速度是否随时间均匀变

化。(要检验小球的速度是随时间均匀变化的，可以检验小球运动的位移与时间的

平方成正比，利用滴水可以得到小球的运动时间，并测出小球在相应时间内的位

移，则可以验证。)

答案：（1）AC（2）见解析图（3）小车的速度随时间均匀变化加速度（4）

越小越好有关（5）如果小球的初速度为0,其速度087,那么它通过的位移X8产。

因此，只要测量小球通过不同位移所用的时间，就可以检验小球的速度是否随时

间均匀变化

考点2数据分析与误差分析

典例（2019•全国卷I）某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑

时的运动进行研究。物块拖动纸带下滑，打出的纸带的一部分如图所示。已知打

点计时器所用交流电的频率为50Hz,纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打

出的点未画出。在A、B、C、。、E五个点中，打点计时器最先打出的是

点，在打出。点时物块的速度大小为m/s（结果保留3位有效数字）；物块下

滑的加速度大小为m/s3结果保留2位有效数字）。

0""i""2""3~~4__5_6_7__8~~9~~iy-

I血ill-ill川liiiih川li川h川linil川ill川li川liiiihiiiliiiiliiiiliMndiiiihiiilcm_

【自主解答】

解析：分析可知，物块沿倾斜长木板做匀加速直线运动，纸带上的点迹，从A

点到E点，间隔越来越大，可知物块跟纸带的左端相连，纸带上最先打出的是A

点；在打点计时器打C点的瞬间，物块的速度比=罂=生黑m/s=0.233m/s;

乙k2XU.1

根据逐差法可知，物块下滑的加速度=（6-541°m/s2=0.75

2

m/so

答案：A0.2330.75

【技法总结】

小车运动过程中某点瞬时速度的计算式为=器罟，是根据匀变速直线运动

某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，计算加速度时用逐差

法或图像求解。

考点3实验的改进与创新

典例（2020.山东高考）2020年5月，我国进行了珠穆朗玛峰的高度测量，其中

一种方法是通过使用重力仪测量重力加速度，进而间接测量海拔高度。某同学受

此启发就地取材设计了如下实验，测量当地重力加速度的大小。实验步骤如下：

(i)如图甲所示，选择合适高度的垫块，使木板的倾角为53°,在其上表面固

定一与小物块下滑路径平行的刻度尺(图中未画出)。

(ii)调整手机使其摄像头正对木板表面，开启视频录像功能。将小物块从木板

顶端释放，用手机记录下小物块沿木板向下做加速直线运动的情况。然后通过录

像的回放，选择小物块运动路径上合适的一点作为测量参考点，得到小物块相对

于该点的运动距离L与运动时间t的数据。

(iii)该同学选取部分实验数据，画出了牛图像，利用图像数据得到小物块

下滑的加速度大小为5.6m/s2o

(iv)再次调节垫块，改变木板的倾角，重复实验。

回答以下问题：

(1)当木板的倾角为37°时，所绘图像如图乙所示。由图像可得，物块过测量

参考点时速度的大小为m/s；选取图线上位于坐标纸网格交叉点上的A、B

两点，禾佣A、8两点数据得到小物块下滑加速度的大小为m/s2o(结果均

保留2位有效数字)

(2)根据上述数据，进一步分析得到当地的重力加速度大小为一m/s2o(结果

保留2位有效数字，sin37°=0.60,cos37°=0.80)

