2025版人教版高中物理精讲精练必修1第15讲：实验：探究加速度与力、质量的关系 原卷版

第15讲：实验：探究加速度与力、质量的关系

【考点归纳】

考点一：实验图像问题

考点二、加速度与力、质量的关系探究实验

考点三：实验的创新改进

【知识归纳】

知识点一、实验思路—控制变量法

1．探究加速度与力的关系

保持小车质量不变，通过改变槽码的个数改变小车所受的拉力，测得不同拉力下小车运动的加速度，分析加速度与

拉力的定量关系．

2．探究加速度与质量的关系

保持小车所受的拉力不变，通过在小车上增加重物改变小车的质量，测得不同质量的小车对应的加速度，分析加速

度与质量的定量关系．

知识点二、物理量的测量

1．质量的测量：用天平测量．在小车中增减砝码的数量可改变小车的质量．

2．加速度的测量

(1)方法1：让小车做初速度为0的匀加速直线运动，用刻度尺测量小车移动的位移x，用秒表测量发生这段位移所

2x

用的时间t，然后由a＝计算出加速度a.

t2

(2)方法2：由纸带根据公式Δx＝aT2，结合逐差法计算出小车的加速度．

(3)方法3：不直接测量加速度，求加速度之比，例如：让两个做初速度为0的匀加速直线运动的物体的运动时间t

a1x1

相等，测出各自的位移x1、x2，则＝，把加速度的测量转换成位移的测量．

a2x2

知识点三．力的测量

在阻力得到补偿的情况下，小车受到的拉力等于小车所受的合力．

(1)在槽码的质量比小车的质量小得多时，可认为小车所受的拉力近似等于槽码所受的重力．

(2)使用力传感器可以直接测量拉力的大小，不需要使槽码的质量远小于小车的质量．

三、实验器材

小车、砝码、槽码、细线、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、交流电源、纸带、刻度尺、天平．

知识点四、进行实验

1．用天平测出小车的质量m，并把数值记录下来．

2．按如图所示的装置把实验器材安装好(小车上先不系细线)．

3．补偿阻力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫上垫木，反复移动垫木位置，启动打点计时器，直到轻推小车使

小车在斜面上运动时可保持匀速直线运动为止(纸带上相邻点间距相等)，此时小车重力沿斜面方向的分力等于打点

计时器对小车的阻力和长木板的摩擦阻力及其他阻力之和．

4．把细线绕过定滑轮系在小车上，另一端挂上槽码．保持小车质量不变，改变槽码的个数，以改变小车所受的拉

力．处理纸带，测出加速度，将结果填入表1中．

表1小车质量一定

拉力F/N

加速度a/(m·s－2)

5.保持槽码个数不变，即保持小车所受的拉力不变，在小车上加放砝码，重复上面的实验，求出相应的加速度，把

数据记录在表2中．

表2小车所受的拉力一定

质量m/kg

加速度a/(m·s－2)

