資源簡介

中小學(xué)教育資源及組卷應(yīng)用平臺
實(shí)驗(yàn)4：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系
題型 選擇題 命題趨勢和備考策略
高考考點(diǎn) 1.探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)教材原型； 2.探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新設(shè)計(jì)； 【命題規(guī)律】 近3年新高考卷對于本實(shí)驗(yàn)考查共計(jì)7次，主要考查： 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)教材原型； 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新設(shè)計(jì)； 【備考策略】 熟練理解并掌握牛頓第二定律，加深對加速度與力合質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)的進(jìn)一步理解；復(fù)習(xí)時(shí)，要掌握本實(shí)驗(yàn)的基本實(shí)驗(yàn)要求，實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理、注意事項(xiàng)和誤差分析的方法，努力提高科學(xué)探索創(chuàng)新能力，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)方法，培養(yǎng)較好的科學(xué)探究素養(yǎng)。 【命題預(yù)測】 2021----2023年全國各地高考題中出現(xiàn)探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)的次數(shù)比較少，已出現(xiàn)過的省份，2024年再次出現(xiàn)的概率不大，未出現(xiàn)過的省份還需要引起重視，不能掉以輕心。
新高考 2023 浙江春招16題、全國甲卷23題
2022 北京卷16題、江蘇卷11題、全國乙卷22題
2021 湖北卷12題、天津卷9題
【導(dǎo)航窗口】
知識梳理
一、基本實(shí)驗(yàn)要求 2
二、規(guī)律方法總結(jié) 2
考點(diǎn)突破
考點(diǎn)一　教材原型實(shí)驗(yàn) 3
考點(diǎn)二　實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新 6
考點(diǎn)過關(guān)
【素質(zhì)基礎(chǔ)練】 11
【能力提高練】 14
【高考通關(guān)練】 19
一、基本實(shí)驗(yàn)要求
1.實(shí)驗(yàn)原理
(1)保持質(zhì)量不變，探究加速度跟合外力的關(guān)系.
(2)保持合外力不變，探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系.
(3)作出a－F圖象和a－圖象，確定其關(guān)系.
2.實(shí)驗(yàn)器材
小車、砝碼、小盤、細(xì)繩、一端附有定滑輪的長木板、墊木、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、低壓交流電源、導(dǎo)線兩根、紙帶、天平、米尺.
3.實(shí)驗(yàn)步驟
(1)測量：用天平測量小盤和砝碼的質(zhì)量m′和小車的質(zhì)量m.
(2)安裝：按照如圖1所示裝置把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，只是不把懸掛小盤的細(xì)繩系在小車上(即不給小車牽引力).
圖1
(3)平衡摩擦力：在長木板的不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木塊，使小車能勻速下滑.
(4)操作：①小盤通過細(xì)繩繞過定滑輪系于小車上，先接通電源后放開小車，斷開電源，取下紙帶編號碼.
②保持小車的質(zhì)量m不變，改變小盤和砝碼的質(zhì)量m′，重復(fù)步驟①.
③在每條紙帶上選取一段比較理想的部分，測加速度a.
④描點(diǎn)作圖，作a－F的圖象.
⑤保持小盤和砝碼的質(zhì)量m′不變，改變小車質(zhì)量m，重復(fù)步驟①和③，作a－圖象.
二、 規(guī)律方法總結(jié)
1.注意事項(xiàng)
(1)平衡摩擦力：適當(dāng)墊高木板的右端，使小車的重力沿斜面方向的分力正好平衡小車和紙帶受到的阻力.在平衡摩擦力時(shí)，不要把懸掛小盤的細(xì)繩系在小車上，讓小車?yán)┻^打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶勻速運(yùn)動.
(2)不重復(fù)平衡摩擦力.
(3)實(shí)驗(yàn)條件：m m′.
(4)一先一后一按：改變拉力和小車質(zhì)量后，每次開始時(shí)小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并應(yīng)先接通電源，后釋放小車，且應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前按住小車.
2.誤差分析
(1)因?qū)嶒?yàn)原理不完善引起的誤差：本實(shí)驗(yàn)用小盤和砝碼的總重力m′g代替小車的拉力，而實(shí)際上小車所受的拉力要小于小盤和砝碼的總重力.
(2)摩擦力平衡不準(zhǔn)確、質(zhì)量測量不準(zhǔn)確、計(jì)數(shù)點(diǎn)間距測量不準(zhǔn)確、紙帶和細(xì)繩不嚴(yán)格與木板平行都會引起誤差.
3.數(shù)據(jù)處理
(1)利用Δx＝aT2及逐差法求a.
(2)以a為縱坐標(biāo)，F(xiàn)為橫坐標(biāo)，根據(jù)各組數(shù)據(jù)描點(diǎn)，如果這些點(diǎn)在一條過原點(diǎn)的直線上，說明a與F成正比.
(3)以a為縱坐標(biāo)，為橫坐標(biāo)，描點(diǎn)、連線，如果該線為過原點(diǎn)的直線，就能判定a與m成反比.
考點(diǎn)一　教材原型實(shí)驗(yàn)
【典例1】（2023·上海·統(tǒng)考高考真題）如圖所示，是某小組同學(xué)“用DIS研究加速度與力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)過程中可近似認(rèn)為鉤碼受到的總重力等于小車所受的拉力。先測出鉤碼所受的重力為G，之后改變繩端的鉤碼個數(shù)，小車每次從同一位置釋放，測出擋光片通過光電門的時(shí)間。

（1）實(shí)驗(yàn)中_______________測出小車質(zhì)量。
A． 必須 B．不必
（2）為完成實(shí)驗(yàn)還需要測量①_______________；②_______________。
（3）實(shí)際小車受到的拉力小于鉤碼的總重力，原因是_______________。
（4）若導(dǎo)軌保持水平，滑輪偏低導(dǎo)致細(xì)線與軌道不平行，則細(xì)線平行時(shí)加速度，與不平行是加速度相比，_______________。（選填“大于”、“小于”或“等于”）
【答案】 B 小車釋放點(diǎn)到光電門的距離x 遮光條的寬度d 鉤碼有向下的加速度，拉力小于重力 大于
【詳解】（1）[1]實(shí)驗(yàn)的研究研究加速度與力的關(guān)系，研究加速度與合力正比關(guān)系，只需控制小車質(zhì)量不變即可，不須測出小車的質(zhì)量，故選B；
（2）[2][3]小車經(jīng)過光電門的速度為
由運(yùn)動學(xué)公式
聯(lián)立可得小車的加速度
所以需要測量小車釋放點(diǎn)到光電門的距離x和遮光條的寬度d；
（3）[4]鉤碼在重力和拉力作用下向下做勻加速運(yùn)動，加速度方向豎直向下，根據(jù)牛頓第二定律可知鉤碼的拉力小于鉤碼的重力，而鉤碼的拉力大小等于小車?yán)K子拉力的大小，所以實(shí)際小車受到的拉力小于鉤碼的總重力；
（4）[5]本實(shí)驗(yàn)忽略摩擦力的影響時(shí)，細(xì)線平行時(shí)
若滑輪偏低導(dǎo)致細(xì)線與軌道不平行，受力方向如圖所示

由牛頓第二定律有，所以有
1.利用圖象處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是實(shí)驗(yàn)中最常用的方法，解決本題的基本對策是寫出圖象對應(yīng)的函數(shù)，困難便迎刃而解.
2.畫a－n圖象時(shí)，所畫直線要符合以下要求：讓盡可能多的點(diǎn)落在直線上；不能落在直線上的點(diǎn)要均勻分布于直線的兩側(cè)；一定要利用直尺畫線.
【變式1】（2023·湖南邵陽·統(tǒng)考模擬預(yù)測）某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，如圖所示為本次實(shí)驗(yàn)裝置簡圖。

（1）當(dāng)探究a與m的關(guān)系時(shí)，先保證F不變，再測出不同m下的a，然后依圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，這里用到的主要科學(xué)研究方法是 ；
（2）如果該同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作正確，數(shù)據(jù)處理合理，且實(shí)驗(yàn)誤差較小，請描述圖像的主要特征 。
【答案】 控制變量法 一條過原點(diǎn)的直線
【詳解】（1）[1]當(dāng)探究a與m的關(guān)系時(shí)，先保證F不變，再測出不同m下的a，然后依圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，這里用到的主要科學(xué)研究方法是控制變量法；
（2）[2]根據(jù)，即
在F一定時(shí)，則圖像是一條過原點(diǎn)的直線。
【變式2】（2023·黑龍江哈爾濱·哈師大附中校考三模）某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下方案研究質(zhì)量一定時(shí)加速度與合外力的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。

