2025北京高一（上）期末物理汇编：实验：探究加速度与力、质量的关系

2025北京高一（上）期末物理汇编

实验：探究加速度与力、质量的关系

一、实验题

1.（2025北京清华附中高一上期末）某同学用如图所示的实验装置来探究“质量一定时，加速度与合外力

的关系”。所用器材包括：气垫导轨、滑块（上方安装有宽度为d的遮光片）、两个与计算机相连接的光电

实验步骤如下：

（1）开动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间（选

填“近似相等”或“不相等”）时，可认为气垫导轨水平；

（2）用天平测祛码与祛码盘的总质量也、滑块（含遮光片）的质量相2,保证m（选填“远小

于”“近似相等”或“远大于”）加2；

（3）用细线跨过光滑轻质定滑轮将滑块与祛码盘连接，并让细线水平拉动滑块；

（4）令滑块在祛码和祛码盘的拉动下从左边开始运动，和计算机连接的光电门能测量出遮光片经过A、B

两处的光电门的遮光时间、加2及遮光片从A运动到B所用的时间心滑块经过光电门A的速度大小

为,滑块经过光电门B的速度大小为；

（5）在遮光片随滑块从A运动到B的过程中，利用滑块经过光电门A和B的速度大小、遮光片从A运

动到B所用的时间相求出滑块的加速度大小，加速度大小为;

（6）不断改变祛码盘中的祛码个数，重复上述步骤，记录多组实验数据。

2.（2025北京顺义高一上期末）某同学利用控制变量法探究加速度与力、质量的关系，实验装置如图所

示。在探究加速度与力的关系时，需要保持小车（选填“质量”或“所受作用力”）不变。他正确操作

实验和处理数据，得到如图所示的加尸图像。由图像可知，小车的加速度。与它所受作用力e成

（选填“正比”或“反比”）。

3.（2025北京石景山高一上期末）某同学利用控制变量法探究加速度与力、质量的关系。

（1）在探究加速度a与质量m的关系时，需要保持小车不变。

A.质量B.所受作用力

(2)利用打点计时器测量小车运动的加速度。如图所示，B、C、。为纸带上标出的连续3个计数点，相邻计

数点之间还有4个计时点没有标出。打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上。则打C点时，纸带运动

的速度为m/s,小车的加速度为m/s20(结果保留两位有效数字)

)&....£.....2…

\2345678910111213cmi4

(3)在探究加速度与力的关系实验之前，需要思考如何测“力”。实验装置如图所示，为了简化“力”的测量，

下列说法正确的是。

A.使小车沿倾角合适的斜面运动，小车受力可等效为只受绳的拉力

B.若斜面倾角过大，小车所受合力将小于绳的拉力

C.无论小车运动的加速度多大，砂和桶的重力都等于绳的拉力

D.让小车的运动趋近于匀速运动，砂和桶的重力才近似等于绳的拉力

(4)某同学为了探究加速度。与质量机的关系，设计实验并得到小车加速度a与质量机的多组实验数据，他

计划利用图像来分析数据之间的定量关系，他应该画。一机图像，还是画。-工图像，请说明理由—O

m

4.(2025北京东城高一上期末)做探究“加速度与质量的关系”和探究“加速度与力的关系”的实验。

打点计时器

槽码/口uu

甲

纸带运动方向♦匚

<।।IIj

15.1915.7016.2116.721单位：cm

乙

(1)采用如图甲所示的装置探究“加速度与质量的关系”：保持槽码质量不变，通过增减小车中的祛码个数改

变小车中祛码和小车的总质量与此相对应，利用纸带上打出的点来测量小车的加速度。

①对此实验方案，下列做法中合理的是—(选填正确选项前的字母)。

A.在平衡阻力时，需要把木板的一侧垫高，并将牵引槽码用细线通过定滑轮系在小车上

B.实验时，先接通打点计时器电源，待打点计时器工作稳定后再释放小车

C.调节滑轮，使细线与木板平行

D.小车质量应远远大于槽码的质量

②图乙所示为本实验中得到的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点间的时间间隔r=o.ios,由该纸带可求

得小车的加速度a=—m/s2（计算结果保留2位有效数字）。

（2）为了探究加速度与力的关系，使用如图丙所示的气垫导轨装置进行实验，其中G/、G2为两个光电门，

它们与数字计时器相连，当滑块通过G/、G2光电门时，光束被遮挡的时间△力、加2都可以被测量并记录,

滑块连同上面固定的一条形挡光片的总质量为挡光片宽度为D,遮光条从开始遮住G到开始遮住G2

的时间为3牵引槽码的质量为加，回答下列问题。

电挡光片

pnG?_G]-i版]__[]