考点五、数据分析

1．分析加速度a与力F的定量关系

由表1中记录的数据，以加速度a为纵坐标，力F为横坐标，根据测量数据描点，然后作出a－F图像，如图所示，

若图像是一条过原点的直线，就能说明a与F成正比．

2．分析加速度a与质量m的定量关系

11

由表2中记录的数据，以a为纵坐标，以为横坐标，根据测量数据描点，然后作出a－图像，如图所示．若a

mm

11

－图像是一条过原点的直线，说明a与成正比，即a与m成反比．

mm

3．实验结论

(1)保持物体质量不变时，物体的加速度a与所受拉力F成正比．

(2)保持拉力F不变时，物体的加速度a与质量m成反比．

六、注意事项

1．打点前小车应靠近打点计时器且应先启动打点计时器后放开小车．

2．在补偿阻力时，不要(选填“要”或“不要”)悬挂槽码，但小车应连着纸带且启动打点计时器．用手轻轻地给小车一

个初速度，如果在纸带上打出的点的间隔均匀，表明小车受到的阻力跟它受到的重力沿斜面向下的分力平衡．

3．改变槽码的质量的过程中，要始终保证槽码的质量远小于小车的质量．

4．作图时应使所作的直线通过尽可能多的点，不在直线上的点也要尽可能地均匀分布在直线的两侧，个别偏离较

远的点应舍去．

【题型归纳】

题型一：实验图像问题

1．（22-23高一上·天津河西·期末）在“探究物体的加速度与物体所受外力、物体质量间的关系”的实验中，采用如图

所示的实验装置。小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示（）

A．补偿阻力时，应将盘用细绳通过定滑轮系在小车上，且每次改变小车的质量时，都要重新平衡摩擦力

B．甲图上端弯曲的原因是盘及盘中砝码的质量m太大，已经不满足mM

C．乙图不过原点的原因是补偿阻力过度

D．实验时，若拉力可以用力学传感器直接测量，则也需满足条件mM

2．（2023高二上·江苏徐州）在“探究加速度a与力F、质量m关系”的实验中，某实验小组得到了四条a－F图线，

其中可能没有平衡摩擦力的是（）

A．B．

C．D．

3．（22-23高一上·湖南益阳·期末）在验证牛顿第二定律的实验中，用改变砂的质量的办法来改变对小车的作用力F，

用打点计时器测出小车的加速度a，得出若干组F和a的数据。然后根据测得的数据作出如图所示的aF图线，发

现图线既不过原点，又不是直线，原因是（）

A．平衡摩擦力时，所垫木板太低，且小车质量较大

B．平衡摩擦力时，所垫木板太低，且砂和小桶的质量较大

C．平衡摩擦力时，所垫木板太高，且小车质量较大

D．平衡摩擦力时，所垫木板太高，且砂和小桶的质量较大

题型二、加速度与力、质量的关系探究实验

4．（24-25高一上·浙江·期中）物理兴趣小组的同学设计如图甲所示的实验装置来探究“加速度与力、质量的关系”。

(1)实验选择使用电火花打点计时器，还需要使用下列哪些器材________。

A．秒表B．刻度尺C．低压直流电源D．低压交流电源

(2)下列实验操作中，正确的做法是________。

A．平衡摩擦力时，小车不需要连接纸带

B．实验时槽码的质量m需远小于小车的质量M

C．开始实验时，应先接通电源，打点稳定后再释放纸带

D．调节木块高度使细线与桌面保持水平

(3)经正确操作后，获得一条如图乙所示的纸带，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出连续的7个计数点A、B、C、

D、E、F、G，相邻两个计数点之间均有4个点迹未标出，分别测得各计数点到A点的距离。已知打点计时器所用

电源的频率为50Hz，则小车在F点瞬时速度大小为m/s，小车的加速度大小a=m/s2（结果保留2

位有效数字）。

5．（24-25高三上·广东东莞）图甲是“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验装置示意图。