【自主解答】

12/

解析：(1)根据产，可得学=2。()+〃3则由图像可知2次)=64

-一,(185-70)XI0-2

X10-m/s,贝Uoo=0.32m/s,a=k=(395—2)XIO”m/s9=3.1m/s9。

(2)由牛顿第二定律可知mgsin0—/imgcos3=ma,即a=gsin夕一/zgcos0,当

9=53°时,。=5.6m/s2,即gsin53°—jugcos53°=5.6m/s2,当9=37°时,a

=3.1m/s2,即gsin37°—//geos37°=3.1m/s2,联立解得g=9.4m/s?。

答案：(1)032(或0.33)3.1(2)9.4

【核心归纳】

实验的创新点

挡光片

光电门

滑块

1.滑块在斜面上靠重力的分3J与摩擦力的合力获得加速度

2.挡光片经过光电门的平均房艮度作为滑块速度

实验思

3.平均速度的大小与挡光片十勺长度有关

路的创

打点

代史妙物块

新

，，〃，，，，)〃，，，，，〃，，，〃，，，，，刀

1.物块在斜面上靠重力的分^J与摩擦力的合力获得加速度

2.由纸带确定物块的加速度

3.结合牛顿第二定律求动摩移泅数

实验器

左：/1

材的创

1.用滴水针头代替打F导计时器打纸带计时

新

2.小车在水平桌面上匕©摩擦做匀减速运动

J

/It1____ni

实验过o//

B门(1

甲乙

程的创

1.铁球靠重力产生加il起度

新

2.铁球由A门运动到B门的时间可口目数字毫秒表读出

3.铁球的加速度由y-/图像分析得出

实验二探究弹簧弹力与形变量的关系

.探究弹簧弹力与形变量的关系

_（实验目的）一1

2培养学生进行实验研究的科学方法

―［实验思路）-弹簧受到拉力会伸长，平衡时弹簧产生的弹力和外力大

小相等；弹簧的伸长量越大，弹力也就越大

—［实验器材铁架台、弹簧、钩码、刻度尺、坐标纸

1.安装实验仪器

—（进行实验H2.测量弹簧的伸氏量（或总长）及所受的拉力（或所挂钩码

［的质量），列表并记录，要尽可能多测几组数据

1.列表法

将测得的尸、x填入设计好的表格中，可以发现弹力尸与

弹簧伸长量x的比值在误差允许范围内是相等的

2.图像法

,以弹簧的伸长量x为横坐标，弹力尸为纵坐标，描出fx

I数据分析尸各组数据对应的点，作出的拟合曲线是一条过坐标原点

的直线

3.函数法

弹力F与弹簧的伸长量x满足F=kx的关系

「注意事项」

1.安装实验装置：要保持刻度尺竖直并靠近弹簧。

2.不要超过弹性限度：实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，以免超过弹簧的

弹性限度。

3.尽量多测几组数据：要使用轻质弹簧，且要尽量多测几组数据。

4.观察所描点的走向：不要画折线。

5.统一单位：记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位。

「误差分析

1.钩码标值不准确，弹簧长度测量不准确带来误差。

2.画图时描点及连线不准确也会带来误差。

考点1实验思路与实验操作

典例在“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中，已有的实验器材是：铁

架台、一只长度较长的弹簧和多个已知质量的相同钩码。

(1)为完成实验，还需要的实验器材有：O

(2)为完成该实验，某同学用如图甲所示的装置，设计的操作步骤如下：

A.先把弹簧平放在桌面上，用刻度尺测出弹簧的原长Lo;

B.将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固

定一把刻度尺；

C.以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组(x,F)对应的点，并

用平滑的曲线连接起来；

D.依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个、…钩码，分别记下钩码静止

时弹簧的长度Li、L?、4、…，然后取下钩码，由％=〃一〃)计算出弹簧的伸长量

x,并记录在表格内；

E.解释函数表达式中常数的物理意义；

F.以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与弹簧伸长量的关系式，首先尝试写成

一次函数，如果不行，则考虑二次函数；

G.整理仪器。

设计的操作有几个步骤顺序不合理，合理的顺序是：A、B、、

Go

(3)图乙是弹簧弹力尸与弹簧伸长量x的F-x图线，由此可求出弹簧的劲度系

数为N/m。图线不过原点是由于-

【自主解答】

解析：(1)根据实验原理可知还需要用刻度尺来测量弹簧原长和形变量。

(2)根据完成实验的合理性可知，先后顺序为A、B、D、C、F、E、Go

(3)取图像中的(0.5,0)和(3.5,6)两个点,代入△尸=%△%,可得&=200N/m。

弹簧自身的重力使得弹簧在不加外力时就有形变量。

答案：⑴刻度尺(2)D、C、F、E(3)200

弹簧自身受重力，不加外力时就有形变量

考点2数据分析与误差分析

典例某同学做“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验。

(1)图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为7.73cm；图乙

是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量△/为

________cm。

(2)本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力，关于此操作，

下列选项中规范的做法是0(填选项前的字母)

