實(shí)驗(yàn)4 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系（原卷版）（高考實(shí)驗(yàn)）-【實(shí)驗(yàn)攻略】2025年高考物理必考實(shí)驗(yàn)重難點(diǎn)突破

PAGE2PAGE實(shí)驗(yàn)4探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系目錄01新高考命題熱點(diǎn)02核心考點(diǎn)綜述1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?）實(shí)驗(yàn)原理3）實(shí)驗(yàn)器材4）實(shí)驗(yàn)步驟5）數(shù)據(jù)處理與分析6）注意事項(xiàng)7）實(shí)驗(yàn)拓展與應(yīng)用03典型真題精練04創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)新考法1）利用彈簧測力計(jì)測量物體的受力2）利用力傳感器改進(jìn)測量物體的受力3）利用光電門測量加速度4）利用位移傳感器測加速度5）利用加速度傳感器測加速度05分層強(qiáng)化訓(xùn)練本實(shí)驗(yàn)旨在通過控制變量法，探究物體加速度與其所受合外力及質(zhì)量之間的定量關(guān)系，驗(yàn)證牛頓第二定律。理解并掌握控制變量法的應(yīng)用，確保在探究加速度與力的關(guān)系時(shí)質(zhì)量恒定，探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)力恒定；學(xué)會使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器等實(shí)驗(yàn)器材準(zhǔn)確測量加速度；掌握數(shù)據(jù)處理方法，通過圖像直觀展示加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系；理解實(shí)驗(yàn)原理，明確實(shí)驗(yàn)中為何用小桶和砂的總重力近似代替小車?yán)?，并分析由此產(chǎn)生的誤差；注意實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性，如平衡摩擦力、確保紙帶與木板平行等，以減小實(shí)驗(yàn)誤差。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握用控制變量法研究物理規(guī)律的方法。2.學(xué)會利用圖像處理數(shù)據(jù)的方法。3.驗(yàn)證牛頓第二定律，即物體的加速度與作用力成正比，與質(zhì)量成反比。二、實(shí)驗(yàn)原理1.控制變量法：在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，需要用到控制變量法。當(dāng)研究加速度與力的關(guān)系時(shí)，要保持物體的質(zhì)量不變；當(dāng)研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，要保持力不變。例如，在研究加速度與力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，可以通過在小車上添加砝碼來改變小車的質(zhì)量，而在每次實(shí)驗(yàn)中通過改變砝碼的重力（用細(xì)線繞過滑輪懸掛砝碼）來改變對小車的拉力，同時(shí)保證小車質(zhì)量不變。2.牛頓第二定律：根據(jù)牛頓第二定律，加速度。實(shí)驗(yàn)?zāi)康木褪且ㄟ^測量不同情況下的加速度、力和質(zhì)量，來驗(yàn)證加速度與力成正比，與質(zhì)量成反比這一規(guī)律。三、實(shí)驗(yàn)器材電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶及復(fù)寫紙、低壓交流電源、兩根導(dǎo)線、小車、一端附有滑輪的長木板、薄木板（或平衡摩擦力的裝置）、小桶、細(xì)繩、砂、天平、刻度尺、砝碼等。四、實(shí)驗(yàn)步驟1.用天平測出小車和小桶的質(zhì)量，并記錄下來。2.安裝好實(shí)驗(yàn)器材，調(diào)整木板傾斜程度，平衡摩擦力。3.控制小車質(zhì)量不變，改變小桶內(nèi)砂的質(zhì)量，用細(xì)線將小桶與小車相連，打開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，釋放小車，測出一組數(shù)據(jù)。重復(fù)此步驟，多測幾組數(shù)據(jù)。4.保持小桶內(nèi)砂的質(zhì)量不變，改變小車的質(zhì)量，再測幾組數(shù)據(jù)。5.算出每條紙帶對應(yīng)的加速度的值，并記錄下來。五、數(shù)據(jù)處理與分析1.