(1)有关本实验方案的操作和判断，下列说法正确的是

A．本实验方案中需要用到刻度尺、天平及秒表

B．长木板右侧适当垫高是为了补偿小车受到的阻力

C．在探究小车加速度与小车的总质量M关系时，可以改变小车内钩码数量，重复实验，测定多组相关数据，

再通过作出a-M的图像，得到a与M的反比关系

D．平衡阻力时，需要在砝码盘内放上适量的砝码，先打开电源，后释放小车，观察纸带上打出的点迹是否均

匀

(2)图乙是实验得到纸带的一部分，每相邻两计数点间有四个点未画出。相邻计数点的间距已在图中给出。打点计时

器电源频率为50Hz，则小车的加速度大小为m/s²（结果保留3位有效数字）。

(3)实验得到的理想a-F图像应是一条过原点的直线，但由于实验误差影响，常出现如图丙所示的①、②、③三种情

况。其中图线①的产生原因是不满足“钩码的总质量（填“远小于”或“远大于”）小车质量”的条件；图线③

的产生原因是平衡摩擦力时长木板的倾角过（填“小”或“大”）

6．（24-25高二上·安徽·开学考试）为探究“加速度与物体质量以及物体受力的关系”，某同学设计了如图1所示装置。

(1)实验过程中，以下操作正确的是_________；（填选项前字母）

A．为减小系统误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量

B．平衡摩擦力时，先悬挂沙桶，再调整长木板的倾角使小车拖着纸带沿长木板匀速下滑

C．每次改变小车质量，不需要重新平衡摩擦力

(2)实验过程中，打出了一条纸带，如图2所示。打点计时器使用50Hz交流电源，纸带上标注的A、B、C、D、

E、F为计数点，相邻两计数点间还有4个点未画出。其中AB2.76cm，DF9.72cm。请根据纸带上的数据计

算出小车的加速度大小am/s2（结果保留2位有效数字）；

(3)若小车前端固定的光滑滑轮质量为m0，砂和砂桶的总质量为m，以力传感器的示数F为横坐标，加速度a为纵

坐标，作出的aF图像是一条过原点的直线，如图3所示。若直线的斜率为k，则小车的质量为（用题

中所给字母表示）。

题型三：实验的创新改进

7．（23-24高二下·江苏南通·期末）某实验小组利用图甲所示的实验装置验证牛顿第二定律。

(1)下列实验操作步骤。正确的顺序是。

①将挂有槽码的细线绕过定滑轮系在滑块上，滑块移到光电门1右侧某位置A处

②改变槽码和滑块质量，重复实验

③把气垫导轨放在水平桌面上，将装有遮光条的滑块放在导轨上，打开气源开关，调节导轨至水平

④多次改变光电门2的位置，滑块每次都由A处静止释放，记录t1和t2

⑤从A处由静止释放滑块，记录滑块从光电门1运动到光电门2的时间t1和遮光条通过光电门2的遮光时间t2

(2)实验记录和处理的某组数据如下表：

t1/s0.810.911.091.241.461.67

3

t2/10s7.146.255.264.543.853.33

11

/s140160190220260300

t2

1

请根据表中数据，在图乙中作出t1图像。

t2

(3)根据图像求得图线的斜率ks2（结果保留两位有效数字）。

(4)实验中，测得遮光条的宽度为d，滑块和遮光条的总质量为M，槽码的质量为m，用槽码的重力代替细线的拉力。

已知重力加速度为g。在误差允许范围内，如果（3）中所求k满足k（用符号d、m、M、g表示）。则验证

了牛顿第二定律。

(5)实验小组发现图线斜率的测量值总小于理论值，产生该系统误差的原因是（写出一个即可）。

8．（23-24高一上·安徽合肥·期末）图甲是“探究加速度与力、质量的关系”实验时的一个拓展方案，实验方案操作步

骤如下：

①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；

②取下托盘和砖码，测出其总质量为m。使小车沿木板加速下滑，测出加速度a；

③改变砝码质量和木板倾角，多次测量，作a-mg的图像。

(1)本实验方案满足条件Mm（选填“需要”“不需要”）

(2)实验方案中得到一条如乙图所示的纸带，选取时间间隔为0.1s的相邻计数点记为A、B、C、D、E、F、G,相

应数据已标在纸带上，则打下D点时的速度m/s，小车的加速度大小为m/s2（结果保留两位有效数字）

(3)该同学以mg为横坐标，加速度a为纵坐标，画出的a-mg图像如图丙所示的一条直线，图线与横坐标轴的夹角

为，求得图线的斜率为k，由图像可知（）

1

A．小车的质量为B．小车的质量为k

tan

1

C．小车的质量为tanD．小车的质量为

k

9．（23-24高一上·江苏无锡·期末）某班第1学习小组用下图实验装置“探究加速度与力、质量的关系”。

(1)下图是实验时平衡阻力的情形，其中正确的是___________（选填字母）。

A．B．C．

(2)如图为实验中打出的一条纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出了连续的5个计数点A、B、C、D、