（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要進(jìn)行的操作是 。
A．平衡摩擦力時(shí)應(yīng)不掛砂桶
B．用天平測出砂和砂桶的質(zhì)量
C．小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、先接通電源，再釋放小車
D．為減小誤差，實(shí)驗(yàn)中一定要保證砂和砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車（含滑輪）的質(zhì)量
（2）保持小車（含滑輪）的質(zhì)量不變，改變砂桶中砂的質(zhì)量、記錄多組傳感器的讀數(shù)和對應(yīng)紙帶的加速度的數(shù)值，繪制出如圖乙所示的圖像，實(shí)驗(yàn)小組仔細(xì)分析圖像，得出了實(shí)驗(yàn)所用小車（含滑輪）的質(zhì)重為 。

（3）該同學(xué)根據(jù)測量數(shù)據(jù)做出如圖乙所示的圖線沒經(jīng)過原點(diǎn)，該同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)存在的問題是
【答案】 AC/CA 1kg 未完全平衡摩擦力
【詳解】（1）[1]平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)滿足公式
所以應(yīng)不掛重物小車受到的
因此不需要測出砂桶和砂的質(zhì)量，也不需要滿足遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、先接通電源，再釋放小車；
故選AC。
（2）[2]根據(jù)公式，得，圖像得斜率，則
（3）[3]根據(jù)牛頓第二定律有
可知圖像末未過原點(diǎn)是因?yàn)槲赐耆胶饽Σ亮?br/>考點(diǎn)二　實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新
以本實(shí)驗(yàn)為背景，通過改變實(shí)驗(yàn)條件，實(shí)驗(yàn)儀器，或巧用物理規(guī)律進(jìn)行新的探究活動來設(shè)置題目，不脫離教材而又不拘泥于教材，體現(xiàn)開放性、探究性、創(chuàng)新性等特點(diǎn)。
實(shí)驗(yàn)器材的改進(jìn)
（1）利用氣墊導(dǎo)軌、光電門測量加速度
由求出滑塊通過光電門G1、G 的速度v1、v ，由求出加速度.
（2）通過位移之比測量加速度之比
①原理：如果測出兩個初速度為0的勻加速直線運(yùn)動在相同時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移工1a1x 、Tz,則位移之比等于加速度之比，即
②保持兩小車質(zhì)量相同，分別懸掛不同的槽碼，拾起黑板擦，兩小車同時(shí)開始運(yùn)動；按下黑板擦，兩小車同時(shí)停下來，分別測出兩小車移動的位移x1和x2，則
③在懸掛槽碼相同的情況下，通過增減小車中的重物，使兩小車質(zhì)量不同，用同樣的方法測出兩小車移動的位移、則
④由此研究a與F、a與M 的關(guān)系
數(shù)據(jù)處理方法的改進(jìn)
利用傳感器，借助于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來處理數(shù)據(jù)，得到加速度，或直接得到加速度與可以以在力信感外力、加速度與質(zhì)量之間的關(guān)系。
3.運(yùn)用牛頓運(yùn)動定律進(jìn)行新的探究實(shí)驗(yàn)
在本實(shí)驗(yàn)的背景下，結(jié)合牛頓第二定律，測量兩接觸面的動摩擦因數(shù)、物體的質(zhì)量等。
【典例2】（2021·湖南·高考真題）某實(shí)驗(yàn)小組利用圖（a）所示裝置探究加速度與物體所受合外力的關(guān)系。主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：
（1）用游標(biāo)卡尺測量墊塊厚度，示數(shù)如圖（b）所示， ；
（2）接通氣泵，將滑塊輕放在氣墊導(dǎo)軌上，調(diào)節(jié)導(dǎo)軌至水平；
（3）在右支點(diǎn)下放一墊塊，改變氣墊導(dǎo)軌的傾斜角度；
（4）在氣墊導(dǎo)軌合適位置釋放滑塊，記錄墊塊個數(shù)和滑塊對應(yīng)的加速度；
（5）在右支點(diǎn)下增加墊塊個數(shù)（墊塊完全相同），重復(fù)步驟（4），記錄數(shù)據(jù)如下表：
1 2 3 4 5 6
0.087 0.180 0.260 0.425 0.519
根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖（c）上描點(diǎn)，繪制圖線 。
如果表中缺少的第4組數(shù)據(jù)是正確的，其應(yīng)該是 （保留三位有效數(shù)字）。
【答案】 1.02 0.342
【詳解】（1）[1]墊塊的厚度為h=1cm+2×0.1mm=1.02cm
（5）[2]繪制圖線如圖；
[3]根據(jù)
可知a與n成正比關(guān)系，則根據(jù)圖像可知，斜率，解得a=0.342m/s2
【變式1】（2023·云南玉溪·云南省玉溪第三中學(xué)?？寄M預(yù)測）驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。

（1）A組同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中，保持小車的質(zhì)量不變，僅改變砝碼盤中砝碼的質(zhì)量，得到多組加速度大小和對應(yīng)力傳感器的示數(shù)，作出圖像如圖乙所示，圖像未過原點(diǎn)的原因是 。
（2）組同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中，正確平衡摩擦力后，保持砝碼盤中的砝碼質(zhì)量不變，僅改變小車的質(zhì)量，測得多組加速度大小和對應(yīng)的小車的質(zhì)量，作出圖像如圖丙所示，圖像的縱截距為，則砝碼盤和動滑輪的總質(zhì)量為 （用字母表示，滑輪均光滑，細(xì)繩質(zhì)量不計(jì)）。
【答案】 平衡摩擦力過度或木板抬得太高
【詳解】（1）[1]對小車有，
作出圖像如題圖乙所示，圖像未過原點(diǎn)的原因是平衡摩擦力過度或木板抬得太高。
（2）[2]根據(jù)牛頓第二定律，對小車有
對砝碼、砝碼盤和動滑輪有
整理得，，解得
【變式2】（2023·安徽安慶·安慶一中校考三模）某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示的裝置來探究物體的加速度與質(zhì)量和力的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①測出滑塊的質(zhì)量（包括遮光條及配重片），所掛鉤碼質(zhì)量m，遮光片寬度；掛上鉤碼后，調(diào)節(jié)長木板的傾角，輕推滑塊后，使滑塊能沿長木板向下做勻速運(yùn)動。
②取下輕繩和鉤碼，保持（1）中調(diào)節(jié)好的長木板傾角不變，讓滑塊從長木板頂端靜止下滑，由數(shù)字計(jì)時(shí)器（圖中末畫出）可讀出遮光條通過光電門1、2的時(shí)間分別為，通過兩光電門之間的時(shí)間；
③更換器材后，使滑塊勻速下滑，再去掉鉤碼，使滑塊加速下滑，測得數(shù)據(jù)；重復(fù)試驗(yàn)，測得多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
（1）在探究加速度與力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，若以縱坐標(biāo)為加速度，橫坐標(biāo)應(yīng)為( )
A． B． C． D．
（2）某次掛上鉤碼后，調(diào)節(jié)長木板傾角為時(shí)，滑塊可以勻速下滑，則滑塊與長木板間動摩擦因數(shù)為( )
A． B． C． D．
（3）要完成全部探究任務(wù)，步驟③中更換器材時(shí)，必要且正確的操作有( )
A．保持滑塊及配重片質(zhì)量不變，逐次增加鉤碼質(zhì)量，必須重新調(diào)節(jié)長木板傾角；
B．保持滑塊及配重片質(zhì)量不變，逐次增加鉤碼質(zhì)量，不需要重新調(diào)節(jié)長木板傾角；
C．保持鉤碼質(zhì)量不變，逐次增加滑塊上配重片質(zhì)量，必須重新調(diào)節(jié)長木板傾角；
D．保持鉤碼質(zhì)量不變，逐次增加滑塊上配重片質(zhì)量，不需要重新調(diào)節(jié)長木板傾角；
【答案】 A D AC
【詳解】（1）[1]實(shí)驗(yàn)中滑塊勻速下滑時(shí)繩子拉力大小為
滑塊勻速下滑時(shí)有
去掉鉤碼后滑塊所受合外力為，則
縱坐標(biāo)為加速度，橫坐標(biāo)應(yīng)為m，故選A。
（2）[2]由于，所以，故選D。
（3）[3]該實(shí)驗(yàn)采取控制變量法，由（2）可知，不論是改變m或者M(jìn)，均要重新調(diào)節(jié)長木板傾角，故選AC。
考點(diǎn)過關(guān)
【素質(zhì)基礎(chǔ)練】
1．（2023·湖南·校聯(lián)考模擬預(yù)測）學(xué)校物理興趣小組用如圖甲所示的阿特伍德機(jī)驗(yàn)證牛頓第二定律，并測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。繞過定滑輪的輕繩兩端分別懸掛質(zhì)量相等的重物A（由多個相同的小物塊疊放組成）和重物B。主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①用天平分別測量一個小物塊的質(zhì)量和B的質(zhì)量m；
②將A中的小物塊取下一個放在B上，接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源后，由靜止釋放B，取下紙帶，算出加速度大小，并記下放在B上的小物塊的質(zhì)量；
③重復(fù)步驟②，獲得B上面的小物塊的總質(zhì)量和對應(yīng)加速度大小a的多組數(shù)據(jù)。

