实验：探究加速度与力、质量的关系【三大题型】-2024-2025学年高一物理（含答案）

实验：探究加速度与力、质量的关系【三大

题型】--2024-2025学年高一物理含答案

实险:棵宽加速淳与力、质量的关系【三丈泉型】

----------------------------------------------------------------------------°0----------------------------------------------------------------------------

【题型1实验原理与基本操作】..............................................................1

【题型2数据处理与误差分析】..............................................................3

【题型3创新实验】........................................................................5

（题型梳理）

【题型1实验原理与基本操作】

1.在研究作用力F一定时，小车的加速度a与小车（含钩码）质量河的关系的实验中，某同学安装的实验

装置和设计的实验步骤如下：

小车电磁打点计时器

区厂工电源

~IIIIII~

槽码工

A.用天平称出小车和槽码的质量

B.按图安装好实验器材

C.把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂槽码

D.将电磁打点计时器接在8V的蓄电池上，接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列

点，并在纸带上标明小车质量

E.保持槽码的质量不变,增加小车上的钩码个数,并记录每次增加后的河值,重复上述实验

F.分析每条纸带，测量并计算出加速度的值

G.作a—河图像，并由图像确定a与M的关系

（1）请改正实验装置图中的错误。

①在图中电磁打点计时器位置:;

②在图中小车位置:；

③在图中滑轮位置:o

（2）该同学漏掉的重要实验步骤是，该步骤应排在步骤之后。

（3）在上述步骤中，有错误的是步骤，应把改为0

（4）在上述步骤中，处理不恰当的是步骤，应把改为o

2.（2024广西适应性演练）某同学进行“探究加速度与力、质量的关系”的实验,实验装置如图

（1）实验用到的打点计时器是用来记录和的仪器；

（2）在进行实验时，该同学将长木板不带滑轮的一端垫高,使得小车在不受牵引时能拖动纸带沿长木

板做运动,该操作的目的是平衡阻力；

（3）当槽码的质量小和小车的质量〃大小关系满足时，可以认为小车所受的拉力大小与槽码

所受的重力大小相等。

3.（2024•江苏南通学业）某兴趣小组通过如图所示的实验装置探究加速度与力、质量的关系。下列操作

正确的是（）

A.调整滑轮使牵引滑块的细线与长木板保持平行

B.挂上砂桶,使长木板适当倾斜进行平衡摩擦力

C.实验时，先释放滑块，再接通打点计时器的电源

D.改变滑块的质量后，需要重新调节长木板倾斜度

4.在研究加速度a和力尸、质量小的关系时，应用的科学方法是（）

A.控制变量法B.等效替代法C.理论推导法D.理想实验法

【题型2数据处理与误差分析】

5.某同学采用如图1所示的装置探究物体的加速度与所受合力的关系.用砂桶和砂的重力充当小车所受

合力户;通过分析打点计时器打出的纸带,测量加速度a.分别以合力F和加速度a作为横轴和纵轴，

建立坐标系.根据实验中得到的数据描出如图2所示的点迹，结果跟教材中的结论不完全一致.该同

学列举产生这种结果的可能原因如下：

（1）在平衡摩擦力时将木板右端垫得过高；

（2）没有平衡摩擦力或者在平衡摩擦力时将木板右端垫得过低；

（3）测量小车的质量或者加速度时的偶然误差过大；

（4）砂桶和砂的质量过大，不满足砂桶和砂的质量远小于小车质量的实验条件.

你认为比较合理的原因可能是（）

A.⑴和⑷B.⑵和⑶C.⑴和⑶D.（2）和（4）

6.（2023中山期末）某同学用图甲所示的实验装置探究小车的加速度a与质量小的关系。所用交变电

流的频率为50Hzo

（1）把木板的一侧垫高，调节木板的倾斜程度,使小车在不受牵引时能拖动纸带匀速运动，这样做的目

的是。

（2）图乙是某次实验得到的纸带，两计数点间有四个点未画出，部分实验数据在图中已标注，则纸带的

（填“左”或“右”）端与小车相连，小车的加速度是m/s2。

7.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，探究加速度a与质量河的关系时，没有注意始终满足河

远大于m的条件（小为槽码的质量），结果得到的图像应是（）

8.（2024天津期中）甲、乙、丙三个实验小组分别米用如图甲、乙、丙所示的实验装置，验证”当质量一定

时,物体运动的加速度与它所受的合力成正比这一物理规律.已知他们使用的小车完全相同，小车的

质量为河,重物的质量为?n,试回答下列问题:

轻动滑轮弹簧测力计

打点计时器，、车细线定滑轮打点计时器小杉丝线\已

纸带~'

纸带0

/\——定滑轮

长上水工验台IX

长木板水平实验台白■重物

甲乙

打点计时器/、车细线定滑轮

纸带

力传感器

7\

长木板1y1p,..

水平实验台重物

丙T

(1)甲、乙、丙实验中，必须平衡小车和长木板之间的摩擦力的实验小组是

A.甲、乙、丙B.甲、乙C.甲、丙

⑵实验时，必须满足“河远大于TH”的实验小组是

(3)实验时，甲、乙、丙三组同学的操作均完全正确，他们作出的a—尸图线如图丁中A,8,C所示，则

甲、乙、丙三组实验对应的图线依次是

【题型3创新实验】

9.图1为“用O/S研究物体的加速度与力的关系”的实验装置图，人为带有位移传感器的小车，B为若干

规格相同的回形针。实验中，用回形针的重力大小代替小车所受拉力大小，摩擦阻力不计。

位移传感器

(1)为了研究物体的加速度与力的关系,实验中应保持不变。

(2)改变回形针的个数N,测得相应的加速度a,数据见表。

回形针个数N48121620

小车加速度a/m•s-20.100.200.300.400.50

①根据表中数据，在图2中画出小车加速度a与回形针个数N的关系图线

②由a—N的关系图线，写出a与N的定量关系式:。

③设一个回形针的重力为G,写出小车加速度a与它所受拉力尸的定量关系式:。【答案】小

车（与位移传感器的）总质量a=-^N。=矗

10.在用。/S“研究小车加速度与力的关系”实验时，所用实验装置如图甲所示，重物通过细线跨过滑轮拉

相同质量小车，用位移传感器测定位移,用力传感器测得拉力F,改变重物的重力重复实验多次，记录

多组数据,并画出a—斤图像。

（1）该实验中，（填“需要”或“不需要”）满足“小车的质量远大于重物的质量”的条件。

（2）符合该实验方案得出的实验图像应是图乙中的（填字母）-

11.实验小组应用图甲所示装置“探究加速度与物体受力的关系”，已知小车的质量为河，祛码及祛码盘的

总质量为小，所使用的打点计时器所接的交流电的频率为50Hz。实验步骤如下：

A.按图所示安装好实验装置，其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直；

B.调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下匀速运动；

C.挂上祛码盘，接通电源后，再放开小车，打出一条纸带，由纸带求出小车的加速度；

D.改变祛码盘中祛码的质量，重复步骤C,求得小车在不同合力作用下的加速度。

根据以上实验过程，回答以下问题：

（1）实验中祛码和祛码盘的质量（填''需要”或“不需要”）远小于小车的质量。

（2）实验中打出的一条纸带如图乙所示，由该纸带可求得打下“2”点时小车的速度为m/s,小车

的加速度为m/s2o（保留2位有效数字）

Ji2

\^-3.50*»***3.70*>*<>3.9CT~〉

单位：cm

乙

(3)对于上述实验，下列说法正确的是o

A.小车的加速度与祛码盘的加速度大小相等

B.实验中改变祛码盘中祛码的质量后应重新平衡摩擦力

C.与小车相连的细线与长木板一定要平行

D.弹簧测力计的读数应为祛码和祛码盘总重力的一半

12.某同学用如图(a)所示装置验证加速度与力的关系.小车通过细绳与钩码相连，固定在小车上的挡光

片宽度为d,光电门传感器固定在轨道上，为平衡摩擦力,他们将轨道调整为左高右低.实验时,将小车

从某一位置由静止释放,通过光电门测出挡光片的挡光时间At,实验中小车从同一位置由静止释放,

记录弹簧测力计的示数尸，改变动滑轮下悬挂的钩码个数，进行多次测量，测得多组工和户.