E，相邻两个计数点之间的时间间隔为0.1s，现测出各计数点到A点之间的距离，如图所示。根据纸带可求得，此

次实验中小车的加速度测量值am/s2。（结果保留两位有效数字）

(3)利用测量数据可得到小车质量M一定时，小车运动的加速度a和所受拉力F（Fmg，m为砂和小桶的总质量，

g为当地重力加速度）的关系图像（如图所示）。拉力F较大时，aF图线明显弯曲，若不断增加小桶中砂的质量，

aF图像中各点连成的曲线将不断延伸，那么加速度a的趋向值为（用题中出现的物理量表示），为避．免．aF

图线出现弯曲，可采取的措施是。

A．测小车的加速度时，利用速度传感器代替纸带和打点计时器

B．在增加桶内砂子质量的同时，在小车上增加砝码，确保砂和小桶的总质量始终远小于小车和砝码的总质量

C．将无线力传感器捆绑在小车上，再将细线连在力传感器上，用力传感器读数代替砂和小桶的重力

D．实验次数不变，每次增加桶内砂子的质量时，增幅小一点

(4)该班第2学习小组用下图实验装置“探究加速度与力、质量的关系”。图中带滑轮的长木板放置于水平桌面上，拉

力传感器与滑轮之间的轻绳始终与长木板板面平行，传感器可直接显示绳上拉力的大小。

实验中将长木板水平放置，操作得到如图小车加速度a与拉力传感器示数F的图像，横轴、纵轴截距分别为F0与a0，

依据aF图像可求得小车质量M。

【高分达标】

10．（23-24高一上·天津·期末）用如图所示装置做“探究加速度与力、质量的关系”的实验。

(1)关于实验中的注意事项，以下说法正确的是______。

A．连接沙桶和小车的细绳应与长木板保持平行

B．实验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源

C．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力

D．平衡摩擦力时，需要把纸带拴在小车上

(2)本实验中把沙和沙桶的总重力当作小车受到的拉力，当测得某一次小车连同车上的重物的总质量M=250g时，以

下物体中用来取代沙和沙桶的最佳选择是______。

A．用于完成自由落体实验的重锤B．用于改变小车质量的钩码

C．托盘天平配套的最重砝码D．可悬挂的槽码盘和槽码

(3)利用测得的数据，可得到小车质量M一定时，小车运动的加速度a和所受拉力F的关系图像如图所示（F＝mg，

m为沙和小桶的总质量，g为重力加速度）。其中图线不过原点的原因可能是。

11．（23-24高一上·江苏盐城·期末）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。试回答下列问题：

(1)小刘同学在实验中采用图（甲）所示实验装置，得到如下图a所示的一条纸带（两计数点间还有四个点没有画出），

2

已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为ms（结果保留3．

位．有．效．数．字．）；

(2)小张同学在实验中采用图（乙）所示实验装置，以弹簧测力计的示数F为横轴，加速度a为纵轴，画出的aF图

线是一条直线，如上图b所示，已知图线的斜率为k，则小车的质量M。

(3)小仓同学在实验中采用图（丙）所示实验装置，步骤如下：

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；

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xt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aF图像。

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aF图像应该是图c中的（填“Ⅰ”、

“Ⅱ”或“Ⅲ”）；

(4)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

(5)实验时，必须满足“M远大于m”的实验小组是（填“甲”、“乙”或“丙”）。

12．（23-24高一上·安徽安庆·期末）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

设计了实验方案，实验装置如图所示，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，下列说法中正确的是()（填选项前面的字母）。

A．四组实验都需要平衡摩擦力

B．四组实验中只有甲需要平衡摩擦力

C．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）本实验应用的实验方法是()

A．等效替代法B．理想实验法C．控制变量法

（3）某小组按甲同学的设计装置完成实验，在实验中打出一条纸带，从比较清晰的点开始，每五个点取一个计数

点，已知打点计时器打点的时间间隔为0.02s，由此可求得小车的加速度为am/s2，打下计数点B时小车

运动的速度为vBm/s（计算结果均保留2位有效数字）。

13．（23-24高一上·山西长治·期末）在“探究加速度与合力的关系”实验中，某物理小组对传统实验进行了改进，实

验操作步骤如下：（重力加速度为g）

①如图甲所示，先将沙和沙桶通过光滑滑轮悬挂于小车一端，连接纸带通过打点计时器，调节平板的倾角，使小

车沿斜面向下做匀速直线运动，并测出沙和沙桶的总质量m；

②保持平板倾角不变，去掉沙和沙桶，小车即在平板上沿斜面向下做匀加速直线运动，通过纸带测量其加速度a，

此过程小车所受的合力大小为__________；

③保持小车质量不变，多次改变沙和沙桶的总质量m，每次重复①②两步操作，得到多组小车加速度a与沙和沙桶

的总质量m的数据，并以a为纵轴，m为横轴，建立的am图像为一条过原点倾斜的直线，并测得斜率大小为k。

回答下列问题：

（1）步骤②中横线部分为（用题中所给物理量的字母符号表示）；

（2）在本实验中（填“需要”或“不需要”）满足沙和沙桶的质量远小于小车的总质量；

（3）在实验中得到如图乙所示的一条纸带（两相邻计数点间还有4个计时点没有画出），已知打点计时器采用频率

为50Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为m/s2（结果保留两位有效数字）；

（4）由am图像，可求得小车的质量为（用题中所给物理量的符号表示）。

14．（23-24高一上·广东茂名·期末）某实验小组利用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系。