□//X"///////////////////////7加瑞块

丙

①若取M=0.4kg,改变机的值，进行多次实验，以下机的取值不合适的一个是。

A.m；=5gB.m2=15gC.=20gD.m4=400g

②在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，求得的加速度。的表达式为—（用△〃、加2、。、

/表示）。

5.（2025北京昌平高一上期末）在做“探究加速度与物体受力的关系”实验时，各组同学均得到一条几乎通

过原点的直线。现将各组的a-F图线画在同一个坐标系内，如图所示。各组的实验图像不重合的原因

是。分别测量各组实验对象的质量，结合图像进行比较分析，是否可以推断出加速

度与质量的关系？简要说明理由________=

6.（2025北京朝阳高一上期末）某小组用如图1所示的装置研究：小车质量一定的情况下，加速度与力的

关系。实验中可认为槽码所受的重力等于使小车做匀加速直线运动的合力。测出小车和槽码的质量分别为

M、m。重力加速度为g。

图1

（1）关于该实验，下列说法正确的是

A.小车的质量应该远大于槽码的质量

B.补偿阻力时，将槽码通过定滑轮系在小车上且小车后面的纸带应连好

C.实验时，应先放开小车，再接通打点计时器的电源

D.实验中应改变槽码的质量，打出多条纸带

(2)该小组得到如图2所示的一条纸带。已知打点计时器的工作频率为50Hz。A、B、C、D、E、厂是在纸

带上选取的6个计数点，各计数点间还有4个点未画出。由此可得，小车的加速度大小为m/s2o

(结果保留2位有效数字)

/~~A~BCDE钙

)・••♦••(

|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||llll|llll|llll|llllllll|llll|llll|llll|

023/5678

单位：cm

图2

(3)改变槽码的质量重复实验，得到多组槽码质量m及小车加速度a的数据，作出。-机关系图像如图3所

示，图像出现弯曲的原因是

A.槽码的质量过小

B.槽码的质量过大

C.补偿阻力时长木板的倾角偏小

D.补偿阻力时长木板的倾角偏大

(4)小明认为，根据第(3)问中测得的小车加速度。与对应槽码质量加作出的工-工图像应该是一条直

am

线。你是否同意小明的观点，请分析说明理由。

7.(2025北京丰台高一上期末)利用如图甲所示的装置“探究加速度与力、质量的关系”。

…车打点计时器

定滑轮细绳小弋V

旷\U/II

槽码白长木板/

1垫块.

图甲

(1)下述器材中，本实验还需要的有_____=

A.直流电源B.交流电源

C.秒表D.刻度尺

(2)以下操作正确的是______=

A.实验时应在释放小车后立即打开打点计时器

B.平衡阻力时需移去打点计时器和纸带

C.平衡阻力时需悬挂槽码并调节定滑轮使细绳与木板平行

D.每次改变槽码的个数从而改变小车所受的拉力时，不需要重新平衡阻力

(3)图乙是某次实验得到的纸带，两计数点间有四个点未画出(打点计时器每隔0.02s打一个点)，部分实验

数据如图所示。则小车运动的加速度为

S~ABCDE-

?16.19；***

12.89:cm

:20.10-1

27.82।j

图乙

(4)①某同学在“探究加速度。与力产的关系”时。以槽码所受的重力为小车所受的合力尸，通过改变槽码的

个数，得到了图丙中的a-b图像。请论证图像弯曲的原因_____。

②该同学改进了实验方案，仍将槽码的重力力若视为合力厂，先悬挂6个码进行实验，然后每次减少一个

槽码，并将取下的槽码固定在小车上。共进行了6组实验，利用实验数据得到。-尸图像，正确的

是.

8.(2025北京通州高一上期末)某同学在水平桌面上做“探究加速度与物体受力的关系”实验，实验装置如

图甲所示。

(1)保持小车的质量不变，改变小车所受的拉力，得到拉力尸和加速度。的数据，并在图中的坐标系中描出

这些数据点。请在图中作出。-厂图像。

a!(m-s-2)

(2)由于实验前没有平衡摩擦力，根据如图中的信息，可知小车与木板间的滑动摩擦力耳=N；小车的

质量根=kg„

9.(2025北京大兴高一上期末)在“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验中，做如下探究：

(1)为猜想加速度与质量的关系，可利用图1所示装置进行对比实验。两小车放在平板上，前端通过钩码牵

引，后端各系一条细线，用板擦把两条细线按在桌上小车静止。抬起板擦，小车同时运动，一段时间后按

下板擦，小车同时停下。两小车的位移，可知加速度与质量大致成反比。关于实验条件，下列正确

(选填选项前的字母)。

<J--------细线

回俯视图

3

图1

A.小车质量不同，钩码质量相同B.小车质量相同，钩码质量不同

C.小车质量不同，钩码质量不同D.小车质量相同，钩码质量相同

(2)某同学为了定量验证(1)中得到的初步关系，设计实验并得到小车加速度。与质量M的7组实验数

据，如下表所示。在图2所示的坐标纸上已经描好了6组数据点，请将余下的一组数据描在坐标纸上，并

作出‘小像-

次数1234567

6z/(m-s-2)0.620.560.480.400.320.240.15

M/kg0.250.290.330.400.500.711.00

a/(m•s-2)

1234

图2

(3)在探究加速度与力的关系实验之前，需要思考如何测“力”。请在图3中画出小车受力的示意图.