（1）某次實(shí)驗(yàn)打出的紙帶如圖乙所示，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個計(jì)時(shí)點(diǎn)未畫出，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電源的頻率為，則本次實(shí)驗(yàn)中A的加速度大小為__________（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。
（2）利用本裝置驗(yàn)證牛頓第二定律。若在誤差允許的范圍內(nèi)，滿足重物A的加速度大小__________（用、和當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮”硎荆?，則牛頓第二定律得到驗(yàn)證。
（3）利用本裝置測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取８鶕?jù)放在B上面的小物塊的總質(zhì)量和對應(yīng)加速度大小a的多組數(shù)據(jù)，以為橫坐標(biāo)，a為縱坐標(biāo)作出圖像。若圖線的斜率為，則當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮】杀硎緸開_________（用表示）。
【答案】 0.810
【詳解】（1）[1]根據(jù)題意可知，交流電源的頻率為，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個計(jì)時(shí)點(diǎn)未畫出，則相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為，由逐差法有
解得
（2）[2]根據(jù)牛頓第二定律，對A、B組成的系統(tǒng)有
解得
（3）[3]由（2）的結(jié)果變形可得
則有，解得
2．（2023·安徽合肥·模擬預(yù)測）小王用如圖所示的裝置探究物塊的加速度與力的關(guān)系。小王將光電門固定在水平軌道上的B點(diǎn)，用不同質(zhì)量的重物通過細(xì)線拉同一物塊，每次都將物塊從同一位置A由靜止釋放。重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于物塊（含遮光條）的質(zhì)量。
（1）若將重物所受的重力視為與物塊所受的合力大小相等，則______（填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力。
（2）若物塊釋放后，遮光條（寬度為d）通過光電門的時(shí)間為t，則物塊通過光電門時(shí)的速度大小為______。
（3）若測得A、B間的距離為s，則物塊的加速度大小為______。
【答案】 需要
【詳解】（1）[1]若將重物所受的重力視為與物塊所受的合力大小相等，即認(rèn)為重物所受的重力所受重力與細(xì)線拉力大小相等，可知，實(shí)驗(yàn)中需要使得細(xì)線拉力為物塊所受外力的合力，則實(shí)驗(yàn)中必需要平衡摩擦力。
（2）[2]根據(jù)光電門測速原理，可知物塊通過光電門時(shí)的速度大小為
（3）[3]根據(jù)
結(jié)合上述解得
3．（2023·廣東·模擬預(yù)測）為了探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，某物理興趣小組設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置。將表面粗糙、一端裝有定滑輪的長木板固定在水平實(shí)驗(yàn)臺上，木板左端固定有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，滑塊右側(cè)固定一個輕質(zhì)小滑輪。鉤碼和拉力傳感器通過繞在滑輪上的輕細(xì)繩相連，細(xì)繩與長木板平行。先接通電源，計(jì)時(shí)器開始打點(diǎn)，再靜止釋放滑塊，滑塊在鉤碼的作用下開始在長木板上運(yùn)動（忽略滑輪與細(xì)繩間的摩擦，重力加速度g?。?。
（1）某次實(shí)驗(yàn)時(shí)，小組成員將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到頻率為50Hz的交流電源上，實(shí)驗(yàn)中，拉力傳感器顯示的示數(shù)為5.7N，得到一條紙帶，打出的部分計(jì)數(shù)點(diǎn)如圖乙所示（每相鄰兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個點(diǎn)，圖中未畫出），其中，，，，，，則滑塊的加速度a＝______，此次實(shí)驗(yàn)中懸掛鉤碼的質(zhì)量m＝______kg。（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）
（2）小組成員在實(shí)驗(yàn)中保持滑塊質(zhì)量M不變，通過增減懸掛鉤碼的數(shù)目進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，通過分析紙帶求出相應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)滑塊的加速度，得到多組拉力傳感器示數(shù)F和滑塊加速度a的數(shù)據(jù)，作出如圖丙所示的a－F圖像。由圖像可求得滑塊的質(zhì)量M＝______kg，滑塊與長木板間的動摩擦因數(shù)______。（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）
【答案】 0.80 0.68 0.29 0.14
【詳解】（1）[1][2]由題意可知，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T＝0.1s，根據(jù)逐差法可得
鉤碼的加速度大小為滑塊加速度的2倍，對鉤碼進(jìn)行受力分析，由牛頓第二定律有
解得m＝0.68kg
（2）[3][4]對滑塊進(jìn)行受力分析，由牛頓第二定律有，解得
結(jié)合題圖丙可知，，解得，，
【能力提高練】
4．（2023·重慶·模擬預(yù)測）某探究小組利用如圖甲所示的裝置來測量物體質(zhì)量。A為裝有擋光片的鉤碼，總質(zhì)量為，擋光片的寬度為b，輕繩一端與A相連，另一端跨過光滑輕質(zhì)定滑輪與待測物體B（質(zhì)量小于）相連，不計(jì)繩重、摩擦及空氣阻力，重力加速度為g。實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①用力拉住B，保持A、B靜止，測出此時(shí)擋光片上端到光電門的距離h；
②自由釋放B，A下降過程中經(jīng)過光電門，測出擋光片的擋光時(shí)間t；
③改變擋光片上端到光電門的距離，重復(fù)步驟①②，以為縱坐標(biāo)，h為橫坐標(biāo)，畫出圖像。
根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)過程，回答下列問題：
（1）用螺旋測微器測得擋光片的寬度如圖乙所示，則擋光片的寬度b=___________mm。
（2）將擋光片經(jīng)過光電門的平均速度視為鉤碼A下降h時(shí)的瞬時(shí)速度。某次測量中，測得h=0.520m，t=2.1ms，則此次測量擋光片經(jīng)過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度大小為___________m/s，物體A的加速度大小為___________。（結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）
（3）如圖丙所示，圖像是一條直線，若圖線斜率為k，則物體B的質(zhì)量為___________。（用題目所給物理量的符號表示）
【答案】 3.200 1.52 2.23/2.21/2.22
【詳解】（1）[1]螺旋測微器讀數(shù)為b=3mm＋20.0×0.01mm=3.200mm。
（2）[2] [3]擋光片經(jīng)過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度大小為
根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式，解得
（3）[4]由A、B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，可知，整理得
圖線斜率，解得
5．（2023·湖北襄陽·襄陽四中?？寄M預(yù)測）學(xué)習(xí)了力學(xué)知識后，小王同學(xué)組裝了圖甲所示的裝置，想利用它來測量一些物理量。他做了如下的實(shí)驗(yàn)操作：

Ⅰ．將礦泉水瓶P和物塊Q，分別與跨過滑輪的輕繩連接，滑輪通過豎直彈簧測力計(jì)懸掛，已知滑輪的質(zhì)量為M；
Ⅱ．將紙帶上端粘在Q的下面，下端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（圖中未畫出），往P中裝適量水，接通電源，釋放P后，P向下運(yùn)動，讀出測力計(jì)的示數(shù)F，打出點(diǎn)跡清晰的紙帶如圖乙所示；

Ⅲ．逐漸往P中加適量水，重復(fù)實(shí)驗(yàn)（P始終向下運(yùn)動，Q始終未跟滑輪相碰），獲得多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
（1）在圖乙所示的紙帶上，相鄰兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個點(diǎn)未畫出，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的頻率為50Hz，則Q的加速度大小為___________。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，作出Q的加速度a隨測力計(jì)示數(shù)F變化的圖像如圖丙所示，若圖線的斜率為k，圖線在F軸上的截距為b，不計(jì)輕繩與滑輪間的摩擦，則Q的質(zhì)量為____________________，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹開______________。（以上兩空均用字母k、b、M表示）