圖像法：在探究加速度與力的關(guān)系時(shí)，以加速度為縱坐標(biāo)，拉力為橫坐標(biāo)，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描點(diǎn)連線，得到的圖像應(yīng)該是一條過原點(diǎn)的直線，這就直觀地驗(yàn)證了加速度與力成正比的關(guān)系。在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，由于加速度與質(zhì)量成反比，所以以加速度為縱坐標(biāo)，為橫坐標(biāo)，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描點(diǎn)連線，得到的圖像也應(yīng)該是一條過原點(diǎn)的直線。2.誤差分析：實(shí)驗(yàn)中的誤差主要來源于多個(gè)方面。一是摩擦力平衡不夠精確，可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的偏差。二是測量紙帶點(diǎn)間距離時(shí)的讀數(shù)誤差，因?yàn)楹撩卓潭瘸叩淖x數(shù)存在一定的人為誤差。三是實(shí)驗(yàn)過程中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)不穩(wěn)定等因素，也會對實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。例如，如果電源電壓不穩(wěn)定，會使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的周期發(fā)生變化，從而影響加速度的計(jì)算。六、注意事項(xiàng)1.平衡摩擦力時(shí)，不要把懸掛小桶的細(xì)線系在小車上，即不要給小車加任何牽引力。平衡摩擦力后，不管是改變小車的質(zhì)量還是改變小桶和砂的總質(zhì)量，都不需要重新平衡摩擦力。2.實(shí)驗(yàn)中必須滿足小車和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)大于小桶和砂的總質(zhì)量，只有如此，小桶和砂的總重力才可視為小車受到的拉力。3.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，再釋放小車。4.作圖時(shí)，要使盡可能多的點(diǎn)在所作直線上，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能均勻分布在所作直線兩側(cè)。離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)是錯誤數(shù)據(jù)，可舍去不予考慮。七、實(shí)驗(yàn)拓展與應(yīng)用此實(shí)驗(yàn)可以加深對牛頓第二定律的理解，并且在實(shí)際問題中可以用于解決動力學(xué)問題。比如，在已知物體的質(zhì)量和所受外力的情況下，能夠根據(jù)加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系計(jì)算物體的加速度，進(jìn)而分析物體的運(yùn)動狀態(tài)。還可以用于設(shè)計(jì)一些簡單的加速裝置，通過改變力或質(zhì)量來控制物體的加速度?！纠?】（2024·天津·高考真題）某同學(xué)用圖示裝置探究加速度與力的關(guān)系。(1)為補(bǔ)償打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對小車的阻力及其他阻力，調(diào)節(jié)木板傾角，使小車在不掛槽碼時(shí)運(yùn)動，并打出紙帶進(jìn)行檢驗(yàn)，下圖中能表明補(bǔ)償阻力恰當(dāng)?shù)氖莀________；A． B．C． D．(2)某次實(shí)驗(yàn)得到一條紙帶，部分計(jì)數(shù)點(diǎn)如下圖所示（每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)，圖中未畫出），測得。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接交流電源頻率為，則小車的加速度（要求充分利用測量數(shù)據(jù)，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）；(3)該同學(xué)將一個(gè)可以直接測出繩子拉力的傳感器安裝在小車上，小車和傳感器總質(zhì)量為。按要求補(bǔ)償阻力后，該同學(xué)共進(jìn)行了四次實(shí)驗(yàn)，懸掛的槽碼質(zhì)量依次為處理數(shù)據(jù)時(shí)，用兩種方式得到小車（含傳感器）受到的合力，一種將槽碼所受重力當(dāng)作合力、另一種將傳感器示數(shù)當(dāng)作合力，則這兩種方式得到的合力差異最大時(shí)，槽碼質(zhì)量為g?！