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第三章 运动和力的关系
2025年高考物理一轮基础知识复习
教材实验
探究加速度与力、质量的关系
1.实验目的
（1）学会用控制变量法研究物理规律.
（2）验证牛顿第二定律.
（3）掌握利用图像处理数据的方法.
2.实验原理
（1）保持质量不变，探究加速度跟 ________的关系．
（2）保持合外力不变，探究加速度与 ______的关系．
（3）作出 图像和 图像，确定 与 、 的关系．
合外力
质量
3.实验器材
小车、槽码、细绳、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、学生电源、导线、纸带、天平、刻度尺、坐标纸．
4.实验过程
（1）测量：用天平测量槽码的质量 和小车的质量 .
（2）安装：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）补偿阻力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，使小车能
______下滑．
（4）操作：①槽码通过细绳绕过定滑轮系于小车上，先 __________后 ______
____，断开电源，取下纸带，编号码．
②保持小车的质量 不变，改变槽码的质量 ，重复步骤①.
③在每条纸带上选取一段比较理想的部分，计算加速度 .
④描点作图，作 的图像．
⑤保持槽码的质量 不变，改变小车质量 ，重复步骤①和③，作 图像．
匀速
接通电源
释放小车
5.数据处理
（1）利用逐差法或 图像法求 .
（2）以 为纵坐标， 为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线，说明
与 成正比．
（3）以 为纵坐标， 为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线，就能判定 与 成反比．
6.注意事项
（1）开始实验前首先补偿阻力：适当垫高木板不带定滑轮的一端，使小车的重力沿
斜面方向的分力正好补偿 ______________________．在补偿阻力时，不要把悬挂
槽码的细绳系在小车上，让小车拉着穿过打点计时器的纸带匀速运动．
（2）实验过程中不用重复补偿阻力．
（3）实验必须保证的条件： ________.
（4）一先一后一按：改变拉力或小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近 _____
_______，并应先 __________，后 __________，且应在小车到达定滑轮前
按住小车．
小车和纸带受到的阻力

打点计时器
接通电源
释放小车
7.误差分析
（1）实验原理不完善：本实验用槽码的总重力 代替小车的拉力，而实际上小车
所受的拉力要小于槽码的总重力．
（2）补偿阻力不准确、质量测量不准确、计数点间距离测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差．
某兴趣小组的小星同学用如图1所示的实验装置探究“物体的加速度与质量的关系”。完成实验，回答问题：
图1
【实验原理】
（1）本实验采用了__________法。当物体质量一定时，加速度与物体所受的合外力成______；当物体所受的合外
力一定时，加速度与物体质量成______。（后两空均选填“正比”或“反比”）
控制变量
正比
反比
【实验步骤】
（2）①平衡摩擦力。将小车放在水平长木板上，细绳的一端连接小车另一端绕过定滑轮挂上槽码，把木板不带滑
轮的一端慢慢垫高，直到小车由静止开始缓慢移动为止。请指出此操作中一处不正确的做法，并简要说明正确做
法：_______________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________。
②获取数据。正确平衡摩擦力后，按住小车，在小车中放入砝码，挂上槽码，释放小车，通过打点计时器得到一
条带有清晰点迹的纸带；在保证小车和砝码质量之和远大于槽码质量的条件下，改变小车中砝码的质量，重复操
作，得到多条纸带。记下小车中的砝码质量，利用纸带测量计算小车加速度 。
错误1：挂上槽码；正确做法：不挂槽码错误2：把木板不带滑轮的一端慢慢垫高，直到小车由静止开始缓慢移动为止；正确做法：不断调节木板不带滑轮的一端，轻推小车后，小车带动纸带匀速下滑
【解题思路】平衡摩擦力时不能挂槽码；不断调节木板不带滑轮一端高度，不是直到小车由静止开始缓慢移动，而是轻推小车后，小车能带动纸带匀速下滑。
【注意事项】
（3）下列说法正确的是___。
A
A.细绳必须与长木板平行
B.打点计时器使用直流学生电源
C.实验时应该先释放小车再接通打点计时器的电源
【解题思路】为使槽码提供的拉力等于小车所受的合外力，则细绳必须要与长木板平行，A正确；打点计时器使用交流学生电源供电，B错误；实验时应先接通打点计时器的电源，待打点计时器稳定后再释放小车，C错误。