【答案】 1.0
【詳解】（1）[1]根據(jù)題意可知相鄰兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T＝0.1s，而勻變速直線運(yùn)動在連續(xù)相等時(shí)間間隔內(nèi)的位移差相等，則根據(jù)逐差相等公式
取位移和位移，此為連續(xù)時(shí)間內(nèi)通過的位移，則可得Q的加速度大小為
（2）[2][3]根據(jù)牛頓第二定律，對Q有T－mg＝ma
對滑輪，由平衡條件F＝2T＋Mg
整理得，所以，
解得Q的質(zhì)量為，重力加速度為
6．（2023·浙江·模擬預(yù)測）為了探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。
(1)小亮利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)方案，探究小車質(zhì)量一定時(shí)加速度與合外力之間的關(guān)系，圖中上下兩層水平軌道，細(xì)線跨過滑輪并掛上砝碼盤，將砝碼和砝碼盤的總重作為小車所受合外力，兩小車尾部細(xì)線連到控制裝置上，實(shí)驗(yàn)時(shí)通過控制裝置使兩小車同時(shí)開始運(yùn)動，并同時(shí)停止。
①實(shí)驗(yàn)前，下列操作必要的是________．
A．選用質(zhì)量不同的兩輛小車
B．調(diào)節(jié)定滑輪的高度，使細(xì)線與軌道平行
C．使砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量
D．將軌道右端適當(dāng)墊高，使小車在沒有細(xì)線牽引時(shí)能在軌道上勻速運(yùn)動，以平衡摩擦力
②他測量了兩小車的位移為x1、x2，則=________．
(2)小明用如圖乙所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
①打出的一條紙帶如圖丙所示，計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s．他從比較清晰的A點(diǎn)起，每五個點(diǎn)取一個計(jì)數(shù)點(diǎn)，測量出各點(diǎn)到A點(diǎn)的距離標(biāo)在紙帶上各點(diǎn)的下方，則小車運(yùn)動的加速度為________m/s2.
②實(shí)驗(yàn)前由于疏忽，小明遺漏了平衡摩擦力這一步驟，他測量得到的a-F圖象可能是丁圖中的圖線__________(選填“1”“2”或“3”)．
③調(diào)整正確后，他作出的a-F圖象末端明顯偏離直線．如果已知小車質(zhì)量為M，某次所掛鉤碼質(zhì)量為m，則戊圖中坐標(biāo)a1=________，a2=________．
【答案】 BCD 0.4 3
【詳解】（1）①[1]本實(shí)驗(yàn)需要用砝碼盤和砝碼的重力代替小車所受的合外力，所以需要平衡摩擦力，即將軌道右端適當(dāng)墊高，使小車在沒有細(xì)線牽引時(shí)能在軌道上勻速運(yùn)動，且應(yīng)該滿足砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，細(xì)線的拉力為小車的合力，所以細(xì)線與木板平行，則應(yīng)調(diào)節(jié)定滑輪的高度使細(xì)線與木板平行，對小車質(zhì)量是否相同沒有要求。
故選BCD。
②[2]在初速度為零的勻變速直線運(yùn)動中有，因運(yùn)動時(shí)間相等，則位移與加速度成正比．小車1、2的加速度之比為
（2）①[3]每五個點(diǎn)取一個計(jì)數(shù)點(diǎn)，所以相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.1s，根據(jù)紙帶可知，△x=0.02-0.008-0.008=0.004m
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的推論公式△x=aT2，得a=＝0.40m/s2
②[4]遺漏了平衡摩擦力這一步驟，就會出現(xiàn)當(dāng)有拉力時(shí)，物體不動的情況，即F≠0時(shí)，a=0,故圖線為3。
③[5][6]沒有偏離直線時(shí)，可以用砝碼盤和砝碼的總重力代替小車受到的合力，根據(jù)牛頓第二定律得
偏離直線后，把砝碼以及小車看成一個整體，根據(jù)牛頓第二定律求出
【高考通關(guān)練】
1．（2022·遼寧·高考真題）某同學(xué)利用如圖所示的裝置測量重力加速度，其中光柵板上交替排列著等寬度的遮光帶和透光帶（寬度用d表示）。實(shí)驗(yàn)時(shí)將光柵板置于光電傳感器上方某高度，令其自由下落穿過光電傳感器。光電傳感器所連接的計(jì)算機(jī)可連續(xù)記錄遮光帶、透光帶通過光電傳感器的時(shí)間間隔。
（1）除圖中所用的實(shí)驗(yàn)器材外，該實(shí)驗(yàn)還需要___________（填“天平”或“刻度尺”）；
（2）該同學(xué)測得遮光帶（透光帶）的寬度為，記錄時(shí)間間隔的數(shù)據(jù)如表所示，
編號 1遮光帶 2遮光帶 3遮光帶 …
73.04 38.67 30.00 …
根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可得編號為3的遮光帶通過光電傳感器的平均速度大小為___________（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）；
（3）某相鄰遮光帶和透光帶先后通過光電傳感器的時(shí)間間隔為，則重力加速度___________（用d、表示）；
（4）該同學(xué)發(fā)現(xiàn)所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果小于當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋垖懗鲆粭l可能的原因：___________ 。
【答案】 刻度尺 1.5 光柵板受到空氣阻力的作用
【詳解】（1）[1]該實(shí)驗(yàn)測量重力加速度，不需要天平測質(zhì)量；需要用刻度尺測量遮光帶（透光帶）的寬度，故需要刻度尺；
（2）[2]根據(jù)平均速度的計(jì)算公式可知
（3）[3]根據(jù)勻變速直線運(yùn)動平均速度等于中間時(shí)刻的速度，有，，，
可得
（4）[4]光柵板的長度明顯，下落過程中受到空氣阻力的影響，所以豎直向下的加速度小于重力加速度。
2．（2022·浙江·統(tǒng)考高考真題）（1）①“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，長木板水平放置，細(xì)繩與長木板平行。圖2是打出紙帶的一部分，以計(jì)數(shù)點(diǎn)O為位移測量起點(diǎn)和計(jì)時(shí)起點(diǎn)，則打計(jì)數(shù)點(diǎn)B時(shí)小車位移大小為______cm。由圖3中小車運(yùn)動的數(shù)據(jù)點(diǎn)，求得加速度為______m/s2（保留兩位有效數(shù)字）。
②利用圖1裝置做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，需調(diào)整的是______。
A．換成質(zhì)量更小的小車 B．調(diào)整長木板的傾斜程度
C．把鉤碼更換成砝碼盤和砝碼 D．改變連接小車的細(xì)繩與長木板的夾角
（2）“探究求合力的方法”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖4所示，在該實(shí)驗(yàn)中，
①下列說法正確的是______；
A．拉著細(xì)繩套的兩只彈簧秤，穩(wěn)定后讀數(shù)應(yīng)相同
B．在已記錄結(jié)點(diǎn)位置的情況下，確定一個拉力的方向需要再選擇相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)
C．測量時(shí)彈簧秤外殼與木板之間不能存在摩擦
D．測量時(shí)，橡皮條、細(xì)繩和彈簧秤應(yīng)貼近并平行于木板
②若只有一只彈簧秤，為了完成該實(shí)驗(yàn)至少需要______（選填“2”、“3”或“4”）次把橡皮條結(jié)點(diǎn)拉到O點(diǎn)。
【答案】 6.15~6.25 1.7 ~2.1 BC/CB D 3
【詳解】（1）[1]依題意，打計(jì)數(shù)點(diǎn)B時(shí)小車位移大小為6.20cm，考慮到偶然誤差，6.15cm~6.25cm也可；
[2] 由圖3中小車運(yùn)動的數(shù)據(jù)點(diǎn)，有
考慮到偶然誤差，1.7m/s2~2.1 m/s2也可；
[3] A．利用圖1裝置“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要滿足小車質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量，所以不需要換質(zhì)量更小的車，故A錯誤；
B．利用圖1裝置“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要利用小車斜向下的分力以平衡其摩擦阻力，所以需要將長木板安打點(diǎn)計(jì)時(shí)器一端較滑輪一端適當(dāng)?shù)母咭恍蔅正確；
C．以系統(tǒng)為研究對象，依題意“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)時(shí)有
考慮到實(shí)際情況，即，有
則可知
而利用圖1裝置“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)要保證所懸掛質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量，即；可知目前實(shí)驗(yàn)條件不滿足，所以利用當(dāng)前裝置在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”時(shí)，需將鉤碼更換成砝碼盤和砝碼，以滿足小車質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于所懸掛物體的質(zhì)量，故C正確；
D．實(shí)驗(yàn)過程中，需將連接砝碼盤和小車的細(xì)繩應(yīng)跟長木板始終保持平行，與之前的相同，故D錯誤。
故選BC。
（2）[4] A．在不超出彈簧測力計(jì)的量程和橡皮條形變限度的條件下，使拉力適當(dāng)大些，不必使兩只測力計(jì)的示數(shù)相同，故A錯誤；
B．在已記錄結(jié)點(diǎn)位置的情況下，確定一個拉力的方向需要再選擇相距較遠(yuǎn)的一個點(diǎn)就可以了，故B錯誤；
C．實(shí)驗(yàn)中拉彈簧秤時(shí)，只需讓彈簧與外殼間沒有摩擦，此時(shí)彈簧測力計(jì)的示數(shù)即為彈簧對細(xì)繩的拉力相等，與彈簧秤外殼與木板之間是否存在摩擦無關(guān)，故C錯誤；
D．為了減小實(shí)驗(yàn)中摩擦對測量結(jié)果的影響，拉橡皮條時(shí)，橡皮條、細(xì)繩和彈簧秤應(yīng)貼近并平行于木板，故D正確。
故選D。
[5] 若只有一只彈簧秤，為了完成該實(shí)驗(yàn)，用手拉住一條細(xì)繩，用彈簧稱拉住另一條細(xì)繩，互成角度的拉橡皮條，使其結(jié)點(diǎn)達(dá)到某一點(diǎn)O，記下位置O和彈簧稱示數(shù)F1和兩個拉力的方向；交換彈簧稱和手所拉細(xì)繩的位置，再次將結(jié)點(diǎn)拉至O點(diǎn)，使兩力的方向與原來兩力方向相同，并記下此時(shí)彈簧稱的示數(shù)F2；只有一個彈簧稱將結(jié)點(diǎn)拉至O點(diǎn)，并記下此時(shí)彈簧稱的示數(shù)F的大小及方向；所以若只有一只彈簧秤，為了完成該實(shí)驗(yàn)至少需要3次把橡皮條結(jié)點(diǎn)拉到O。
3．（2022·山東·統(tǒng)考高考真題）在天宮課堂中、我國航天員演示了利用牛頓第二定律測量物體質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)。受此啟發(fā)。某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌、力傳感器、無線加速度傳感器、輕彈簧和待測物體等器材設(shè)計(jì)了測量物體質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)，如圖甲所示。主要步驟如下：
①將力傳感器固定在氣墊導(dǎo)軌左端支架上，加速度傳感器固定在滑塊上；
②接通氣源。放上滑塊。調(diào)平氣墊導(dǎo)軌；
③將彈簧左端連接力傳感器，右端連接滑塊。彈簧處于原長時(shí)滑塊左端位于O點(diǎn)。A點(diǎn)到O點(diǎn)的距離為5.00cm，拉動滑塊使其左端處于A點(diǎn)，由靜止釋放并開始計(jì)時(shí)；
④計(jì)算機(jī)采集獲取數(shù)據(jù)，得到滑塊所受彈力F、加速度a隨時(shí)間t變化的圖像，部分圖像如圖乙所示。
回答以下問題（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）：
（1）彈簧的勁度系數(shù)為_____N/m。