A.逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码

总重

B.随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重

(3)图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量A/与弹力F的关系图线，图线的AB段

明显偏离直线OA,造成这种现象的主要原因是o

解题指导/解答本题应关注以下三点:

(1)刻度尺读数时，对有效数字的要求。

(2)逐一增挂钩码和随意增减钩码对实验带来的影响。

(3)从实验注意事项的角度分析图线弯曲的原因。

【自主解答】

解析：⑴由题图乙知，读数为14.66cm,所以弹簧的伸长量△/=(14.66—

7.73)cm=6.93cm。

(2)若随意增减钩码，则作图不方便，还有可能会超出弹簧的弹性限度，所以

应逐一增挂钩码，选项A正确。

(3)由题图丙知，AB段弹簧的伸长量与弹力不成线性关系，是因为钩码的总重

力超出弹簧的弹性限度。

答案：(1)6.93(2)A(3)钩码的总重力超出弹簧的弹性限度

考点3实验的改进与创新

典例(2019•海南高考)某同学利用图甲的装置测量轻弹簧的劲度系数。图中，光

滑的细杆和直尺水平固定在铁架台上，一轻弹簧穿在细杆上，其左端固定，右端

与细绳连接；细绳跨过光滑定滑轮，其下端可以悬挂钩码(实验中，每个钩码的质

量均为〃?=50.0g)。弹簧右端连有一竖直指针，其位置可在直尺上读出。实验步骤

如下：

」.............口一

I?Ti।2।3।#।/।।亭illI

也燮以援心矍亚郎切

f-fl

甲

①在细绳下端挂上一个钩码，调整滑轮，使弹簧与滑轮间的细绳水平且弹簧

与细杆没有接触；

②系统静止后，记录钩码的个数及指针的位置；

③逐次增加钩码个数，并重复步骤②(保持弹簧在弹性限度内)；

④用〃表示钩码的个数，/表示相应的指针位置，将获得的数据记录在表格内。

回答下列问题：

(1)根据下表的实验数据在图乙中补齐数据点并作出l-n图像。

n12345

//cm10.4810.9611.4511.9512.40

(2)弹簧的劲度系数k可用钩码质量加、重力加速度大小g及l-n图线的斜率a

表示，表达式为k=o若g取9.80m/s2,则本实验中女=.N/m（结

果保留3位有效数字)。

【自主解答】

解析：⑴作出l-n

(2)由胡克定律有〃机g=A(/—/o),即/=等〃+/o,则竿=a,解得人=期；由

KKCI

》心▼么0.127-0.100-立…0.05X9.80

图线可知”=一-01=4.5X10m,解仔仁4.5X10?N/m=109N/m。

答案：⑴见解析图(2)管109(107〜111均可)