(1)实验中钩码的质量(填“需要”或“不需要”)远小于小车的质量.

(2)该图像斜率与哪个量无关

A.小车的质量B.钩码的质量C.小车释放的位置D.挡光片的宽度d

⑶若图像过原点,小车的位移为s,小车的质量为河,请写出1/Ai2关于F的函数表达式

实*窕加速盛鸟力，质量妁昊东【吴丈发型】

■OMM

【题型1实验原理与基本操作】.....................................................................1

【题型2数据处理与误差分析】....................................................................3

【题型3创新实验】...............................................................................5

（题型梳理）

【题型1实验原理与基本操作】

1.在研究作用力斤一定时,小车的加速度a与小车（含钩码）质量河的关系的实验中，某同学安装的实验

装置和设计的实验步骤如下：

小车电磁打点计时器

区厂工电源

~IIIIII~

槽码工

A.用天平称出小车和槽码的质量

B.按图安装好实验器材

C.把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂槽码

D.将电磁打点计时器接在8V的蓄电池上，接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列

点，并在纸带上标明小车质量

E.保持槽码的质量不变,增加小车上的钩码个数,并记录每次增加后的河值,重复上述实验

F.分析每条纸带，测量并计算出加速度的值

G.作a—河图像，并由图像确定a与M的关系

（1）请改正实验装置图中的错误。

①在图中电磁打点计时器位置:;