（2）該同學(xué)從圖乙中提取某些時(shí)刻F與a的數(shù)據(jù)，畫出a—F圖像如圖丙中I所示，由此可得滑塊與加速度傳感器的總質(zhì)量為________kg。
（3）該同學(xué)在滑塊上增加待測物體，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟，在圖丙中畫出新的a—F圖像Ⅱ，則待測物體的質(zhì)量為________kg。
【答案】 12 0.20 0.13
【詳解】（1）[1]由題知，彈簧處于原長時(shí)滑塊左端位于O點(diǎn)，A點(diǎn)到O點(diǎn)的距離為5.00cm。拉動滑塊使其左端處于A點(diǎn)，由靜止釋放并開始計(jì)時(shí)。結(jié)合圖乙的F—t圖有Δx = 5.00cm，F(xiàn) = 0.610N
根據(jù)胡克定律，計(jì)算出k ≈ 12N/m
（2）[2]根據(jù)牛頓第二定律有F = ma，則a—F圖像的斜率為滑塊與加速度傳感器的總質(zhì)量的倒數(shù)，根據(jù)圖丙中I，則有，則滑塊與加速度傳感器的總質(zhì)量為m = 0.20kg
（3）[3]滑塊上增加待測物體，同理，根據(jù)圖丙中II，則有
則滑塊、待測物體與加速度傳感器的總質(zhì)量為m′ ≈0.33kg
則待測物體的質(zhì)量為Δm = m′ - m = 0.13kg
4．（2021·福建·統(tǒng)考高考真題）某實(shí)驗(yàn)小組利用圖（a）所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究空氣阻力與速度的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)過程如下：
（1）首先將未安裝薄板的小車置于帶有定滑輪的木板上，然后將紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與小車相連。
（2）用墊塊將木板一端墊高，調(diào)整墊塊位置，平衡小車所受摩擦力及其他阻力。若某次調(diào)整過程中打出的紙帶如圖（b）所示（紙帶上的點(diǎn)由左至右依次打出），則墊塊應(yīng)該___________（填“往左移”“往右移”或“固定不動”）。
（3）在細(xì)繩一端掛上鉤碼，另一端通過定滑輪系在小車前端。
（4）把小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，接通電源，將小車由靜止釋放。小車拖動紙帶下滑，打出的紙帶一部分如圖（c）所示。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率為，紙帶上標(biāo)出的每兩個相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個打出的點(diǎn)未畫出。打出F點(diǎn)時(shí)小車的速度大小為___________（結(jié)果保留2位小數(shù)）。
（5）保持小車和鉤碼的質(zhì)量不變，在小車上安裝一薄板。實(shí)驗(yàn)近似得到的某時(shí)刻起小車v-t圖像如圖（d）所示，由圖像可知小車加速度大小___________（填“逐漸變大”“逐漸變小”或“保持不變”）。據(jù)此可以得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是___________。
【答案】 往右移 0.15 逐漸變小 空氣阻力隨速度增大而增大
【詳解】（2）[1]由題圖（b）可知從左往右點(diǎn)間距逐漸增大，說明小車做加速運(yùn)動，即平衡摩擦力過度，應(yīng)減小木板的傾角，即將墊塊往右移。
（4）[2]打F點(diǎn)時(shí)小車的速度大小等于打E、G兩點(diǎn)之間小車的平均速度大小，即
（5）[3]v-t圖像的斜率表示加速度，所以由圖像可知小車加速度大小逐漸變小。
[4]小車加速度隨速度的增大而變小，根據(jù)牛頓第二定律可知小車和鉤碼組成的系統(tǒng)所受合外力F隨速度的增大而變小。裝上薄板后，設(shè)小車所受空氣阻力大小為f，則
而鉤碼重力mg不變，故由此得到的結(jié)論是空氣阻力隨速度增大而增大。
5．（2021·北京·高考真題）物理實(shí)驗(yàn)一般都涉及實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)分析等。例如：
（1）實(shí)驗(yàn)儀器。用游標(biāo)卡尺測某金屬管的內(nèi)徑，示數(shù)如圖1所示。則該金屬管的內(nèi)徑為_______mm。
（2）數(shù)據(jù)分析。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在隨物體做勻變速直線運(yùn)動的紙帶上打點(diǎn)，其中一部分如圖2所示，B、C、D為紙帶上標(biāo)出的連續(xù)3個計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個計(jì)時(shí)點(diǎn)沒有標(biāo)出。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在頻率為50Hz的交流電源上。則打C點(diǎn)時(shí)，紙帶運(yùn)動的速度v = ________m/s（結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后兩位）。
（3）實(shí)驗(yàn)原理。圖3為“探究加速度與力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。認(rèn)為桶和砂所受的重力等于使小車做勻加速直線運(yùn)動的合力。實(shí)驗(yàn)中平衡了摩擦力后，要求桶和砂的總質(zhì)量m比小車質(zhì)量M小得多。請分析說明這個要求的理由。( )
【答案】 31.4 0.44 見解析
【詳解】（1）[1]根據(jù)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)規(guī)則有
（2）[2]每隔4個點(diǎn)取一個點(diǎn)作為計(jì)數(shù)點(diǎn)，故兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間有5個間隔；故兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔為
勻變速直線運(yùn)動中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度，則有
（3）[3]設(shè)繩的拉力為T，小車運(yùn)動的加速度為a。對桶和砂，有
對小車，有，得
小車受到細(xì)繩的拉力T等于小車受到的合力F，即
可見，只有桶和砂的總質(zhì)量m比小車質(zhì)量M小得多時(shí)，才能認(rèn)為桶和砂所受的重力mg等于使小車做勻加速直線運(yùn)動的合力F。
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實(shí)驗(yàn)4：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系
題型 選擇題 命題趨勢和備考策略
高考考點(diǎn) 1.探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)教材原型； 2.探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新設(shè)計(jì)； 【命題規(guī)律】 近3年新高考卷對于本實(shí)驗(yàn)考查共計(jì)7次，主要考查： 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)教材原型； 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新設(shè)計(jì)； 【備考策略】 熟練理解并掌握牛頓第二定律，加深對加速度與力合質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)的進(jìn)一步理解；復(fù)習(xí)時(shí)，要掌握本實(shí)驗(yàn)的基本實(shí)驗(yàn)要求，實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理、注意事項(xiàng)和誤差分析的方法，努力提高科學(xué)探索創(chuàng)新能力，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)方法，培養(yǎng)較好的科學(xué)探究素養(yǎng)。 【命題預(yù)測】 2021----2023年全國各地高考題中出現(xiàn)探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)的次數(shù)比較少，已出現(xiàn)過的省份，2024年再次出現(xiàn)的概率不大，未出現(xiàn)過的省份還需要引起重視，不能掉以輕心。
新高考 2023 浙江春招16題、全國甲卷23題
2022 北京卷16題、江蘇卷11題、全國乙卷22題
2021 湖北卷12題、天津卷9題
【導(dǎo)航窗口】
知識梳理
一、基本實(shí)驗(yàn)要求 2
二、規(guī)律方法總結(jié) 2
考點(diǎn)突破
考點(diǎn)一　教材原型實(shí)驗(yàn) 3
考點(diǎn)二　實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新 6
考點(diǎn)過關(guān)
【素質(zhì)基礎(chǔ)練】 11
【能力提高練】 14
【高考通關(guān)練】 19
一、基本實(shí)驗(yàn)要求
1.實(shí)驗(yàn)原理
(1)保持質(zhì)量不變，探究加速度跟 的關(guān)系.
(2)保持合外力不變，探究加速度與 的關(guān)系.
(3)作出a－F圖象和a－圖象，確定其關(guān)系.
2.實(shí)驗(yàn)器材
小車、砝碼、小盤、細(xì)繩、一端附有定滑輪的長木板、墊木、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、 、導(dǎo)線兩根、紙帶、天平、米尺.
3.實(shí)驗(yàn)步驟
(1)測量：用天平測量小盤和砝碼的質(zhì)量m′和小車的質(zhì)量m.
(2)安裝：按照如圖所示裝置把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，只是不把懸掛小盤的細(xì)繩系在小車上(即不給小車 ).
(3)平衡摩擦力：在長木板的不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木塊，使小車能勻速下滑.
(4)操作：①小盤通過細(xì)繩繞過定滑輪系于小車上，先 后 ，斷開電源，取下紙帶編號碼.
②保持小車的質(zhì)量m不變，改變小盤和砝碼的質(zhì)量m′，重復(fù)步驟①.
③在每條紙帶上選取一段比較理想的部分，測加速度a.
④描點(diǎn)作圖，作a－F的圖象.
⑤保持小盤和砝碼的質(zhì)量m′不變，改變小車質(zhì)量m，重復(fù)步驟①和③，作a－圖象.
二、 規(guī)律方法總結(jié)
1.注意事項(xiàng)
(1)平衡摩擦力：適當(dāng)墊高木板的右端，使小車的重力沿斜面方向的分力正好平衡 .在平衡摩擦力時(shí)，不要把懸掛小盤的細(xì)繩系在小車上，讓小車?yán)┻^打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶勻速運(yùn)動.
(2)不重復(fù)平衡摩擦力.
(3)實(shí)驗(yàn)條件： .
(4)一先一后一按：改變拉力和小車質(zhì)量后，每次開始時(shí)小車應(yīng)盡量靠近 ，并應(yīng)先接通電源，后釋放小車，且應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前按住小車.
2.誤差分析
(1)因?qū)嶒?yàn)原理不完善引起的誤差：本實(shí)驗(yàn)用小盤和砝碼的總重力m′g代替小車的拉力，而實(shí)際上小車所受的拉力要小于小盤和砝碼的總重力.
(2)摩擦力平衡不準(zhǔn)確、質(zhì)量測量不準(zhǔn)確、計(jì)數(shù)點(diǎn)間距測量不準(zhǔn)確、紙帶和細(xì)繩不嚴(yán)格與木板平行都會引起誤差.
3.數(shù)據(jù)處理
(1)利用Δx＝aT2及逐差法求a.
(2)以a為縱坐標(biāo)，F(xiàn)為橫坐標(biāo)，根據(jù)各組數(shù)據(jù)描點(diǎn)，如果這些點(diǎn)在一條過原點(diǎn)的直線上，說明a與F成正比.
(3)以a為縱坐標(biāo)，為橫坐標(biāo)，描點(diǎn)、連線，如果該線為過原點(diǎn)的直線，就能判定a與m成反比.
考點(diǎn)一　教材原型實(shí)驗(yàn)
【典例1】（2023·上?！そy(tǒng)考高考真題）如圖所示，是某小組同學(xué)“用DIS研究加速度與力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)過程中可近似認(rèn)為鉤碼受到的總重力等于小車所受的拉力。先測出鉤碼所受的重力為G，之后改變繩端的鉤碼個數(shù)，小車每次從同一位置釋放，測出擋光片通過光電門的時(shí)間。