【核心归纳】

创新实验原理及器材

/刻

度

实验原尺

理的创

新将弹簧水平放置或穿过一根水平光滑的直杆，在水平方向上做实验，消

除了弹簧自重的影响

实验器

材的改将弹簧水平放置，且一端固定在传感器上，传感器与计算机相连，对弹

进簧施加变化的作用力（拉力或推力）时，计算机上得到弹簧弹力和弹簧形

变量的关系图像，分析图像得出结论

实验三探究两个互成角度的力的合成规律

I.验证力的合成的平行四边形定则

实验目的）—

2.理解等效替代法在物理学中的应用

互成角度的两个力与一个力产生相同的效果，看它

实验思路）—们用平行四边形定则求出的合力与这一个力是否在

实验误差允许范围内相等

1.仪器安装

⑴用图钉把白纸钉在水平桌面上的木板I：

⑵用图钉把橡皮条的一端固定在X点，橡皮条在另

一端拴上两个细绳套

2.测量与记录

⑴用两个弹簧测力计分别钩拉两个细绳套,互成角度

地拉橡皮条，使橡皮条伸K.结点到达某一位置o

⑵用铅笔描下结点。的位置和两条细绳套的方向，

并记录弹簧测力计的读数

（3）只用一个弹簧测力计,通过细绳套把橡皮条的结

点拉到与前面相同的位置。.记下弹簧测力计的读数

尸’和细绳套的方向

1.利用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合

力广

U数据分析）一2.画出拉力尸的图示

3.比较尸与广，是否完全重合或几乎完全重合，从而

验证平行四边形定则

「注意事项」

操作不忘“三”“二”“一”

用两个弹簧测力计拉橡皮条时的“三记录”（记录两弹簧测力计示数、两细绳

套的方向和结点。的位置），用一个弹簧测力计拉橡皮条时的“二记录”（记录弹簧

测力计示数和细绳套的方向）及“一注意”（注意结点。必须在同一位置）等。

「误差分析」

1.误差来源

除弹簧测力计本身的误差外，还有读数误差、作图误差等。

2.减小误差的方法

⑴结点0

①定位。点时要力求准确。

②同一次实验中橡皮条拉长后的0点必须保持不变。

⑵拉力

①用弹簧测力计测拉力时要使拉力沿弹簧测力计轴线方向。

②应尽量使橡皮条、弹簧测力计和细绳套位于与纸面平行的同一平面内。

③两个分力为、尸2间的夹角。不要太大或太小。

（3）作图

①在同一次实验中，选定的标度要相同。

②严格按力的图示要求和几何作图法作出平行四边形，求出合力。

考点1实验思路与实验操作

典例某同学做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验情况如图甲所

示，其中A处为固定橡皮条的图钉，。为橡皮条与细绳的结点，和0C为细绳。

图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。

（1）如果没有操作失误，图乙中的F与尸两力中，方向一定沿A0方向的是

(2)本实验采用的科学方法是。

A.理想实验法B.等效替代法

C.控制变量法D.建立物理模型法

(3)实验时的主要步骤是：

A.在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板

上；

B.用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细

绳，细绳的另一端系着绳套；

C.用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，

结点到达某一位置。，记录下。点的位置，读出两个弹簧测力计的示数；

D.按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两个弹簧测力计的拉力乃和己的图

示，并用平行四边形定则求出合力R

E.只用一个弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的

示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力尸的图示；

F.比较广和尸的大小和方向，看它们在误差允许的范围内是否相同，得出结

论。

上述步骤中：①有重要遗漏的步骤的序号是和;

②遗漏的内容分别是和O

解题指导/本题主要考查“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验，旨在考

查对实验思路的理解、实验操作的要求及减小实验误差的方法。本实验中一个弹

簧测力计的作用效果与两个弹簧测力计共同作用的效果相同，具有等效替代的关

系。因误差因素(读数误差、作图误差等)由平行四边形定则作出的合力不一定沿

A。方向。在实验步骤方面：保证两次拉橡皮条时结点。完全重合，以保证力后、

尸2的合力与尸的作用效果相同。

【自主解答】

解析：(1)由一个弹簧测力计拉橡皮条至0点的拉力一定沿A0方向；而两个

弹簧测力计拉橡皮条至。点的拉力，根据平行四边形定则作出两弹簧测力计拉力

的合力，由于误差的存在，不一定沿A。方向，故一定沿A0方向的是尸。

(2)一个力的作用效果与两个力的作用效果相同，它们的作用效果可以等效替

代，故B正确。

(3)①根据“探究两个互成角度的力的合成规律”实验的操作规范可知，有重

要遗漏的步骤的序号是C、Eo

②在C中未记下两条细绳的方向，E中未说明是否把橡皮条的结点拉到同一

位置0。

答案：(1)尸(2)B(3)①CE②记下两条细绳的方向把橡皮条的结点拉

到同一位置0

考点2数据分析与误差分析

典例某研究小组做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验，所用器材有:

方木板一块，白纸，量程为0〜5N的弹簧测力计两个，橡皮条(带两个较长的细绳

套)，刻度尺，图钉(若干个)。

(1)(多选)具体操作前，同学们提出了如下关于实验操作的建议，其中正确的有

A.橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上

B.重复实验再次进行验证时，结点。的位置可以与前一次不同

C.使用弹簧测力计时，施力方向应沿弹簧测力计轴线；读数时视线应正对弹

簧测力计刻度

D.用两个弹簧测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个弹簧

测力计时的拉力

(2)该小组的同学用同一套器材做了四次实验，白纸上留下的标注信息有结点

位置。、力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点，如图所示。其中

对于提高实验精度最有利的是o

3.0N;0.5N;0.5N;3.0N：

―iO一；0一；O一；。

尸产3.4N*X=2.7N

F=4.5NFi=1.0N•Fi=2.1N尸2=2.7N

Fi=2.8NB=3.0N

产2=1.6N

*

尸=4.9N尸=2.0N尸=4.5N

ABCD

【自主解答】

解析：(1)两细绳套拉力的合力不一定沿两细绳套夹角的角平分线，故A错误;

同一次实验，用一个细绳套拉椽皮条和用两个细绳套拉橡皮条时结点0的位置应

相同，不同次实验结点。的位置可以不同，故B正确；为减小弹簧测力计的摩擦

和误差，施力方向应沿弹簧测力计轴线，读数时视线正对弹簧测力计刻度，故C

正确：合力可以比分力大，也可以比分力小，故D错误。

(2)为了提高实验精度，弹簧测力计的读数应适当大一些，标度应适当小一些，

两分力夹角适当大一些，标注细线方向的两点离结点应适当远一些。故选B。

答案：(1)BC(2)B

考点3实验的改进与创新

典例某同学通过下述实验探究两个互成角度的力的合成规律。

实验步骤：

①将弹簧测力计固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向。

②如图甲所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧测力计的秤钩上，另一端用圆珠

笔尖竖直向下拉，直到弹簧测力计的示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的位置

标记为。1、。2,记录弹簧测力计的示数R测量并记录。1、。2间的距离(即橡皮

筋的长度/)。每次将弹簧测力计示数改变0.50N,测出所对应的/,部分数据如下

表所示。

F/N00.501.001.502.002.50

//cmfo10.9712.0213.0013.9815.05

③找出②中产=2.50N时橡皮筋两端的位置，重新标记为0、0',橡皮筋的拉

力记为Fooo

④在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图乙所示。用两圆珠

笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端，使秤钩的下端到达O点，将两笔尖的位置

标记为A、B,橡皮筋OA段的拉力记为FQA,03段的拉力记为EOB。

完成下列作图和填空：

(1)利用表中的数据在坐标纸上画出F-1图线，根据图线求得/()=emo

(3)根据给出的标度，在下图中作出RM和ROB的合力少的图示。

(4)通过比较广与的大小和方向，即可得出实验结论。

【自主解答】

解析：(1)在坐标系中描点，用平滑的曲线(直线)将各点连接起来，不在直线上

的点均匀分布在直线的两侧。如图甲所示，由图线可知与横轴的交点/o=10.0cm。

(2)橡皮筋的长度/=OA+O3=13.60cm,由图甲可得尸=1.80N,所以=

FOB=F=1.80NO

乙

（3）利用给出的标度作出和的图示，然后以尸QA和为邻边作平行四

边形，对角线即为合力尸，如图乙所示。

（4*00,的作用效果和FOA、WOB两个力的作用效果相同，F'是FOA、戌用两个

力的合力，所以只要比较少和尸。0的大小和方向，即可得出实验结论。

答案：（1）见解析图甲10.0（9.8〜10.1之间均正确）（2）1.80（1.70〜1.90之间均