纠?】（2024·江西·高考真題）某小組探究物體加速度與其所受合外力的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)裝置如圖（a）所示，水平軌道上安裝兩個(gè)光電門，小車上固定一遮光片，細(xì)線一端與小車連接，另一端跨過定滑輪掛上鉤碼。（1）實(shí)驗(yàn)前調(diào)節(jié)軌道右端滑輪高度，使細(xì)線與軌道平行，再適當(dāng)墊高軌道左端以平衡小車所受摩擦力。（2）小車的質(zhì)量為。利用光電門系統(tǒng)測出不同鉤碼質(zhì)量m時(shí)小車加速度a。鉤碼所受重力記為F，作出圖像，如圖（b）中圖線甲所示。（3）由圖線甲可知，F(xiàn)較小時(shí)，a與F成正比；F較大時(shí)，a與F不成正比。為了進(jìn)一步探究，將小車的質(zhì)量增加至，重復(fù)步驟（2）的測量過程，作出圖像，如圖（b）中圖線乙所示。（4）與圖線甲相比，圖線乙的線性區(qū)間，非線性區(qū)間。再將小車的質(zhì)量增加至，重復(fù)步驟（2）的測量過程，記錄鉤碼所受重力F與小車加速度a，如表所示（表中第組數(shù)據(jù)未列出）。序號12345鉤碼所受重力0.0200.0400.0600.0800.100小車加速度0.260.550.821.081.36序號67815鉤碼所受重力0.1200.1400.160……0.300小車加速度1.671.952.20……3.92（5）請?jiān)趫D（b）中補(bǔ)充描出第6至8三個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，并補(bǔ)充完成圖線丙。（6）根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果猜想和推斷：小車的質(zhì)量時(shí)，a與F成正比。結(jié)合所學(xué)知識對上述推斷進(jìn)行解釋：?！咀兪?】利用彈簧測力計(jì)測量物體的受力1．（24-25高一上·湖南·階段練習(xí)）在某次探究小車加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，甲、乙、丙三組同學(xué)分別設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，小車總質(zhì)量用表示，重物質(zhì)量用表示，不考慮細(xì)線與滑輪之間的摩擦。(1)為了便于測量合力的大小，并得到小車總質(zhì)量（未知）一定時(shí)，小車加速度與所受合力成正比的結(jié)論，甲、乙、丙三組實(shí)驗(yàn)中：①必須平衡小車和長木板之間的摩擦力的實(shí)驗(yàn)小組是；②實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須滿足“遠(yuǎn)小于”的實(shí)驗(yàn)小組是。(2)某次實(shí)驗(yàn)中，丙組同學(xué)在正確操作后得到了一條紙帶如下圖所示，1、2、3、4、5、6為計(jì)數(shù)點(diǎn)（相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)未畫出），已知打點(diǎn)周期為，則可以計(jì)算出本次實(shí)驗(yàn)中小車的加速度表達(dá)式為（用已知量與測量量表示）。(3)若甲、丙兩個(gè)小組的同學(xué)發(fā)現(xiàn)某次測量中力傳感器和彈簧測力計(jì)讀數(shù)相同，通過計(jì)算得到小車加速度均為，則甲、丙兩組實(shí)驗(yàn)時(shí)所用小車總質(zhì)量之比為?！咀兪?】利用力傳感器測量物體的受力2．（24-25高一上·重慶合川·階段練習(xí)）為了探究物體質(zhì)量一定時(shí)加速度與力的關(guān)系，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置。其中M為小車的質(zhì)量，為沙和沙桶的總質(zhì)量。一輕繩跨過輕質(zhì)定滑輪和動滑輪一端連接沙桶，另一端連接力傳感器，力傳感器可測出輕繩中的拉力大小。實(shí)驗(yàn)過程中，讀出力傳感器的示數(shù)并記為F。(1)實(shí)驗(yàn)過程中，下列操作正確的是______。A．調(diào)整長木板左端的定滑輪，使得輕繩與長木板平行B．在不掛沙桶的前提下，將帶滑輪的長木板右端墊高，以平衡摩擦力C．小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先釋放小車，再接通電源D．為減小誤差，實(shí)驗(yàn)中要保證沙和沙桶的總質(zhì)量m?遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M(2)該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中得到如圖丙所示的一條紙帶（兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒有畫出），已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器采用的是頻率為50Hz的交流電，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度為m/s2（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。(3)該同學(xué)以力傳感器的示數(shù)F為橫坐標(biāo)，加速度a為縱坐標(biāo)，畫出的a-F圖像是一條直線，如圖乙所示，已知圖線的斜率為k，則小車的質(zhì)量為?！咀兪?】利用光電門測量加速度3．（2025屆福建省三十六校高三上學(xué)期第一次聯(lián)合測試（一模）物理試題）某同學(xué)利用圖示裝置可以探究物塊的加速度與其所受合外力的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)主要步驟如下：（1）測出遮光條的寬度為d，按圖示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，測出兩光電門間距為L，并調(diào)節(jié)滑輪的高度使滑輪與物塊之間的細(xì)線與水平桌面平行；（2）調(diào)節(jié)重物的質(zhì)量，輕推物塊后，使物塊經(jīng)過兩光電門時(shí)遮光條的遮光時(shí)間相等，記下此時(shí)拉力傳感器的示數(shù)；（3）增加重物的質(zhì)量，由靜止釋放物塊，記錄物塊經(jīng)過光電門A、B時(shí)遮光條的遮光時(shí)間和及拉力傳感器的示數(shù)F，物塊受到的合外力為，物塊的加速度為（用題中相關(guān)物理量的字母表示）；（4）重復(fù)步驟（3），（填“需要”或“不需要”）保證物塊每次都從同一位置由靜止釋放；（5）依據(jù)測量的數(shù)據(jù)，判定物塊的加速度與所受合外力的關(guān)系。【變式4】利用位移傳感器測加速度4．4．（內(nèi)蒙古赤峰市第二實(shí)驗(yàn)中學(xué)2024-2025學(xué)年高三上學(xué)期9月月考物理試題）某同學(xué)在驗(yàn)證合外力一定，物體的質(zhì)量與加速度的關(guān)系時(shí)，采用圖甲所示的裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)獲得了小車的加速度a與小車質(zhì)量M（包括所放砝碼及傳感器的質(zhì)量）的對應(yīng)關(guān)系圖像，如圖乙所示。實(shí)驗(yàn)中所掛鉤碼的質(zhì)量20g，實(shí)驗(yàn)中選用的是不可伸長的輕繩和光滑的輕質(zhì)定滑輪。(1)實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，他先調(diào)節(jié)木板上定滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨妮p繩與木板平行。他這樣做的目的是______。（填字母代號）A．使位移傳感器測出的小車的加速度更準(zhǔn)確B．保證小車最終能夠做直線運(yùn)動C．在平衡摩擦力后使細(xì)繩拉力等于小車所受的合力(2)該圖線的初始段為直線，該段直線的斜率最接近的數(shù)值是______。A．30 B．0.3 C．20 D．0.2【變式5】利用加速度傳感器測加速度5．（江西省吉安市第一中學(xué)2022-2023學(xué)年高二上學(xué)期開學(xué)考試物理試題）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6.00cm，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?；卮鹨韵聠栴}（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，在圖丙中畫出新的圖像Ⅱ，則待測物體的質(zhì)量為kg。1．（2024·甘肅·高考真題）用圖1所示實(shí)驗(yàn)裝置探究外力一定時(shí)加速度與質(zhì)量的關(guān)系。(1)以下操作正確的是______（單選，填正確答案標(biāo)號）。A．使小車質(zhì)量遠(yuǎn)小于槽碼質(zhì)量 B．調(diào)整墊塊位置以補(bǔ)償阻力C．補(bǔ)償阻力時(shí)移去打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶 D．釋放小車后立即打開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(2)保持槽碼質(zhì)量不變，改變小車上砝碼的質(zhì)量，得到一系列打點(diǎn)紙帶。其中一條紙帶的計(jì)數(shù)點(diǎn)如圖2所示，相鄰兩點(diǎn)之間的距離分別為，時(shí)間間隔均為T。