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实验抢分专练
实验四　探究加速度与物体受力、物体质量的关系
(40分钟　34分)
1.(8分)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_______。(2分)
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的关系时,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
正比关系
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
　B　
【解析】(1)本实验方案中需要用到刻度尺来测量位移;需要测出小车质量,故需要天平;因打点计时器本身就具有计时功能,故不需要秒表,故A错误;为保证小车所受的合力为绳子的拉力,故长木板右侧适当垫高,补偿小车受到的阻力,故B正确;探究小车加速度与小车的总质量M的关系时,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-的图像,得到a与M的反比关系,故C错误;平衡阻力时,不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,故D错误。故选B。
(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50 Hz,则小
车的加速度大小为_________m/s2(结果保留3位有效数字)。(2分)
【解析】(2)由题知,电源的频率为f=50 Hz,每相邻两计数点间有四个点
未画出,故相邻计数点间的时间为
t=5T==0.1 s
根据逐差法,可得a= m/s2
=2.86 m/s2
　2.86　
(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“砝码的总质量________(选填“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
_______(选填“小”或“大”)(4分)
　远小于　
　小　
【解析】(3)由丙图知,图线①向下弯曲,则产生原因是不满足“砝码的总质量远小于小车质量”的条件;
由丙图知,图线③中F需要加到一定值时才有加速度,说明摩擦力较大,则产生原因是平衡摩擦力时长木板的倾角过小。
2.(8分)某实验室“探究加速度与力、质量的关系”实验装置如图甲所示,
光电门A、B间的距离为L。小车上固定一宽度为d的遮光条。遮光条通
过光电门A、B的时间分别为t1和t2。
(1)某同学在图甲中的P处加装一个微型力传
感器,用来测量绳子的拉力F,则该同学在实验
时_________(选填“必须”或“不必”)满足钩码
质量远小于小车总质量;(2分)
【解析】(1)用力传感器来测量绳子的拉力F,因此在实验时不必满足钩
码质量远小于小车总质量。
　不必　
(2)实验测得的加速度为_______________(用上述字母表示);(2分)
【解析】(2)小车经过光电门A、B时的速度大小分别为vA=
vB=
由速度—位移关系公式v2-=2ax,可得实验测得的加速度为
a===()。
　()　
(3)通过合理的实验步骤,五组同学得到的a-F图像如图乙。根据a-F图
像中的数据找到小车受力均为F=0.12 N时各组的加速度a,并将各组加
速度a及小车质量M(含遮光条)的数据填入表格,则表中X处的数值为
_________。利用表中的数据再作a-M图像得到一条曲线,某同学猜想
在F一定的情况下a与M成反比,为了验证该猜想,他可以采用的方法是
_______________。(4分)
　0.32　
　作a-图线　
实验序号 F/N M/kg a/(m·s-2)
① 0.12 0.10 1.20
② 0.12 0.12 0.96
③ 0.12 0.16 0.72
④ 0.12 0.25 0.48
⑤ 0.12 0.36 X
【解析】(3)由图乙a-F图像⑤可知,小车受力为F=0.12 N时,其加速度为a⑤=0.32 m/s2
可知表中X处的数值为0.32
利用表中的数据再作a-M图像得到一条曲线,某同学猜想在F一定的情况下a与M成反比,为了验证该猜想,他可以采用的方法是作a-图线,该图线是过原点的直线,说明a与成正比,即a与M成反比。
3.(12分)(2026·佛山模拟)用图甲装置研究“小车(含拉力传感器)质量一定时,加速度与合外力关系”,实验步骤如下:
①细绳一端绕过光滑定滑轮与盘子(盘中装适量砂子)连接,另一端系在拉力传感器上。将小车放在长板的P位置,调整细绳与长板平行,在盘子中适当增减砂子,使小车沿长板向下做匀速运动,记录此时拉力传感器的示数F0;②撤去细绳和盘子,让小车从P位置由静止开始下滑,设此时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s-t图像,并求出小车的加速度a;③改变长板的倾角,重复步骤①②可得多组F、a的数据。
完成下列相关实验内容:
(1)在步骤①中,若小车运动越来越慢,则在保持长板倾角不变情况下,应
在盘中适当_________(选填“增加”或“减少”)砂子。在步骤①②中,F0
_______(选填“=”“>”或“<”)F。(4分)
【解析】(1)在步骤①中,若小车运动越来越慢,则小车沿斜面向下做减
速运动,故在保持长板倾角不变情况下,应在盘中适当减少砂子。小车匀
速下滑时,由平衡条件得mgsinθ=F0+f,小车加速下滑时,由受力分析可得
F=mgsinθ-f,联立可得F=F0。
　减少　
　=　
(2)本次实验_________(选填“需要”“不需要”)测量砂和盘子的总质量,
___________(选填“需要”或“不需要”)平衡小车所受到的摩擦力。(4分)
【解析】(2)由(1)分析可知,小车加速下滑过程的合外力已通过①中小
车匀速下滑时拉力传感器的示数F0读出,所以本次实验不需要测量砂和
盘子的总质量,不需要平衡小车所受到的摩擦力。
　不需要　
　 不需要　
(3)某段时间内小车的s-t图像如图乙,根据图像可得小车的加速度大小
为_________m/s2(计算结果保留2位小数)。(2分)
【解析】(3)图乙中标出的三个位置坐标反映了小车连续相等时间内的
位移,根据匀变速直线运动的推论得
Δs=(0.382 0-0.252 0)-(0.491 0-0.382 0)=a×0.12,解得a=2.10 m/s2。
　2.10　
(4)分析表格中的F、a数据可知:在误差允许范围内,小车质量一定时,
_________________________________。(2分)
【解析】(4)由表中数据可以看出,F与a的比值基本不变,所以可得:
在误差允许范围内,小车质量一定时,小车的加速度与合外力成正比。
F合(N) 0.4 1.0 1.5 1.8 2.1
a(m/s2) 0.79 2.10 3.10 3.62 4.19
　 小车的加速度与合外力成正比　
4.(6分)用如图甲所示的装置探究加速度、力和质量的关系,带滑轮的长木板
水平放置,弹簧测力计固定在墙上。小车上固定一滑轮,细绳通过滑轮连接弹
簧测力计和砂桶。
(1)实验时,一定要满足的条件或必要的操作
是_______。(3分)
A.平衡摩擦力
B.小车的质量远大于砂桶和砂的质量
【解析】(1)用如图甲所示的装置探究加速度、力和质量的关系实验时,必要
的操作是要平衡摩擦力,由于绳子的拉力大小可以通过弹簧测力计读出,故不
一定要满足小车的质量远大于砂桶和砂的质量。
　A　
(2)在实验中,有同学得到一条打好点的纸带,取打点清晰部分做标记,如
图乙所示,已知相邻计数点间还有4个点未画出,打点计时器的电源频率
为50 Hz,则小车加速度的大小为a=_________m/s2(结果保留3位有效数
字)。(3分)
【解析】(2)小车加速度的大小
a=
=×10-2 m/s2≈1.86 m/s2。
　1.86　实验抢分专练
实验四　探究加速度与物体受力、物体质量的关系
(40分钟　34分)
1.(8分)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　B　。(2分)
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的关系时,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的正比关系
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
【解析】(1)本实验方案中需要用到刻度尺来测量位移;需要测出小车质量,故需要天平;因打点计时器本身就具有计时功能,故不需要秒表,故A错误;为保证小车所受的合力为绳子的拉力,故长木板右侧适当垫高,补偿小车受到的阻力,故B正确;探究小车加速度与小车的总质量M的关系时,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-的图像,得到a与M的反比关系,故C错误;平衡阻力时,不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,故D错误。故选B。
(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50 Hz,则小车的加速度大小为　2.86　m/s2(结果保留3位有效数字)。(2分)