正确）（3）见解析图乙（4）Foo・

【核心归纳】

突破创新考点

（1）对实验思路的理解、实验方法的迁移（如图甲、乙所示）

（2）实验器材的改进（如图所示）

①橡皮筋替-目代弹簧测力计

实验四探究加速度与力、质量的关系

L学会用控制变量法研究物理规律

1实验目的|—2.探究加速度与力、质量的关系

3.掌握利用图像处理实验数据的方法

[打点计时器、纸带、复写纸,小车、一端附有定滑轮的长木板、

1实验器材卜夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平、刻度尺、槽码、薄木

块

小小询」采用控制变量法,即先控制•个参后一小车的质量M不变.]

1头货忠跻口探究加速度"与力F的关系:再控制槽码的个数不变,即力尸不变，

探究加速度a与小车质笈M的关系

1.称玳质“用天平称吊:小车的质量M

2.安装器材:按照如图所示装置把实验器材安装好,只是不把悬

挂槽码的细绳系在小车上（即不给小车牵引力）

3.平衡摩擦力:在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木

块.使小车匀速下滑

-I进行实验卜

4.操作：

⑴槽码通过细绳绕过定滑轮系于小车上•先接通电源后放开小

车,取下纸带选计数点

⑵保持小车的质量M不变，改变槽码的个数.币:复步骤（1）

⑶保持槽码的个数不变，改变小车的质量M.币:复以上步骤

_______|数据分析卜1•计算加速度（用逐差法）।

~--r2.作图像找关系（a-F图像、a-土图像）

------------1实验结论H加速度与合外力成正比，与质量成反

「注意事项」

1.实验方法：控制变量法。

2.平衡摩擦力：不悬挂槽码，但小车连着纸带。

3.不重复：改变/或M时不需要重复平衡摩擦力。

4.实验条件：M》〃z,即小车的质量〃远大于槽码总质量加，槽码的总重力

才可视为小车受到的拉力。

5.一先一后一按住：先接通电源，后释放小车，且在小车到达定滑轮前按住

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。

「误差分析」

1.因实验原理不完善引起的误差：本实验用槽码的总重力mg代替小车所受

的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于槽码的总重力。

2.平衡摩擦力不准确、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。

考点1实验思路与实验操作

典例某实验小组利用如图1所示的实验装置探究加速度与力、质量的关系。

接电源”血队1V“1小

打点I纸带木块市港轮的长木板

计时器

细绳

祛码桶

图1

(1)下列做法正确的是(填字母代号)。

A.调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行

B.在调节木板倾斜度以平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有祛码的祛码桶

通过定滑轮拴在木块上

C.实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源

D.通过增减木块上的祛码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度

(2)为使祛码桶及桶内祛码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉

力，应满足的条件是祛码桶及桶内祛码的总质量________(选填“远大于”“远小

于”或“近似等于”)木块和木块上祛码的总质量。

(3)甲、乙两同学在同一实验室，各取一套如图1所示的装置放在水平桌面上，

木块上均不放祛码，在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度。与拉力尸的关系，

分别得到图2中甲、乙两条直线。设甲、乙所用的木块质量分别为机甲、，"乙，甲、

乙所用的木块与木板间的动摩擦因数分别为〃甲、〃乙，由图2可知，m

乙，〃中________k。(均选填“或“=”)