下列加速度算式中，最優(yōu)的是______（單選，填正確答案標(biāo)號）。A．B．C．D．(3)以小車和砝碼的總質(zhì)量M為橫坐標(biāo)，加速度的倒數(shù)為縱坐標(biāo)，甲、乙兩組同學(xué)分別得到的圖像如圖3所示。由圖可知，在所受外力一定的條件下，a與M成（填“正比”或“反比”）；甲組所用的（填“小車”、“砝碼”或“槽碼”）質(zhì)量比乙組的更大。2．（2024·寧夏四川·高考真題）學(xué)生小組為了探究超重和失重現(xiàn)象，將彈簧測力計(jì)掛在電梯內(nèi)，測力計(jì)下端掛一物體。已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮椤?1)電梯靜止時(shí)測力計(jì)示數(shù)如圖所示，讀數(shù)為N（結(jié)果保留1位小數(shù)）；(2)電梯上行時(shí)，一段時(shí)間內(nèi)測力計(jì)的示數(shù)為，則此段時(shí)間內(nèi)物體處于（填“超重”或“失重”）狀態(tài)，電梯加速度大小為（結(jié)果保留1位小數(shù)）。3．（2024·浙江·高考真題）如圖1所示是“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置。（1）該實(shí)驗(yàn)中同時(shí)研究三個(gè)物理量間關(guān)系是很困難的，因此我們采用的研究方法是；A．放大法

B．控制變量法

C．補(bǔ)償法（2）該實(shí)驗(yàn)過程中操作正確的是；A．補(bǔ)償阻力時(shí)小車未連接紙帶B．先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，后釋放小車C．調(diào)節(jié)滑輪高度使細(xì)繩與水平桌面平行（3）在小車質(zhì)量（選填“遠(yuǎn)大于”或“遠(yuǎn)小于”）槽碼質(zhì)量時(shí)，可以認(rèn)為細(xì)繩拉力近似等于槽碼的重力。上述做法引起的誤差為（選填“偶然誤差”或“系統(tǒng)誤差”）。為減小此誤差，下列可行的方案是；A．用氣墊導(dǎo)軌代替普通導(dǎo)軌，滑塊代替小車B．在小車上加裝遮光條，用光電計(jì)時(shí)系統(tǒng)代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器C．在小車與細(xì)繩之間加裝力傳感器，測出小車所受拉力大?。?）經(jīng)正確操作后獲得一條如圖2所示的紙帶，建立以計(jì)數(shù)點(diǎn)0為坐標(biāo)原點(diǎn)的x軸，各計(jì)數(shù)點(diǎn)的位置坐標(biāo)分別為0、、、。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T，則打計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)小車速度的表達(dá)式；小車加速度的表達(dá)式是。A．

B．

C．4．（24-25高一上·山東淄博·階段練習(xí)）某同學(xué)用如圖甲所示裝置驗(yàn)證小車加速度與力的關(guān)系。小車通過細(xì)繩與鉤碼相連，固定在小車上的擋光片寬度為d，光電門傳感器固定在軌道上。實(shí)驗(yàn)時(shí)，將小車從某一位置由靜止釋放，通過光電門測出擋光片的擋光時(shí)間?t，實(shí)驗(yàn)中小車從同一位置由靜止釋放，記錄彈簧測力計(jì)的示數(shù)F，不計(jì)滑輪與細(xì)繩之間的摩擦力。改變動滑輪下懸掛的鉤碼個(gè)數(shù)，進(jìn)行多次測量，測得多組?t和F，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中，得到如圖乙所示的一條過原點(diǎn)的直線。(1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的說法，下列說法不正確的是（）A．實(shí)驗(yàn)操作過程中需要適度抬高軌道的左端來平衡摩擦力B．該實(shí)驗(yàn)中，鉤碼的質(zhì)量需遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量C．軌道上方的細(xì)繩要與軌道平行D．小車加速時(shí)，彈簧測力計(jì)的示數(shù)小于所掛鉤碼所受重力大小的一半(2)該圖像斜率與哪個(gè)量無關(guān)（）A．小車的質(zhì)量 B．鉤碼的質(zhì)量 C．小車釋放的位置 D．擋光片的寬度d(3)在實(shí)驗(yàn)操作完全正確的情況下，若小車的位移為x，小車的質(zhì)量為M，請寫出關(guān)于F的函數(shù)表達(dá)式。(4)另一名同學(xué)實(shí)驗(yàn)后得到圖像在縱軸上有一正截距，原因可能是。5．