【解析】(2)由题知,电源的频率为f=50 Hz,每相邻两计数点间有四个点未画出,故相邻计数点间的时间为
t=5T==0.1 s
根据逐差法,可得a=
m/s2
=2.86 m/s2
(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“砝码的总质量　远小于　(选填“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　小　(选填“小”或“大”)(4分)
【解析】(3)由丙图知,图线①向下弯曲,则产生原因是不满足“砝码的总质量远小于小车质量”的条件;
由丙图知,图线③中F需要加到一定值时才有加速度,说明摩擦力较大,则产生原因是平衡摩擦力时长木板的倾角过小。
2.(8分)某实验室“探究加速度与力、质量的关系”实验装置如图甲所示,光电门A、B间的距离为L。小车上固定一宽度为d的遮光条。遮光条通过光电门A、B的时间分别为t1和t2。
(1)某同学在图甲中的P处加装一个微型力传感器,用来测量绳子的拉力F,则该同学在实验时　不必　(选填“必须”或“不必”)满足钩码质量远小于小车总质量;(2分)
【解析】(1)用力传感器来测量绳子的拉力F,因此在实验时不必满足钩码质量远小于小车总质量。
(2)实验测得的加速度为　()　(用上述字母表示);(2分)
【解析】(2)小车经过光电门A、B时的速度大小分别为vA=
vB=
由速度—位移关系公式v2-=2ax,可得实验测得的加速度为
a===()。
(3)通过合理的实验步骤,五组同学得到的a-F图像如图乙。根据a-F图像中的数据找到小车受力均为F=0.12 N时各组的加速度a,并将各组加速度a及小车质量M(含遮光条)的数据填入表格,则表中X处的数值为　0.32　。利用表中的数据再作a-M图像得到一条曲线,某同学猜想在F一定的情况下a与M成反比,为了验证该猜想,他可以采用的方法是　作a-图线　。(4分)
实验序号 F/N M/kg a/(m·s-2)
① 0.12 0.10 1.20
② 0.12 0.12 0.96
③ 0.12 0.16 0.72
④ 0.12 0.25 0.48
⑤ 0.12 0.36 X
【解析】(3)由图乙a-F图像⑤可知,小车受力为F=0.12 N时,其加速度为a⑤=0.32 m/s2
可知表中X处的数值为0.32
利用表中的数据再作a-M图像得到一条曲线,某同学猜想在F一定的情况下a与M成反比,为了验证该猜想,他可以采用的方法是作a-图线,该图线是过原点的直线,说明a与成正比,即a与M成反比。
3.(12分)(2026·佛山模拟)用图甲装置研究“小车(含拉力传感器)质量一定时,加速度与合外力关系”,实验步骤如下:
①细绳一端绕过光滑定滑轮与盘子(盘中装适量砂子)连接,另一端系在拉力传感器上。将小车放在长板的P位置,调整细绳与长板平行,在盘子中适当增减砂子,使小车沿长板向下做匀速运动,记录此时拉力传感器的示数F0;②撤去细绳和盘子,让小车从P位置由静止开始下滑,设此时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s-t图像,并求出小车的加速度a;③改变长板的倾角,重复步骤①②可得多组F、a的数据。
完成下列相关实验内容:
(1)在步骤①中,若小车运动越来越慢,则在保持长板倾角不变情况下,应在盘中适当　减少　(选填“增加”或“减少”)砂子。在步骤①②中,F0　=　(选填“=”“>”或“<”)F。(4分)
【解析】(1)在步骤①中,若小车运动越来越慢,则小车沿斜面向下做减速运动,故在保持长板倾角不变情况下,应在盘中适当减少砂子。小车匀速下滑时,由平衡条件得mgsinθ=F0+f,小车加速下滑时,由受力分析可得F=mgsinθ-f,联立可得F=F0。
(2)本次实验　不需要　(选填“需要”“不需要”)测量砂和盘子的总质量,　 不需要　(选填“需要”或“不需要”)平衡小车所受到的摩擦力。(4分)
【解析】(2)由(1)分析可知,小车加速下滑过程的合外力已通过①中小车匀速下滑时拉力传感器的示数F0读出,所以本次实验不需要测量砂和盘子的总质量,不需要平衡小车所受到的摩擦力。
(3)某段时间内小车的s-t图像如图乙,根据图像可得小车的加速度大小为　2.10　m/s2(计算结果保留2位小数)。(2分)
【解析】(3)图乙中标出的三个位置坐标反映了小车连续相等时间内的位移,根据匀变速直线运动的推论得Δs=(0.382 0-0.252 0)-(0.491 0-0.382 0)=a×0.12,解得a=2.10 m/s2。
(4)分析表格中的F、a数据可知:在误差允许范围内,小车质量一定时, 　 小车的加速度与合外力成正比　。(2分)
F合(N) 0.4 1.0 1.5 1.8 2.1