（1）下列做法正确的是。

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．在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝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．通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度

（2）若取木块质量M=0.4kg，改变砝码桶质量m的值，进行多次实验，以下m的取值不．合．适．的一个是。

A．m1=5gB．m2=15gC．m3=40gD．m4=400g

（3）一组同学在保持木板水平时，研究木块质量一定的情况下加速度a与合外力F的关系，得到如图中①所示的

a-F图线。则木块运动时受到的摩擦力f=N；木块质量M=kg。若该小组正确完成了实验步骤，得

到的a-F图线应该是图中的（填“②”、“③”或“④”）。

15．（23-24高一上·福建莆田·期末）某同学用图（a）所示的实验装置图做“验证牛顿第二定律”的实验。

（1）下列属于本实验必要的操作有。

A．调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行

B．取下悬挂的钩码，将长木板没有定滑轮的一端适当垫高，平衡摩擦力

C．每次改变悬挂钩码质量后，需要重新平衡摩擦力

D．改变小车中砝码的质量，进行多次实验

（2）某次实验，打点计时器打出的一条记录小车运动的纸带如图（b）所示，从清晰的O点开始，每隔4个点取一

计数点（中间4个点没画出），分别记为A、B、C、D、E、F，各计数点到O点的距离为OA1.61cm，OB4.02cm，

OC7.26cm，OD11.30cm，OE16.14cm，OF21.80cm，打点计时器打点频率为50Hz，则由此纸带可得到

2

打E点时小车的速度vEm/s，此次实验小车的加速度am/s。（结果均保留2位有效数字）

（3）该同学保持小车质量不变，不断改变悬挂砝码的质量m，根据实验数据，作出小车加速度a与砝码质量m的

图像如图（c）所示，图线不过坐标原点的原因是。

16．（23-24高一上·江西上饶·期末）某实验小组利用小车、一端带有滑轮的长木板、打点计时器和几个已知质量的

小钩码探究加速度与力的关系，实验装置如图甲所示。

（1）实验中，以下做法正确的是（选填“A”或“B”）。

A．实验时，应先接通电源，后释放小车

B．平衡摩擦力时，应将钩码用细绳通过定滑轮系在小车上

（2）实验小组得出加速度和力的关系如图乙所示，直线没有经过坐标原点的原因可能是（选填“A”或“B”）。

A．没有平衡摩擦力B．平衡摩擦力时木板的右端垫得过高

（3）下图为小车做匀变速直线运动时打点计时器打出的纸带，选出的部分计数点分别记为O、A、B、C、D、E、F，

每相邻两计数点的时间间隔为0.1s，请根据纸带计算：

①小车运动的加速度大小为m/s2（选填：“1.60”或“0.80”）。

②打计数点“A”时小车的速度大小为m/s（选填：“0.72”或“0.36”）。

17．（23-24高一上·吉林长春·阶段练习）为探究“加速度与力、质量的关系”，现提供如图所示实验装置。请思考探

究思路并回答下列问题：

(1)为了消除小车与木板之间摩擦力的影响应采取的做法是______。

A．将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动

B．将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动

C．将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动

D．将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰做匀加速运动

(2)某学生在平衡摩擦力时，不慎使长木板倾角偏小，则他所得到的aF关系图像应是如图中的______图（图中纵