（2025屆江西省南豐縣第一中學(xué)高三上學(xué)期一輪復(fù)習(xí)聯(lián)考（一）物理試題）某實(shí)驗(yàn)小組為了測定小物塊與長木板間的動摩擦因數(shù)，設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，力傳感器可以測出輕繩的拉力大小，滑輪及輕繩質(zhì)量不計(jì)，重力加速度g取。①按圖甲所示裝置安裝實(shí)驗(yàn)器材，圖中長木板保持水平；②在砂桶內(nèi)放入一定質(zhì)量的砂子，小物塊靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，釋放小物塊，打出一條紙帶，同時(shí)記錄力傳感器的讀數(shù)；③利用紙帶計(jì)算小物塊的加速度；④改變砂桶內(nèi)砂子的質(zhì)量，重復(fù)步驟②③；⑤以小物塊加速度a為縱坐標(biāo)，力傳感器讀數(shù)F為橫坐標(biāo)，作出圖像如圖乙所示。回答下列問題：(1)砂子與砂桶的總質(zhì)量（選填“需要”或“不需要”）遠(yuǎn)小于小物塊的質(zhì)量。(2)通過圖乙可以求得小物塊的質(zhì)量為kg；小物塊與長木板間的動摩擦因數(shù)。（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）(3)考慮系統(tǒng)誤差，的測量值與真實(shí)值相比（選填“偏大”“偏小”或“不變”）。6．（山東省濟(jì)南市2024-2025學(xué)年高三上學(xué)期開學(xué)物理試題）在探究物體質(zhì)量一定時(shí)加速度與力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，小張同學(xué)對教材上的實(shí)驗(yàn)方案做了改進(jìn)，如圖甲所示，調(diào)節(jié)桌面水平，用力傳感器直接測細(xì)線的拉力，小車在水平拉力作用下，由靜止開始做勻加速運(yùn)動。(1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的操作，下列說法正確的是______A．必須測出砂和砂桶的質(zhì)量，以其重力表示小車受到的合外力B．一定要保證砂和砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量C．應(yīng)當(dāng)先釋放小車，再接通電源D．要想探究加速度與相應(yīng)力傳感器示數(shù)的關(guān)系，需要多次改變砂和砂桶的總質(zhì)量(2)通過實(shí)驗(yàn)得到如圖乙所示的紙帶，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源的頻率為、2、3、4是相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)未標(biāo)出，利用逐差法計(jì)算小車運(yùn)動的加速度表達(dá)式為（用表示）；(3)由實(shí)驗(yàn)得到力傳感器示數(shù)與小車加速度的關(guān)系如圖丙所示，由圖丙中數(shù)據(jù)可知小車質(zhì)量kg（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。7．（2024屆T8聯(lián)盟普通高中高三下學(xué)期學(xué)業(yè)水平選擇性考試壓軸物理試卷（一））某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，既可以驗(yàn)證牛頓第二定律，也可以測量滑塊的質(zhì)量與當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，?shí)驗(yàn)器材有帶加速度傳感器的滑塊（傳感器的質(zhì)量忽略不計(jì)）、質(zhì)量已知的鉤碼、水平光滑的桌面（右端帶定滑輪）、動滑輪（輕質(zhì)）、輕質(zhì)細(xì)線。實(shí)驗(yàn)步驟如下：A．調(diào)節(jié)定滑輪使細(xì)線水平，動滑輪跨在細(xì)線上，鉤碼掛動滑輪上，滑塊與鉤碼由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動，記錄加速度傳感器的示數(shù)以及相應(yīng)的鉤碼質(zhì)量；B．改變懸掛鉤碼的個(gè)數(shù)，重復(fù)步驟A，得到多組加速度a與相應(yīng)懸掛的鉤碼總質(zhì)量M；C．畫出的函數(shù)關(guān)系圖像如圖乙所示。(1)設(shè)當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，滑塊的質(zhì)量為m，寫出的函數(shù)關(guān)系圖像的表達(dá)式（用g、m、M、a來表示）；(2)若圖像縱軸的截距為b，斜率為k，可得m=，g=（用b、k來表示）。8．