②在图中小车位置:；

③在图中滑轮位置:o

（2）该同学漏掉的重要实验步骤是，该步骤应排在步骤之后。

（3）在上述步骤中，有错误的是步骤，应把改为0

（4）在上述步骤中，处理不恰当的是步骤，应把改为o

【答案】（1）①应靠右端②应靠近打点计时器③应使细绳平行于木板（2）平衡阻力B（3）。6

V的蓄电池工作电压约为8V的交流电源（4）G作a—M图像作a—卷图像

【详解】（1）①电磁打点计时器应固定在长木板无滑轮的一端，且应靠近右端;②释放小车时，小车应靠近打

点计时器；③连接小车的细绳应平行于木板，故应调节滑轮位置使细绳平行于木板。

（2）实验时应平衡阻力，使小车所受重力沿木板方向的分力与小车所受阻力平衡，故应垫高长木板右端以平

衡阻力。实验中把槽码的重力看成与小车所受拉力大小相等，没有考虑阻力，故必须平衡阻力且应排在步

骤B之后。

（3）步骤。中电磁打点计时器接在8V的蓄电池上将无法工作，必须接在工作电压约为8U的交流电源

上。

（4）步骤G中作a—M图像，得到的是曲线，很难进行正确的判断，必须化曲为直，改作a—卷图像。

2.（2024广西适应性演练）某同学进行“探究加速度与力、质量的关系”的实验,实验装置如图

（2）在进行实验时，该同学将长木板不带滑轮的一端垫高,使得小车在不受牵引时能拖动纸带沿长木

板做运动，该操作的目的是平衡阻力；

（3）当槽码的质量加和小车的质量M大小关系满足时，可以认为小车所受的拉力大小与槽码

所受的重力大小相等。

【答案】（1）时间距离（2）匀速直线（3）山《河

【详解】（1）实验用到的打点计时器是用来记录时间和距离的仪器。

（2）在进行实验时，该同学将长木板不带滑轮的一端垫高，使得小车在不受牵引时能拖动纸带沿长木板做匀

速直线运动，该操作的目的是平衡阻力。

（3）对整体根据牛顿第二定律可得加速度为a=g,故可得绳子中拉力为F=Ma=当"-=

M-\-mM+m

mg，故当槽码的质量和小车的质量7W■大小关系满足?ri«A/时，可以认为小车所受的拉力大小与槽

1+皿

码所受的重力大小相等。

3.（2024•江苏南通学业）某兴趣小组通过如图所示的实验装置探究加速度与力、质量的关系。下列操作

正确的是（）

A.调整滑轮使牵引滑块的细线与长木板保持平行

B.挂上砂桶,使长木板适当倾斜进行平衡摩擦力

C.实验时，先释放滑块，再接通打点计时器的电源

D.改变滑块的质量后,需要重新调节长木板倾斜度

【答案】A

【详解】调整滑轮使牵引滑块的细线与长木板保持平行，选项A正确；不挂砂桶，使长木板适当倾斜进行平

衡摩擦力，选项B错误；实验时，先接通打点计时器的电源，再释放滑块,选项。错误；改变滑块的质量后，

不需要重新调节长木板倾斜度，即不需要重新平衡摩擦力，选项D错误。故选A。

4.在研究加速度a和力尸、质量7n的关系时，应用的科学方法是（）

A.控制变量法B.等效替代法C.理论推导法D.理想实验法

【答案】A

【题型2数据处理与误差分析】

5.某同学采用如图1所示的装置探究物体的加速度与所受合力的关系.用砂桶和砂的重力充当小车所受

合力厂;通过分析打点计时器打出的纸带,测量加速度a.分别以合力F和加速度a作为横轴和纵轴,

建立坐标系.根据实验中得到的数据描出如图2所示的点迹，结果跟教材中的结论不完全一致.该同

学列举产生这种结果的可能原因如下：

0F

图2

（1）在平衡摩擦力时将木板右端垫得过高；

（2）没有平衡摩擦力或者在平衡摩擦力时将木板右端垫得过低；

（3）测量小车的质量或者加速度时的偶然误差过大；

（4）砂桶和砂的质量过大，不满足砂桶和砂的质量远小于小车质量的实验条件.

你认为比较合理的原因可能是（）

A.⑴和⑷B.⑵和⑶C.⑴和⑶D.⑵和⑷

【答案】A

【详解】根据实验中得到的数据描出如图2所示的点迹可知：图线不经过原点，当拉力为零时，加速度不为

零，知平衡摩擦力过度，即长木板的末端抬得过高了，故（1）正确；曲线上部出现弯曲现象，随着F的增大，

即砂和砂桶质量的增大，不再满足砂和砂桶的质量远小于小车的质量的条件，因此曲线上部出现弯曲现

象，故（4）正确.故选A。

6.（2023中山期末）某同学用图甲所示的实验装置探究小车的加速度a与质量m的关系。所用交变电

流的频率为50Hz»

小车打点计时器

单位:

6.7017.217.72

图乙

（1）把木板的一侧垫高，调节木板的倾斜程度,使小车在不受牵引时能拖动纸带匀速运动，这样做的目

的是。

（2）图乙是某次实验得到的纸带，两计数点间有四个点未画出，部分实验数据在图中已标注,则纸带的

（填“左”或“右”）端与小车相连，小车的加速度是m/s2„

【答案】（1）平衡摩擦力（2）左0.51

【详解】⑴把木板的一侧垫高，调节木板的倾斜程度,使小车在不受牵引时能拖动纸带匀速运动，这样做的

目的是平衡摩擦力。（2）纸带从左到右，计数点间距逐渐增大，说明纸带向左做加速运动，则纸带的左端与

小车相连。根据逐差法可得小车的加速度为0.51m/s2

7.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，探究加速度a与质量7的关系时，没有注意始终满足M

远大于小的条件（山为槽码的质量），结果得到的图像应是（）

【答案】。

【详解】当知远大于m■时，小车所受合外力可认为近似等于mg,a与1/M近似满足正比关系；随着1/M■的

增大，即随着M的减小，M不再满足远大于小，此时小车所受合外力将逐渐小于mg,使得a与1/河不再近

似满足正比关系，从而使图线向下弯曲.故选D.