a(m/s2) 0.79 2.10 3.10 3.62 4.19
【解析】(4)由表中数据可以看出,F与a的比值基本不变,所以可得:在误差允许范围内,小车质量一定时,小车的加速度与合外力成正比。
4.(6分)用如图甲所示的装置探究加速度、力和质量的关系,带滑轮的长木板水平放置,弹簧测力计固定在墙上。小车上固定一滑轮,细绳通过滑轮连接弹簧测力计和砂桶。
(1)实验时,一定要满足的条件或必要的操作是　A　。(3分)
A.平衡摩擦力
B.小车的质量远大于砂桶和砂的质量
【解析】(1)用如图甲所示的装置探究加速度、力和质量的关系实验时,必要的操作是要平衡摩擦力,由于绳子的拉力大小可以通过弹簧测力计读出,故不一定要满足小车的质量远大于砂桶和砂的质量。
(2)在实验中,有同学得到一条打好点的纸带,取打点清晰部分做标记,如图乙所示,已知相邻计数点间还有4个点未画出,打点计时器的电源频率为50 Hz,则小车加速度的大小为a=　1.86　m/s2(结果保留3位有效数字)。(3分)
【解析】(2)小车加速度的大小
a=
=×10-2 m/s2≈1.86 m/s2。
- 1 -(共14张PPT)
实验四　
探究加速度与物体受力、物体质量的关系
实验操作 夯实必备知识
典例剖析 实现素养迁移
实验操作 夯实必备知识
实验原理 (1)保持质量不变,探究加速度与合外力的关系。
(2)保持合外力不变,探究加速度与质量的关系。
(3)作出a-F图像和a-图像,确定a与F、m的关系
实验方案 实验装置 实验步骤 数据处理
方案一: 打点计 时器法 (1)测量:用天平测量小车的质 量(M)、钩码的质量(m)。 (2)安装:根据设计要求安装实 验装置,只是不把悬挂钩码的 细绳系在小车上。 (3)平衡:在长木板不带定滑轮 的一端下面垫上一块垫块,使 小车能_____下滑。 (4)释放:钩码通过细绳绕过定 滑轮系于小车上,接通电源后 放开小车 1.利用Δx=aT2及逐差法求a。
2.以a为纵坐标,F为横坐标,
描点、画线。如果该线为过
原点的直线,说明a与F成正
比,如图甲。
3.以a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a与m
成反比,如图乙
匀速
实验方案 实验装置 实验步骤 数据处理
方案二: 传感器法 (1)安装:根据设计要 求安装实验装置。 (2)平衡:在长木板不 带定滑轮的一端下面 垫上一块垫块,使滑 块能_____下滑。 (3)释放:由静止释放 钩码,带动滑块一起 加速运动 1.利用光电计时器测得遮光片
在A、B两处光电门的遮光时间
t1、t2及遮光片从A到B所用的
时间Δt,求出滑块运动速度。
2.改变悬挂钩码的个数或滑块
的质量,重复实验,得到多组
(a,F)或(a,)值。作出a-F图像
或a-图像
匀速
实验方案 实验装置 实验步骤 数据处理
误差分析 (1)本实验用钩码的重力代替小车的拉力,而实际上小车所受的拉力要小于钩码的重力。 (2)质量测量不准确、计数点间距离测量不准确都会引起误差
典例剖析 实现素养迁移
类型一　动脑求真—— 明原理
【典例1】(2025·哈尔滨模拟)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h,示数如图(b)所示,h=_________cm;
【解析】(1)垫块的厚度为h=1 cm+2×0.1 mm=1.02 cm。
(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n和滑块对应的加速度a;
　1.02　
(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
表所示:
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　　　　　m/s2(保留三
位有效数字)。
n 1 2 3 4 5 6
a/(m·s-2) 0.087 0.174 0.260 0.430 0.515
答案:(5)见解析图　0.343(0.341~0.345均可)
【解析】(5)绘制图线如图;
根据mg·=ma
可知a与n成正比关系,则根据图像可知,斜率k==
解得a4≈0.343 m/s2。
类型二　动手求证—— 探真知
【典例2】图甲为“探究加速度与物体所受外力关系”的实验装置。某研
究性学习小组用该实验装置来测量小车的质量M和当地的重力加速度g。
(1)保持小车质量不变,改变槽码的质量m进行多次实验,打出对应的纸带,
算出相应的加速度a。根据实验测得的数据,作出a-m图像如图乙所示。
该图像未过坐标原点O,可能是下列哪个原因导致的_______。
A.所挂槽码质量过大
B.所挂槽码质量太小
C.补偿小车所受阻力时木板倾角过大
D.补偿小车所受阻力时木板倾角不够