（1）實(shí)驗(yàn)中_______________測出小車質(zhì)量。
A． 必須 B．不必
（2）為完成實(shí)驗(yàn)還需要測量①_______________；②_______________。
（3）實(shí)際小車受到的拉力小于鉤碼的總重力，原因是_______________。
（4）若導(dǎo)軌保持水平，滑輪偏低導(dǎo)致細(xì)線與軌道不平行，則細(xì)線平行時(shí)加速度，與不平行是加速度相比，_______________。（選填“大于”、“小于”或“等于”）
1.利用圖象處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是實(shí)驗(yàn)中最常用的方法，解決本題的基本對策是寫出圖象對應(yīng)的函數(shù)，困難便迎刃而解.
2.畫a－n圖象時(shí)，所畫直線要符合以下要求：讓盡可能多的點(diǎn)落在直線上；不能落在直線上的點(diǎn)要均勻分布于直線的兩側(cè)；一定要利用直尺畫線.
【變式1】（2023·湖南邵陽·統(tǒng)考模擬預(yù)測）某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，如圖所示為本次實(shí)驗(yàn)裝置簡圖。

（1）當(dāng)探究a與m的關(guān)系時(shí)，先保證F不變，再測出不同m下的a，然后依圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，這里用到的主要科學(xué)研究方法是 ；
（2）如果該同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作正確，數(shù)據(jù)處理合理，且實(shí)驗(yàn)誤差較小，請描述圖像的主要特征 。
【變式2】（2023·黑龍江哈爾濱·哈師大附中?？既＃┠惩瑢W(xué)設(shè)計(jì)了如下方案研究質(zhì)量一定時(shí)加速度與合外力的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。

（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要進(jìn)行的操作是 。
A．平衡摩擦力時(shí)應(yīng)不掛砂桶
B．用天平測出砂和砂桶的質(zhì)量
C．小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、先接通電源，再釋放小車
D．為減小誤差，實(shí)驗(yàn)中一定要保證砂和砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車（含滑輪）的質(zhì)量
（2）保持小車（含滑輪）的質(zhì)量不變，改變砂桶中砂的質(zhì)量、記錄多組傳感器的讀數(shù)和對應(yīng)紙帶的加速度的數(shù)值，繪制出如圖乙所示的圖像，實(shí)驗(yàn)小組仔細(xì)分析圖像，得出了實(shí)驗(yàn)所用小車（含滑輪）的質(zhì)重為 。

（3）該同學(xué)根據(jù)測量數(shù)據(jù)做出如圖乙所示的圖線沒經(jīng)過原點(diǎn)，該同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)存在的問題是
考點(diǎn)二　實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新
以本實(shí)驗(yàn)為背景，通過改變實(shí)驗(yàn)條件，實(shí)驗(yàn)儀器，或巧用物理規(guī)律進(jìn)行新的探究活動來設(shè)置題目，不脫離教材而又不拘泥于教材，體現(xiàn)開放性、探究性、創(chuàng)新性等特點(diǎn)。
實(shí)驗(yàn)器材的改進(jìn)
（1）利用氣墊導(dǎo)軌、光電門測量加速度
由求出滑塊通過光電門G1、G 的速度v1、v ，由求出加速度.
（2）通過位移之比測量加速度之比
①原理：如果測出兩個初速度為0的勻加速直線運(yùn)動在相同時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移工1a1x 、Tz,則位移之比等于加速度之比，即
②保持兩小車質(zhì)量相同，分別懸掛不同的槽碼，拾起黑板擦，兩小車同時(shí)開始運(yùn)動；按下黑板擦，兩小車同時(shí)停下來，分別測出兩小車移動的位移x1和x2，則
③在懸掛槽碼相同的情況下，通過增減小車中的重物，使兩小車質(zhì)量不同，用同樣的方法測出兩小車移動的位移、則
④由此研究a與F、a與M 的關(guān)系
數(shù)據(jù)處理方法的改進(jìn)
利用傳感器，借助于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來處理數(shù)據(jù)，得到加速度，或直接得到加速度與可以以在力信感外力、加速度與質(zhì)量之間的關(guān)系。
3.運(yùn)用牛頓運(yùn)動定律進(jìn)行新的探究實(shí)驗(yàn)
在本實(shí)驗(yàn)的背景下，結(jié)合牛頓第二定律，測量兩接觸面的動摩擦因數(shù)、物體的質(zhì)量等。
【典例2】（2021·湖南·高考真題）某實(shí)驗(yàn)小組利用圖（a）所示裝置探究加速度與物體所受合外力的關(guān)系。主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：
（1）用游標(biāo)卡尺測量墊塊厚度，示數(shù)如圖（b）所示， ；
（2）接通氣泵，將滑塊輕放在氣墊導(dǎo)軌上，調(diào)節(jié)導(dǎo)軌至水平；
（3）在右支點(diǎn)下放一墊塊，改變氣墊導(dǎo)軌的傾斜角度；
（4）在氣墊導(dǎo)軌合適位置釋放滑塊，記錄墊塊個數(shù)和滑塊對應(yīng)的加速度；
（5）在右支點(diǎn)下增加墊塊個數(shù)（墊塊完全相同），重復(fù)步驟（4），記錄數(shù)據(jù)如下表：
1 2 3 4 5 6
0.087 0.180 0.260 0.425 0.519
根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖（c）上描點(diǎn)，繪制圖線 。
如果表中缺少的第4組數(shù)據(jù)是正確的，其應(yīng)該是 （保留三位有效數(shù)字）。
【變式1】（2023·云南玉溪·云南省玉溪第三中學(xué)?？寄M預(yù)測）驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。