坐标表示小车的加速度a，横坐标表示细线作用于小车的拉力F）。

A．B．C．D．

(3)某同学在实验中得到的纸带如图所示，从比较清晰的点起，每五个打印点取一个计数点（每两个计数点间有四个

实验点未画出），分别标明0、1、2、3、4、5、6，用刻度尺量得各计数点到0计数点之间的距离如下图所示，已知

电源的频率为50Hz，计算结果均保留两位有效数字，则：小车的加速度大小am/s2。

18．（23-24高一上·陕西渭南·期末）“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图1所示。

（1）下列说法正确的是。

A．实验中应先释放小车后接通电源

B．每次改变小车质量时，都应重新平衡摩擦力

C．本实验托盘和砝码的总质量应远大于小车的质量

1

D．为验证加速度与质量成反比，应作a图像

m

（2）图2是某同学在实验中打出的一条纸带，他选择了几个计时点作为计数点，相邻两计数点间还有4个计时点

没有标出。已知打点计时器每隔0.02s打一次点，则纸带运动的加速度大小为m/s2。（保留两位有效数字）

（3）某同学做实验时将长木板右端适当垫高，其目的是。但他把长木板的右端垫得过高，使

得倾角过大。若小车质量不变，用a表示小车的加速度，F表示细线作用于小车的拉力。他绘出的aF关系图像

可能是下图中的。

19．（23-24高一上·山东聊城·期末）在“探究质量一定时，加速度和力的关系”实验中，某同学设计了如图甲所示的

实验装置。其中小车和动滑轮的总质量为M，沙和沙桶的总质量为m。一根轻绳跨过光滑定滑轮和动滑轮，轻绳

的一端连接沙桶，另一端连接力传感器，力传感器可直接测出轻绳的拉力大小。

（1）（多选）在实验过程中，下列操作正确的是。

A．调整长木板左端的定滑轮，使得轻绳与长木板平行

B．在不挂沙桶和纸带的前提下，将带有滑轮的长木板右端垫高，以平衡阻力

C．小车应靠近打点计时器，先释放小车，再接通电源

D．实验中不需要保证M远大于m

（2）该同学在实验中得到一条如图乙所示的纸带，已知所用交流电的频率是50Hz，相邻两个计数点之间还有4个

计时点未画出。根据纸带中的数据可求出小车的加速度为m/s2。（结果保留两位有效数字）

（3）该同学以力传感器的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出的aF图像是一条过原点的倾斜直线，已知

图线的斜率为k，则小车和动滑轮的总质量M。

（4）该同学某次实验画出的aF图像如图丙所示，请分析图像不过原点的原因：。

20．（23-24高一上·四川内江·期末）如图，为验证牛顿第二定律的实验装置示意图，连接在小车后面的纸带穿过电

火花打点计时器，小车和挂在竖直面内的拉力传感器，用一条柔软的轻绳通过光滑的定滑轮和动滑轮连接起来，拉

力传感器是一种将物理信号转变为可测量的电信号装置，用于测小车受到拉力的大小。则：

（1）在安装实验器材时，要调整定滑轮的高度，使拴小车的轻绳与木板平行。这样做的目的是（选填字母

代号）。

A．防止打点计时器在纸带上打出的点痕不清晰

B．保证小车最终能够实现匀速直线运动

C．在平衡摩擦力后使轻绳拉力等于小车受到的合力

D．防止小车在木板上的运动过程中发生抖动

（2）实验中（选填“需要”或“不需要”）满足所挂钩码质量m远小于小车质量M。

（3）第一实验小组在实验中得到了一条纸带，用毫米刻度尺测量并在纸带上标出了这部分的长度，相邻两计数点

间的距离如图所示，相邻两计数点间还有4个计时点未标出，已知打点计时器使用的低压交流电源的频率为50Hz，

根据图中数据计算出在纸带上打下B点时的速度为m/s，纸带的加速度大小为m/s2（计算结果均保留

两位有效数字）。

（4）第二实验小组根据测量数据作出的aF图像，如图所示，该组同学做实验时存在的问题是。

21．（23-24高一上·河南濮阳·期末）某物理兴趣小组的同学用如图1所示的装置完成“探究加速度与力、质量的关系”