【自主解答】

解析：(1)实验中细绳要保持与长木板平行，A项正确；平衡摩擦力时不能将

装有硅码的方去码桶通过细绳绕过定滑轮拴在木块上，这样无法平衡摩擦力，B项错

误；实验时应先接通电源再放开木块，C项错误；平衡摩擦力后，改变木块上的硅

码质量后不需要再重新平衡摩擦力，D项正确。

(2)由整体法和隔离法得到绳的拉力F=Ma=M-^-=—^mg,可见，当破

码桶和桶内硅码的总质量机远小于木块和木块上硅码的总质量M时，可得F^mgo

(3)不平衡摩擦力时，有尸一得a=\一〃g,图线的斜率大的木块的

质量小，纵轴截距绝对值大的动摩擦因数大，因此机甲V机乙，〃单〉〃乙。

答案：(1)AD(2)远小于(3)<>

【核心归纳】

1.实验操作的三点提醒

(1)平衡木块的滑动摩擦力时，祛码桶不能拴在木块上。

(2)改变木块质量时，不需要重新平衡摩擦力。

(3)实验过程中，应先接通电源，再放开木块。

2.对实验思路的理解

(1)平衡木块的摩擦力后，细绳的拉力即为木块所受的合外力。

(2)只有满足祛码桶及桶内祛码的总质量远小于木块和木块上祛码的总质量

时，细绳的拉力才近似等于祛码桶及桶内祛码的总重力。

考点2数据分析及误差分析

典例某物理课外小组利用图甲中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间

的关系。图中，置于实验台上的长木板水平放置，其右端固定一定滑轮；轻绳跨

过定滑轮，一端与放在木板上的小车相连，另一端可悬挂钩码。本实验中可用的

钩码共有N=5个，每个钩码的质量均为0.010kg。实验步骤如下：

甲

(1)将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物块，使

小车(含钩码)可以在木板上匀速下滑。

(2)将〃(依次取〃=1,2,3,4,5)个钩码挂在轻绳右端，其余(N—〃)个钩码仍

留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行。释放小车，同时用传感器记录

小车在不同时刻/相对于其起始位置的位移s,绘制“图像，经数据分析后可得到

相应的加速度a。

(3)对应于不同的〃的。值如表所示。〃=2时的s-t图像如图乙所示；由图乙求

出此时小车的加速度(结果保留2位有效数字)，将结果填入表中。

(4)利用表中的数据在图丙中补齐数据点，并作出图像。从图像可以看出:

当物体质量一定时，物体的加速度与其所受的合外力成正比。

(5)利用a-n图像求得小车(空载)的质量为kg(结果保留2位有效数字,

2

重力加速度取g=9.8m/s)o

(6)若以“保持木板水平”来代替步骤(1),下列说法正确的是(填入正

确选项前的字母)。

A.a-〃图线不再是直线

B.a-"图线仍是直线，但该直线不过原点

C.a-〃图线仍是直线，但该直线的斜率变大

【自主解答】

解析：(3)根据题图乙可知，当/=2.00s时，位移s=0.78m,由s=%』，得

2

加速度。=1-=0.39m/s0

(4)描点及图像如图所示。

2

(5)由(4)中图像求得斜率々=0.20m/s0由牛顿第二定律得nmog=(/?/+Nmo')a,

整理得户瑞得,则仁瑞而,代入数据得加=°44kg。

(6)若保持木板水平，则所挂钩码的总重力与小车所受摩擦力的合力提供加速

MEN(1+〃)tmg

及A，即〃加og—〃[〃z十(N—〃)〃zo]g=(九十N〃w))a,整理何a=n—卜塔,可

见a-〃图线仍是倾斜的直线，但不过原点，且斜率变大，选项B、C正确。

答案：(3)0.39(4)见解析图(5)0.44(6)BC

【核心归纳】

实验中的误差分析

验证牛顿第二定律实验误差的来源有计数点间距测量误差、细绳或纸带与长

木板不平行、摩擦力平衡不准确等，根据实验思路和操作，区别偶然误差和系统

误差。在进行误差分析时，关键是理解平衡摩擦力的操作和要求M》机的含义。

(1)当忘记平衡摩擦力或平衡摩擦力不足时，可能会出现图甲所示的情况；当

平衡摩擦力木板倾角过大时，即平衡摩擦力过度时，可能会出现图乙所示的情况。

甲乙