（1）A組同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中，保持小車的質(zhì)量不變，僅改變砝碼盤中砝碼的質(zhì)量，得到多組加速度大小和對應(yīng)力傳感器的示數(shù)，作出圖像如圖乙所示，圖像未過原點(diǎn)的原因是 。
（2）組同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中，正確平衡摩擦力后，保持砝碼盤中的砝碼質(zhì)量不變，僅改變小車的質(zhì)量，測得多組加速度大小和對應(yīng)的小車的質(zhì)量，作出圖像如圖丙所示，圖像的縱截距為，則砝碼盤和動滑輪的總質(zhì)量為 （用字母表示，滑輪均光滑，細(xì)繩質(zhì)量不計(jì)）。
【變式2】（2023·安徽安慶·安慶一中校考三模）某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示的裝置來探究物體的加速度與質(zhì)量和力的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①測出滑塊的質(zhì)量（包括遮光條及配重片），所掛鉤碼質(zhì)量m，遮光片寬度；掛上鉤碼后，調(diào)節(jié)長木板的傾角，輕推滑塊后，使滑塊能沿長木板向下做勻速運(yùn)動。
②取下輕繩和鉤碼，保持（1）中調(diào)節(jié)好的長木板傾角不變，讓滑塊從長木板頂端靜止下滑，由數(shù)字計(jì)時(shí)器（圖中末畫出）可讀出遮光條通過光電門1、2的時(shí)間分別為，通過兩光電門之間的時(shí)間；
③更換器材后，使滑塊勻速下滑，再去掉鉤碼，使滑塊加速下滑，測得數(shù)據(jù)；重復(fù)試驗(yàn)，測得多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
（1）在探究加速度與力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，若以縱坐標(biāo)為加速度，橫坐標(biāo)應(yīng)為( )
A． B． C． D．
（2）某次掛上鉤碼后，調(diào)節(jié)長木板傾角為時(shí)，滑塊可以勻速下滑，則滑塊與長木板間動摩擦因數(shù)為( )
A． B． C． D．
（3）要完成全部探究任務(wù)，步驟③中更換器材時(shí)，必要且正確的操作有( )
A．保持滑塊及配重片質(zhì)量不變，逐次增加鉤碼質(zhì)量，必須重新調(diào)節(jié)長木板傾角；
B．保持滑塊及配重片質(zhì)量不變，逐次增加鉤碼質(zhì)量，不需要重新調(diào)節(jié)長木板傾角；
C．保持鉤碼質(zhì)量不變，逐次增加滑塊上配重片質(zhì)量，必須重新調(diào)節(jié)長木板傾角；
D．保持鉤碼質(zhì)量不變，逐次增加滑塊上配重片質(zhì)量，不需要重新調(diào)節(jié)長木板傾角；
考點(diǎn)過關(guān)
【素質(zhì)基礎(chǔ)練】
1．（2023·湖南·校聯(lián)考模擬預(yù)測）學(xué)校物理興趣小組用如圖甲所示的阿特伍德機(jī)驗(yàn)證牛頓第二定律，并測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。繞過定滑輪的輕繩兩端分別懸掛質(zhì)量相等的重物A（由多個相同的小物塊疊放組成）和重物B。主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①用天平分別測量一個小物塊的質(zhì)量和B的質(zhì)量m；
②將A中的小物塊取下一個放在B上，接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源后，由靜止釋放B，取下紙帶，算出加速度大小，并記下放在B上的小物塊的質(zhì)量；
③重復(fù)步驟②，獲得B上面的小物塊的總質(zhì)量和對應(yīng)加速度大小a的多組數(shù)據(jù)。

（1）某次實(shí)驗(yàn)打出的紙帶如圖乙所示，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個計(jì)時(shí)點(diǎn)未畫出，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電源的頻率為，則本次實(shí)驗(yàn)中A的加速度大小為__________（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。
（2）利用本裝置驗(yàn)證牛頓第二定律。若在誤差允許的范圍內(nèi)，滿足重物A的加速度大小__________（用、和當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮”硎荆瑒t牛頓第二定律得到驗(yàn)證。
（3）利用本裝置測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。根?jù)放在B上面的小物塊的總質(zhì)量和對應(yīng)加速度大小a的多組數(shù)據(jù)，以為橫坐標(biāo)，a為縱坐標(biāo)作出圖像。若圖線的斜率為，則當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮】杀硎緸開_________（用表示）。
2．（2023·安徽合肥·模擬預(yù)測）小王用如圖所示的裝置探究物塊的加速度與力的關(guān)系。小王將光電門固定在水平軌道上的B點(diǎn)，用不同質(zhì)量的重物通過細(xì)線拉同一物塊，每次都將物塊從同一位置A由靜止釋放。重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于物塊（含遮光條）的質(zhì)量。
（1）若將重物所受的重力視為與物塊所受的合力大小相等，則______（填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力。
（2）若物塊釋放后，遮光條（寬度為d）通過光電門的時(shí)間為t，則物塊通過光電門時(shí)的速度大小為______。
（3）若測得A、B間的距離為s，則物塊的加速度大小為______。
3．（2023·廣東·模擬預(yù)測）為了探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，某物理興趣小組設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置。將表面粗糙、一端裝有定滑輪的長木板固定在水平實(shí)驗(yàn)臺上，木板左端固定有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，滑塊右側(cè)固定一個輕質(zhì)小滑輪。鉤碼和拉力傳感器通過繞在滑輪上的輕細(xì)繩相連，細(xì)繩與長木板平行。先接通電源，計(jì)時(shí)器開始打點(diǎn)，再靜止釋放滑塊，滑塊在鉤碼的作用下開始在長木板上運(yùn)動（忽略滑輪與細(xì)繩間的摩擦，重力加速度g?。?。
（1）某次實(shí)驗(yàn)時(shí)，小組成員將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到頻率為50Hz的交流電源上，實(shí)驗(yàn)中，拉力傳感器顯示的示數(shù)為5.7N，得到一條紙帶，打出的部分計(jì)數(shù)點(diǎn)如圖乙所示（每相鄰兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個點(diǎn)，圖中未畫出），其中，，，，，，則滑塊的加速度a＝______，此次實(shí)驗(yàn)中懸掛鉤碼的質(zhì)量m＝______kg。（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）
（2）小組成員在實(shí)驗(yàn)中保持滑塊質(zhì)量M不變，通過增減懸掛鉤碼的數(shù)目進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，通過分析紙帶求出相應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)滑塊的加速度，得到多組拉力傳感器示數(shù)F和滑塊加速度a的數(shù)據(jù)，作出如圖丙所示的a－F圖像。由圖像可求得滑塊的質(zhì)量M＝______kg，滑塊與長木板間的動摩擦因數(shù)______。（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）
【能力提高練】
4．（2023·重慶·模擬預(yù)測）某探究小組利用如圖甲所示的裝置來測量物體質(zhì)量。A為裝有擋光片的鉤碼，總質(zhì)量為，擋光片的寬度為b，輕繩一端與A相連，另一端跨過光滑輕質(zhì)定滑輪與待測物體B（質(zhì)量小于）相連，不計(jì)繩重、摩擦及空氣阻力，重力加速度為g。實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①用力拉住B，保持A、B靜止，測出此時(shí)擋光片上端到光電門的距離h；
②自由釋放B，A下降過程中經(jīng)過光電門，測出擋光片的擋光時(shí)間t；
③改變擋光片上端到光電門的距離，重復(fù)步驟①②，以為縱坐標(biāo)，h為橫坐標(biāo)，畫出圖像。
根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)過程，回答下列問題：
（1）用螺旋測微器測得擋光片的寬度如圖乙所示，則擋光片的寬度b=___________mm。
（2）將擋光片經(jīng)過光電門的平均速度視為鉤碼A下降h時(shí)的瞬時(shí)速度。某次測量中，測得h=0.520m，t=2.1ms，則此次測量擋光片經(jīng)過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度大小為___________m/s，物體A的加速度大小為___________。（結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）
（3）如圖丙所示，圖像是一條直線，若圖線斜率為k，則物體B的質(zhì)量為___________。（用題目所給物理量的符號表示）
5．（2023·湖北襄陽·襄陽四中校考模擬預(yù)測）學(xué)習(xí)了力學(xué)知識后，小王同學(xué)組裝了圖甲所示的裝置，想利用它來測量一些物理量。他做了如下的實(shí)驗(yàn)操作：

Ⅰ．將礦泉水瓶P和物塊Q，分別與跨過滑輪的輕繩連接，滑輪通過豎直彈簧測力計(jì)懸掛，已知滑輪的質(zhì)量為M；
Ⅱ．將紙帶上端粘在Q的下面，下端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（圖中未畫出），往P中裝適量水，接通電源，釋放P后，P向下運(yùn)動，讀出測力計(jì)的示數(shù)F，打出點(diǎn)跡清晰的紙帶如圖乙所示；