的实验。实验中，细绳通过力传感器与小车相连，可以从传感器的电子显示屏上读出拉力的大小。

（1）实验室提供了电磁打点计时器和电火花打点计时器，从减小纸带所受阻力的角度思考，应选择

（填“电磁”或“电火花”）打点计时器。

（2）下列实验要求正确的是()（填选项序号）。

A．定滑轮与小车之间的细线必须与木板平行

B．实验中需要测出砂桶（连同砂粒）的质量

C．木板的一侧垫高，是为了补偿摩擦力以及其他阻力

D．实验中应该先释放小车，然后再接通打点计时器的电源

（3）实验中（填“需要”或“不需要”）满足砂桶连同砂粒的总质量远小于小车连同车内砝码的总质量。

（4）实验中使用频率为50Hz的交流电源，通过打点计时器打出的纸带测量小车的加速度大小，其中一条清晰的纸

带如图2所示，在纸带上确定了五个计数点A、B、C、D、E，相邻计数点间的距离已标在图上，每两个相邻的计

数点之间还有两个计时点未画出，则小车的加速度为m/s2（结果保留3位有效数字）。

（5）实验中先保持小车的总质量不变，改变砂桶的质量，通过拉力传感器测出绳的拉力F的大小与对应加速度a的

大小，作出aF图像，发现a与F成正比。再保持绳的拉力大小不变，改变小车内砝码的数量，从而改变小车的

质量，测出小车的质量m与对应加速度a的大小，作出am图像如图3所示，通过图线（填“能”或“不

能”）直接判断出a与m的关系，原因是。

22．（23-24高一上·北京通州·期末）某同学进行“探究加速度与力、质量的关系”实验，将实验器材按如图所示安装。

打点计时器的工作频率为50Hz：

（1）下面列出了一些实验器材：打点计时器（含纸带）、带滑轮的长木板、垫木、小车和砝码、槽码、细绳。除以

上器材外，还需要的实验器材有：．

A．天平（附砝码）B．秒表C．刻度尺D．交流电源

（2）该同学将木板垫高平衡摩擦力时，在不挂槽码的情况下轻推小车，让小车拖着纸带运动，得到如图所示的纸

带（图中箭头指向为小车运动的方向），则该同学平衡摩擦力时木板的倾角（选填“过大”“过小”或“适中”）。

（3）该同学平衡摩擦力后按正确步骤操作，首先保持小车质量不变，通过改变槽码的质量来改变小车受到的拉力，

某次实验的纸带如图8所示，O、A、B、C、D、E、F是7个计数点，相邻计数点之间还有四个点未画出，测得

x11.81cm,x22.62cm,x33.42cm,x44.24cm,x55.03cm,x65.85cm，根据以上数据求出小车的加速度大小a

m/s2（结果保留两位有效数字）。

（4）接下来该同学又测了多组槽码质量保持不变的情况下小车和砝码的总质量m与小车加速度a的数据，通过描

11

点作图法画出a的图像，发现当较大时图线发生弯曲，如图所示，试分析原因：。

mm

23．（23-24高一上·湖南长沙·期末）学校科技活动小组在实验室用力传感器和光电门来验证加速度与力、质量的关

系，实验装置如图甲，将光电门固定在长木板上的某点B处，滑块从固定的A位置由静止释放，在悬挂重物槽码的

拉动下向左做匀加速直线运动；记录力传感器的示数F、滑块的质量m、AB间的距离x和遮光条通过光电门的时间

t，回答下列问题：

（1）用运动物体拖着纸带通过正在工作的电磁打点计时器测定速度也是实验室里常用的方法。频率为50Hz的电磁

打点计时器的打点间隔是s。

（2）本次实验中，下列操作正确的是。

A．平衡摩擦时，应将槽码跨过定滑轮拴在小车上；

B．调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行；

C．保证槽码的质量远小于小车的质量；

D．每次改变小车质量后，都需要重新调节长木板倾斜度。

（3）已知遮光片的宽度d，则滑块通过光电门速度大小为（用题干中的字母表示）。

（4）改变槽码的质量，把滑块由固定的A点静止释放，记录相应的F和t，重复实验。以F为横坐标，以

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（填“t”、“t2”、“”或“”）为纵坐标，若描点可得到一条过原点的倾斜直线如图乙，说明加速度a与力F成正比；

tt2

如果已知倾斜直线的斜率为k，则此次实验滑块的质量m（用题中除“m”以外的规定字母表示）。

24．（23-24高一上·内蒙古巴彦淖尔·期末）某实验小组要做“探究小车的加速度与合外力的关系”的实验，采用的实

验装置如图甲所示。打点计时器所接的交流电源的频率为50Hz。

（1）关于实验的要求及相关操作，下列说法正确的是。

A．钩码的质量一定要远小于小车的质量

B．不需要调节连接小车的轻绳至平行于长木板

C．平衡摩擦力时，将没有滑轮的长木板一端适当垫高，小车需要连接轻绳并在动滑轮下悬挂钩码

D．小车释放的位置要靠近打点计时器，实验时先接通电源，再释放小车

（2）实验中打出的一条纸带如图乙所示，图中相邻两计数点间还有四个点未画出，由该纸带可求得小车的加速度

大小a=m/s2（结果保留三位有效数字）。若交流电的实际频率低于50Hz，则上述计算结果与实际值相

比较（填“偏大”“偏小”或“相同”）。

（3）由本实验得到的数据作出小车的加速度α与弹簧测力计的示数F的关系图像，与本实验相符合的是

图，若某同学遗漏了平衡摩擦力这一步骤，则