【解析】(1)不挂槽码时,小车不运动,说明平衡摩擦力不够,即补偿小车
所受阻力时木板倾角不够。故选D。
　D　
(2)通过调试实验装置重做实验,使得a-m图像恰能通过O点。该研究性学习
小组通过理论分析,a-m图像成曲线不利于得出实验结论,于是又作出 -的
图像如图丙所示。利用该图像可以得到小车质量M=_________,重力加速度
g=______。(两空均选用图丙中的字母b、c、d表示)
【解析】(2)对系统由牛顿第二定律得mg=(M+m)a
化简得=·+
结合图丙得=,b=
解得M=,g=
　　
　　实验四　探究加速度与物体受力、物体质量的关系
实验操作·夯实必备知识
实验原理 (1)保持质量不变,探究加速度与合外力的关系。 (2)保持合外力不变,探究加速度与质量的关系。 (3)作出a-F图像和a-图像,确定a与F、m的关系
实验方案 实验装置 实验步骤 数据处理
方案一: 打点计 时器法 (1)测量:用天平测量小车的质量(M)、钩码的质量(m)。 (2)安装:根据设计要求安装实验装置,只是不把悬挂钩码的细绳系在小车上。 (3)平衡:在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块垫块,使小车能匀速下滑。 (4)释放:钩码通过细绳绕过定滑轮系于小车上,接通电源后放开小车 1.利用Δx=aT2及逐差法求a。 2.以a为纵坐标,F为横坐标,描点、画线。如果该线为过原点的直线,说明a与F成正比,如图甲。 3.以a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a与m成反比,如图乙
方案二: 传感器法 (1)安装:根据设计要求安装实验装置。 (2)平衡:在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块垫块,使滑块能匀速下滑。 (3)释放:由静止释放钩码,带动滑块一起加速运动 1.利用光电计时器测得遮光片在A、B两处光电门的遮光时间t1、t2及遮光片从A到B所用的时间Δt,求出滑块运动速度。 2.改变悬挂钩码的个数或滑块的质量,重复实验,得到多组(a,F)或(a,)值。作出a-F图像或a-图像
误差分析 (1)本实验用钩码的重力代替小车的拉力,而实际上小车所受的拉力要小于钩码的重力。 (2)质量测量不准确、计数点间距离测量不准确都会引起误差
典例剖析·实现素养迁移
类型一　动脑求真—— 明原理
【典例1】(2025·哈尔滨模拟)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h,示数如图(b)所示,h=　1.02　cm;
【解析】(1)垫块的厚度为h=1 cm+2×0.1 mm=1.02 cm。
(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n和滑块对应的加速度a;
(5)在右支点下增加垫块个数(垫块完全相同),重复步骤(4),记录数据如表所示:
n 1 2 3 4 5 6
a/(m·s-2) 0.087 0.174 0.260 0.430 0.515
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　　　　　m/s2(保留三位有效数字)。
答案:(5)见解析图　0.343(0.341~0.345均可)
【解析】(5)绘制图线如图;
根据mg·=ma
可知a与n成正比关系,则根据图像可知,斜率k==
解得a4≈0.343 m/s2。
类型二　动手求证—— 探真知
【典例2】图甲为“探究加速度与物体所受外力关系”的实验装置。某研究性学习小组用该实验装置来测量小车的质量M和当地的重力加速度g。
(1)保持小车质量不变,改变槽码的质量m进行多次实验,打出对应的纸带,算出相应的加速度a。根据实验测得的数据,作出a-m图像如图乙所示。该图像未过坐标原点O,可能是下列哪个原因导致的　D　。
A.所挂槽码质量过大
B.所挂槽码质量太小
C.补偿小车所受阻力时木板倾角过大
D.补偿小车所受阻力时木板倾角不够
【解析】(1)不挂槽码时,小车不运动,说明平衡摩擦力不够,即补偿小车所受阻力时木板倾角不够。故选D。
(2)通过调试实验装置重做实验,使得a-m图像恰能通过O点。该研究性学习小组通过理论分析,a-m图像成曲线不利于得出实验结论,于是又作出 -的图像如图丙所示。利用该图像可以得到小车质量M=　　,重力加速度g=　　。(两空均选用图丙中的字母b、c、d表示)
【解析】(2)对系统由牛顿第二定律得mg=(M+m)a
化简得=·+
结合图丙得=,b=
解得M=,g=
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