Ⅲ．逐漸往P中加適量水，重復(fù)實(shí)驗(yàn)（P始終向下運(yùn)動，Q始終未跟滑輪相碰），獲得多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
（1）在圖乙所示的紙帶上，相鄰兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個點(diǎn)未畫出，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的頻率為50Hz，則Q的加速度大小為___________。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，作出Q的加速度a隨測力計(jì)示數(shù)F變化的圖像如圖丙所示，若圖線的斜率為k，圖線在F軸上的截距為b，不計(jì)輕繩與滑輪間的摩擦，則Q的質(zhì)量為____________________，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹開______________。（以上兩空均用字母k、b、M表示）

6．（2023·浙江·模擬預(yù)測）為了探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。
(1)小亮利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)方案，探究小車質(zhì)量一定時(shí)加速度與合外力之間的關(guān)系，圖中上下兩層水平軌道，細(xì)線跨過滑輪并掛上砝碼盤，將砝碼和砝碼盤的總重作為小車所受合外力，兩小車尾部細(xì)線連到控制裝置上，實(shí)驗(yàn)時(shí)通過控制裝置使兩小車同時(shí)開始運(yùn)動，并同時(shí)停止。
①實(shí)驗(yàn)前，下列操作必要的是________．
A．選用質(zhì)量不同的兩輛小車
B．調(diào)節(jié)定滑輪的高度，使細(xì)線與軌道平行
C．使砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量
D．將軌道右端適當(dāng)墊高，使小車在沒有細(xì)線牽引時(shí)能在軌道上勻速運(yùn)動，以平衡摩擦力
②他測量了兩小車的位移為x1、x2，則=________．
(2)小明用如圖乙所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
①打出的一條紙帶如圖丙所示，計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s．他從比較清晰的A點(diǎn)起，每五個點(diǎn)取一個計(jì)數(shù)點(diǎn)，測量出各點(diǎn)到A點(diǎn)的距離標(biāo)在紙帶上各點(diǎn)的下方，則小車運(yùn)動的加速度為________m/s2.
②實(shí)驗(yàn)前由于疏忽，小明遺漏了平衡摩擦力這一步驟，他測量得到的a-F圖象可能是丁圖中的圖線__________(選填“1”“2”或“3”)．
③調(diào)整正確后，他作出的a-F圖象末端明顯偏離直線．如果已知小車質(zhì)量為M，某次所掛鉤碼質(zhì)量為m，則戊圖中坐標(biāo)a1=________，a2=________．
【高考通關(guān)練】
1．（2022·遼寧·高考真題）某同學(xué)利用如圖所示的裝置測量重力加速度，其中光柵板上交替排列著等寬度的遮光帶和透光帶（寬度用d表示）。實(shí)驗(yàn)時(shí)將光柵板置于光電傳感器上方某高度，令其自由下落穿過光電傳感器。光電傳感器所連接的計(jì)算機(jī)可連續(xù)記錄遮光帶、透光帶通過光電傳感器的時(shí)間間隔。
（1）除圖中所用的實(shí)驗(yàn)器材外，該實(shí)驗(yàn)還需要___________（填“天平”或“刻度尺”）；
（2）該同學(xué)測得遮光帶（透光帶）的寬度為，記錄時(shí)間間隔的數(shù)據(jù)如表所示，
編號 1遮光帶 2遮光帶 3遮光帶 …
73.04 38.67 30.00 …
根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可得編號為3的遮光帶通過光電傳感器的平均速度大小為___________（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）；
（3）某相鄰遮光帶和透光帶先后通過光電傳感器的時(shí)間間隔為，則重力加速度___________（用d、表示）；
（4）該同學(xué)發(fā)現(xiàn)所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果小于當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，請寫出一條可能的原因：___________ 。
2．（2022·浙江·統(tǒng)考高考真題）（1）①“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，長木板水平放置，細(xì)繩與長木板平行。圖2是打出紙帶的一部分，以計(jì)數(shù)點(diǎn)O為位移測量起點(diǎn)和計(jì)時(shí)起點(diǎn)，則打計(jì)數(shù)點(diǎn)B時(shí)小車位移大小為______cm。由圖3中小車運(yùn)動的數(shù)據(jù)點(diǎn)，求得加速度為______m/s2（保留兩位有效數(shù)字）。
②利用圖1裝置做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，需調(diào)整的是______。
A．換成質(zhì)量更小的小車 B．調(diào)整長木板的傾斜程度
C．把鉤碼更換成砝碼盤和砝碼 D．改變連接小車的細(xì)繩與長木板的夾角
（2）“探究求合力的方法”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖4所示，在該實(shí)驗(yàn)中，
①下列說法正確的是______；
A．拉著細(xì)繩套的兩只彈簧秤，穩(wěn)定后讀數(shù)應(yīng)相同
B．在已記錄結(jié)點(diǎn)位置的情況下，確定一個拉力的方向需要再選擇相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)
C．測量時(shí)彈簧秤外殼與木板之間不能存在摩擦
D．測量時(shí)，橡皮條、細(xì)繩和彈簧秤應(yīng)貼近并平行于木板
②若只有一只彈簧秤，為了完成該實(shí)驗(yàn)至少需要______（選填“2”、“3”或“4”）次把橡皮條結(jié)點(diǎn)拉到O點(diǎn)。
3．（2022·山東·統(tǒng)考高考真題）在天宮課堂中、我國航天員演示了利用牛頓第二定律測量物體質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)。受此啟發(fā)。某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌、力傳感器、無線加速度傳感器、輕彈簧和待測物體等器材設(shè)計(jì)了測量物體質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)，如圖甲所示。主要步驟如下：
①將力傳感器固定在氣墊導(dǎo)軌左端支架上，加速度傳感器固定在滑塊上；
②接通氣源。放上滑塊。調(diào)平氣墊導(dǎo)軌；
③將彈簧左端連接力傳感器，右端連接滑塊。彈簧處于原長時(shí)滑塊左端位于O點(diǎn)。A點(diǎn)到O點(diǎn)的距離為5.00cm，拉動滑塊使其左端處于A點(diǎn)，由靜止釋放并開始計(jì)時(shí)；
④計(jì)算機(jī)采集獲取數(shù)據(jù)，得到滑塊所受彈力F、加速度a隨時(shí)間t變化的圖像，部分圖像如圖乙所示。
回答以下問題（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）：
（1）彈簧的勁度系數(shù)為_____N/m。
（2）該同學(xué)從圖乙中提取某些時(shí)刻F與a的數(shù)據(jù)，畫出a—F圖像如圖丙中I所示，由此可得滑塊與加速度傳感器的總質(zhì)量為________kg。
（3）該同學(xué)在滑塊上增加待測物體，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟，在圖丙中畫出新的a—F圖像Ⅱ，則待測物體的質(zhì)量為________kg。
4．（2021·福建·統(tǒng)考高考真題）某實(shí)驗(yàn)小組利用圖（a）所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究空氣阻力與速度的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)過程如下：
（1）首先將未安裝薄板的小車置于帶有定滑輪的木板上，然后將紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與小車相連。
（2）用墊塊將木板一端墊高，調(diào)整墊塊位置，平衡小車所受摩擦力及其他阻力。若某次調(diào)整過程中打出的紙帶如圖（b）所示（紙帶上的點(diǎn)由左至右依次打出），則墊塊應(yīng)該___________（填“往左移”“往右移”或“固定不動”）。
（3）在細(xì)繩一端掛上鉤碼，另一端通過定滑輪系在小車前端。
（4）把小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，接通電源，將小車由靜止釋放。小車拖動紙帶下滑，打出的紙帶一部分如圖（c）所示。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率為，紙帶上標(biāo)出的每兩個相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個打出的點(diǎn)未畫出。打出F點(diǎn)時(shí)小車的速度大小為___________（結(jié)果保留2位小數(shù)）。
（5）保持小車和鉤碼的質(zhì)量不變，在小車上安裝一薄板。實(shí)驗(yàn)近似得到的某時(shí)刻起小車v-t圖像如圖（d）所示，由圖像可知小車加速度大小___________（填“逐漸變大”“逐漸變小”或“保持不變”）。據(jù)此可以得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是___________。
5．（2021·北京·高考真題）物理實(shí)驗(yàn)一般都涉及實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)分析等。例如：
（1）實(shí)驗(yàn)儀器。用游標(biāo)卡尺測某金屬管的內(nèi)徑，示數(shù)如圖1所示。則該金屬管的內(nèi)徑為_______mm。
（2）數(shù)據(jù)分析。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在隨物體做勻變速直線運(yùn)動的紙帶上打點(diǎn)，其中一部分如圖2所示，B、C、D為紙帶上標(biāo)出的連續(xù)3個計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個計(jì)時(shí)點(diǎn)沒有標(biāo)出。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在頻率為50Hz的交流電源上。則打C點(diǎn)時(shí)，紙帶運(yùn)動的速度v = ________m/s（結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后兩位）。
（3）實(shí)驗(yàn)原理。圖3為“探究加速度與力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。認(rèn)為桶和砂所受的重力等于使小車做勻加速直線運(yùn)動的合力。實(shí)驗(yàn)中平衡了摩擦力后，要求桶和砂的總質(zhì)量m比小車質(zhì)量M小得多。請分析說明這個要求的理由。( )
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