8.（2024天津期中）甲、乙、丙三个实验小组分别采用如图甲、乙、丙所示的实验装置，验证”当质量一定

时，物体运动的加速度与它所受的合力成正比”这一物理规律.已知他们使用的小车完全相同，小车的

质量为双,重物的质量为小，试回答下列问题:

轻动滑轮弹簧测力计

打点计时器/'车细线定滑轮打点计时器小之哽

纸带\一］

7—I，定滑轮

长木板廿人公口长木板水平实验台白•重物

水平实验台重物

甲乙

打点计时器/、车细线定滑轮

纸带、_q\°r~C5,'

力传感器

长染

水平实验台重物

丙T

（1）甲、乙、丙实验中，必须平衡小车和长木板之间的摩擦力的实验小组是

A.甲、乙、丙B.甲、乙C.甲、丙

⑵实验时，必须满足“河远大于TH”的实验小组是

（3）实验时，甲、乙、丙三组同学的操作均完全正确，他们作出的a—尸图线如图丁中C所示，则

甲、乙、丙三组实验对应的图线依次是

【答案】⑴4（2）甲⑶CAB

【详解】（1）甲、乙、丙三个图小车与长木板之间都有摩擦力，为保证小车受到的拉力就是所受的合力，所以

都需要平衡摩擦力.故选（2）乙、丙两图绳上的力由弹簧测力计和力传感器直接读出，不需要用重

物的重力代替，所以不需满足河远大于恒，而甲图用重物的重力代替绳的拉力，必须满足“远大于m.（3）

甲图用重物的重力代替绳子的拉力，需满足“远大于小，随着机的增大，不满足Af远大于小时，图像出现

弯曲，所以甲组对应的是C；乙、丙图根据拉力相等时，加速度a乙><2丙，从而判断乙组对应A,丙组对应B.

【题型3创新实疆】

9.图1为“用S研究物体的加速度与力的关系”的实验装置图，人为带有位移传感器的小车，B为若干

规格相同的回形针。实验中，用回形针的重力大小代替小车所受拉力大小，摩擦阻力不计。

位移传感器

（1）为了研究物体的加速度与力的关系，实验中应保持不变。

（2）改变回形针的个数N,测得相应的加速度a,数据见表。

回形针个数N48121620

小车加速度a/m•s-20.100.200.300.400.50

①根据表中数据，在图2中画出小车加速度a与回形针个数N的关系图线

a/(ms2)

图2

②由a—N的关系图线，写出a与N的定量关系式:

③设一个回形针的重力为G,写出小车加速度a与它所受拉力F的定量关系式:。【答案】小

车（与位移传感器的）总质量a=&N。=工

【详解】（1）本实验采用控制变量法，当研究物体的加速度与力的关系时，应保证小车及小车上的位移传感

器的总质量不变；

（2）小车加速度a与回形针个数N的关系图线，如图所示

小车加速度a与它所受拉力F的关系为a=里；F=NG;&=工双联立可得&=焉?

m4040G

10.在用DIS“研究小车加速度与力的关系”实验时，所用实验装置如图甲所示,重物通过细线跨过滑轮拉

相同质量小车，用位移传感器测定位移，用力传感器测得拉力F，改变重物的重力重复实验多次,记录

多组数据,并画出a—斤图像。

乙

（1）该实验中,（填“需要”或“不需要”）满足“小车的质量远大于重物的质量”的条件。

（2）符合该实验方案得出的实验图像应是图乙中的（填字母）-

【答案】（1）不需要（2）B

【详解】小车受到的拉力由力传感器测得，不再用重物的重力大小充当，因此不需要小车的质量远大于重物

的质量，同时克服了常规实验中的该系统误差，加速度与拉力成正比，a—F图像为直线5。

11.实验小组应用图甲所示装置“探究加速度与物体受力的关系”，已知小车的质量为河，祛码及祛码盘的

总质量为小，所使用的打点计时器所接的交流电的频率为50Hz。实验步骤如下：

A.按图所示安装好实验装置，其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直；

B.调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下匀速运动；

C.挂上祛码盘,接通电源后,再放开小车,打出一条纸带，由纸带求出小车的加速度;

D.改变祛码盘中祛码的质量，重复步骤C,求得小车在不同合力作用下的加速度。

根据以上实验过程，回答以下问题：

（1）实验中祛码和祛码盘的质量（填''需要”或“不需要”）远小于小车的质量。

（2）实验中打出的一条纸带如图乙所示，由该纸带可求得打下“2”点时小车的速度为m/s,小车

的加速度为m/s2o（保留2位有效数字）

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，二g.9d.」）

单位：cm