【数据处理与误差分析】
（4）如图2是其中一条纸带，、、、、 是计数点，相邻两个计数点间都有4个计时点没有标出，已知电源频
率为，则这条纸带记录小车的加速度大小为_____ 。
0.63
图2
【解题思路】利用逐差法得出小车的加速度 。
图3
（5）以为纵轴，以为横轴作出的图像如图3。测得图中直线的斜率为 ，在纵轴
上的截距绝对值为 。回答下列问题：
【解题思路】设槽码的质量为，小车质量为 ，由于小车和砝码的质量之和远大于槽码的质量，结合牛顿第二
定律有，变形为与题图3的图像相符合的函数关系式，即，可知 ，
，A正确。根据题述可知小车
①小车受到的拉力为___（用题中已知字母表示）。
② 值等于___（选填序号）。
A
A.小车质量 B.槽码质量
③根据图3，______（选填“可以”或“不可以”）认为：拉力相同时，物体的加速度大小与物体的质量成反比。
可以
受到的拉力 。由于题图3的图像为一条倾斜的直线，故可以认为拉力相同时，物体的加速度大小与物
体的质量成反比。
图4
（6）若小星做该实验时，使小车和砝码的总质量不变，改变所挂槽码的质量 ，根
据实验数据作出了如图4所示的 图像，图线不过原点并在末端发生了弯曲，产生
这两种现象的原因可能有_____。
AD
A.木板右端垫起的高度过小（平衡摩擦力不足）
B.木板右端垫起的高度过大（平衡摩擦力过度）
C.槽码的质量远小于小车和砝码的总质量
D.槽码的质量未远小于小车和砝码的总质量
【解题思路】由题图4可知， 图线的横截距大于零，即小车所受拉力需达到一定值，小车才有加速度，所以
木板右端垫起的高度太小，即平衡摩擦力不足，A正确，B错误；图线末端产生了弯曲现象，是因为槽码的质量没
有远小于小车和砝码的总质量（【点拨】根据牛顿第二定律，实验要验证，即 ，但
实际情况下，即，当时，可近似看成 ，所以为了减小实
验误差，要保证槽码的质量远小于小车和砝码的总质量。），C错误，D正确。
【实验拓展】
同组的小天同学用如图5所示的实验装置是来探究加速度和力之间的关系，图6是其俯视图。两个小车放在带有定
滑轮的木板上，两小车前端各系一条细绳，细绳跨过定滑轮各挂一个小盘，盘里放有砝码。两个小车后端各系一
条细线，细线后端用夹子固定。打开夹子，小盘和砝码通过细绳牵引小车运动；合上夹子，夹子夹住细线，两小
车同时停止运动。
图5
图6
（7）小天同学的实验方案中______（选填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力。
需要
【解题思路】为使小盘及小盘中砝码的重力等于小车所受的合外力，该实验方案也需要平衡摩擦力；
（8）为了探究加速度和力大小之间的关系，应保持两个______（选填“小车”或“小盘和砝码”）的质量相等。
小车
【解题思路】为了探究加速度和力大小之间的关系，应保持两小车质量相等；
（9）用刻度尺测出从打开夹子到合上夹子两小车的位移、 ，则两小车的加速度之比为___。（用所给物理量表示）
【解题思路】根据初速度为零的匀变速直线运动位移时间公式 ,可知，相同运动时间内两车的加速度之比
等于位移之比，即 。
【实验创新】
小星用如图7所示的装置测量滑块与轨道间的动摩擦因数。他将光电门固定在水平直轨道上，拉力传感器固定在滑
块上，不可伸长的细线跨过定滑轮将滑块与小桶（内装砝码）相连，由静止释放滑块，测得拉力 和遮光条的挡光
时间 ，多次改变小桶内砝码的质量，仍从同一位置由静止释放滑块重复实验。
图7
（10）由遮光条的宽度和挡光时间求出滑块的速度，并进一步算出，下面的表格记录了拉力和对应的 。
请在图8的坐标纸上作出 的图像。
0.89 0.98 1.06 1.14 1.21
0.17 0.48 0.77 1.05 1.24
图8
【答案】如图所示
【解题思路】在坐标纸上描点，并用直线拟合各点，使尽可能多的点在直线上，不在直线上的点均匀分布在直线两侧，距离直线较远的点舍去，如答图所示。
（11）测得滑块的位移，即遮光条右端到光电门距离为，重力加速度取 ，结合图像可求得动摩擦
因数 ________________________。（结果保留两位有效数字）
（均可）
【解题思路】设滑块质量为，则滑块由静止释放到经过光电门的过程，有、 ，变形
得，结合答图可知，，解两式得 。
（12）若小星仅改变滑块的质量重复实验，则两次实验作出的 的图像是下面的图___。
B
A.&5& B.&6& C.&7&
【解题思路】由表达式可知，当时， ，与滑块质量无关，故B图正确。
（13）有同学认为，小星在实验中测量滑块位移时未考虑遮光条的宽度，用图像法计算的动摩擦因数 会偏小。
请判断该观点是否正确,并简要说明理由。
【答案】见解析
【解题思路】由 可知，若实验中测量物块位移时未考虑遮光条的宽度，则位移偏小，算出的质
量偏小，动摩擦因数 会偏大，故该观点不正确。
谢谢

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