（24-25高一上·河南·階段練習(xí)）利用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置，驗(yàn)證牛頓第二定律，實(shí)驗(yàn)操作步驟如下：第1步，把長木板一端固定在水平桌面上，墊高木板另一端，然后掛上托盤和砝碼，通過調(diào)整墊塊位置來改變木板的傾角，使小車拖著紙帶沿木板勻速下滑；第2步，取下托盤和砝碼，測出其總質(zhì)量為，讓小車從上端沿木板由靜止下滑。從打出的紙帶上，測量出第1個(gè)點(diǎn)和第6個(gè)點(diǎn)間的距離x；第3步，改變砝碼個(gè)數(shù)和木板傾角，多次測量。請回答下列問題：(1)第1步中，觀察打出紙帶上的點(diǎn)跡，若點(diǎn)跡，則小車拖著紙帶沿木板勻速下滑；(2)小車質(zhì)量為，本實(shí)驗(yàn)（填“需要”或“不需要”）滿足條件；(3)本實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證在一定條件下的牛頓第二定律，只需驗(yàn)證與成（填“正比”或“反比”）關(guān)系，即可驗(yàn)證牛頓第二定律；(4)某次實(shí)驗(yàn)獲得如圖2所示的紙帶，計(jì)數(shù)點(diǎn)a、b、c、d、e、f，任意相鄰兩點(diǎn)間均有四個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)未畫出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作時(shí)所加交變電流頻率為50Hz，則在打c點(diǎn)時(shí)小車的速度大小為m/s，小車運(yùn)動的加速度大小為（均保留2位有效數(shù)字）。9．（2024·安徽·模擬預(yù)測）某同學(xué)用如圖甲所示裝置做“探究加速度與力關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。已知滑輪的質(zhì)量為。(1)該實(shí)驗(yàn)（填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力；(2)按正確的操作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，打出的一條紙帶如圖乙所示，其中O、A、B、C、D為紙帶上連續(xù)的五個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用交流電源的頻率為50Hz，則小車運(yùn)動的加速度大小是（計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字）；(3)改變砂桶中砂的質(zhì)量進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，記錄每次力傳感器的示數(shù)F，并根據(jù)打出的紙帶求出小車運(yùn)動的加速度a，根據(jù)測得的多組a、F，作出圖像，下列圖像正確的是；若圖像直線的斜率為k，則小車的質(zhì)量為。A．

B．

C．10．（23-24高一上·河北石家莊·階段練習(xí)）某同學(xué)用如圖甲所示裝置探究“加速度與合外力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)，按要求完成下列問題：(1)實(shí)驗(yàn)中為了減小誤差，下列做法正確的是（）。A．調(diào)節(jié)連接小車的輕繩至與與長木板平行B．鉤碼質(zhì)量要遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量C．平衡摩擦力時(shí)，將無滑輪端適當(dāng)墊高，并在小車前端連接輕繩且懸掛鉤碼D．平衡摩擦力時(shí)，將無滑輪端適當(dāng)墊高，并在小車后端連紙帶且穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，但前端不需要連接輕繩懸掛鉤碼(2)調(diào)節(jié)完畢后，如圖乙是某次實(shí)驗(yàn)打出的一條紙帶，紙帶上每隔四個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，測得相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的間距，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器采用的是頻率為f的交流電，則小車加速度的表達(dá)式a=（用題及圖中所給字母表示）。(3)如果某次實(shí)驗(yàn)所用的鉤碼重力為G，彈簧測力計(jì)的示數(shù)為F，不計(jì)動滑輪質(zhì)量及繩與滑輪間的摩擦，則下列關(guān)系正確的是（）。A．F>G B．F=G C． D．(4)改變懸掛鉤碼的質(zhì)量重復(fù)實(shí)驗(yàn)，測得多組加速度a與彈簧測力計(jì)的示數(shù)F，作出a?F圖像為一過原點(diǎn)傾斜直線，其斜率為k，則小車質(zhì)量M=。