为了简化“力”的测量，下列说法不正确的是：(选填选项前的字母)。

图3

A.使小车沿倾角合适的斜面运动，小车受力可等效为只受绳的拉力

B.若斜面倾角过大，小车所受合力将小于绳的拉力

C.无论小车运动的加速度多大，砂和桶的重力都等于绳的拉力

D.让小车的运动趋近于匀速运动，砂和桶的重力才近似等于绳的拉力

10.(2025北京海淀高一上期末)某兴趣小组设计了一个“探究加速度与力的关系”的实验。实验装置如图1

所示，其中祛码和托盘的总质量均远小于小车质量”。

(1)本实验，除了图1中所列器材外，还需要的测量工具有

C.刻度尺

(2)关于实验操作，以下做法正确的是

A.平衡阻力时，应连好小车后面的纸带

B.平衡阻力时，应将挂着装有祛码的托盘的细绳跨过定滑轮系在小车上

C.实验时，应通过调整定滑轮，使细线和长木板上表面平行

D.实验时，应先放开小车，后接通电源

(3)实验得到如图2所示的一条纸带，相邻两个计数点间还有四个点迹未画出。已知打点计时器打点周期为

0.02s,则此次实验中小车运动的加速度的测量值a=—m/s2o(结果保留两位有效数字)

单位：cm

BC

/%.15卜6.70+7.21

72

图2

(4)该小组同学保持小车质量〃不变，根据测量数据作出了小车加速度。随所受拉力F的变化的a-尸图

线，如图3所示。据此图线，可以得到的结论是：在实验误差允许范围内，—。

(5)在上述实验中，托盘质量为"％,盘中祛码质量为优，若某同学在处理数据过程中没有考虑托盘质量,

请在图3中大致画出他所作的/图线,并写出他所作图线斜率的表达式。

11.(2025北京房山高一上期末)一同学做“探究加速度与力、质量的关系”的实验，实验装置如图所示。

(1)实验中，还需要使用下列器材中的(填写选项前的字母)。

A.电压合适的交流电源

B.电压合适的直流电源

C.刻度尺

D.秒表

E.天平(含祛码)

(2)下列操作正确的有(填写选项前的字母)。

A.在释放小车前，小车要靠近打点计时器

B.应先释放小车，后接通电源

C.在释放小车前，小车要远离打点计时器

D.应先接通电源，后释放小车

(3)图为实验中打出的一条纸带的一部分，从比较清晰的点迹开始，在纸带上标出了连续的5个计数点4、

B、C、D、E、相邻两个计数点间都有4个点迹没有标出，分别测出计数点C、D、E到A点之间的距离。

若打点计时器打点周期为0.02s,则打点计时器打下D点时小车的速度丫=①m/s,此次实验中小车运

动的加速度的。=②m/s?（结果均保留两位有效数字）

4B(D

7>•

<—8.80-J单位:cm

-----------14.60-------------►

------------------21.60

（4）为使小车受到的合力近似等于砂和砂桶受到的总重力，下列可行的有（填写选项前的字母）。

A.调节木板的倾角，使小车在不挂砂和砂桶时能拖动纸带沿木板匀速运动

B.调节木板的倾角，使小车在砂和砂桶的拉力下拖动纸带沿木板匀速运动

C.保持小车质量远大于砂和砂桶的质量

（5）另一组同学得到的小车加速度。与质量M的实验数据如下表所示。

组数1234567

tz/m-s-20.650.560.480.400.320.240.15

M/kg0.250.290.330.400.500.711.00

在图所示的坐标纸上已经描好了6组数据点,

①请将第4组数据描在坐标纸上，并作出"，图像一。

②根据作出的图像，可以求得砂和砂桶的总重力为N（结果保留两位有效数字）。

参考答案

1.近似相等远小于三,彩晨总

【详解】（1）［1］滑块可在气垫导轨上匀速直线运动时，气垫导轨水平。故滑块上的遮光片经过两个光电门

的遮光时间应近似相等。

（2）⑵用祛码与祛码盘的总重力作为滑块受到的绳给的拉力。因此祛码与祛码盘的总质量如要远小于滑

块（含遮光片）的质量加2。

（4）［3］用遮光片经过光电门的平均速度作为滑块经过光电门的瞬时速度。故

d

［4］同上

d

v„=——事

（5）［5］由加速度定义式可得

加.2?12加1

2.质量正比

【详解】口］在探究加速度与力的关系时，需要保持小车质量不变；

⑵由图像可知为一条倾斜直线，则小车的加速度。与它所受所用力尸成正比。

3.(1)B

(2)0.441.0

(3)AD

(4)见解析

【详解】（1）在探究加速度。与质量机的关系时，需要保持小车所受作用力不变。

故选B。

（2）相邻计数点间的时间间隔为

T=5x0.02s=0.1s

根据匀变速直线运动的中间时刻的瞬时速度等于该过程的平均速度，有

12.30-3.50_,,

v=强=---------------xlOin9m/s=0.44m/s

,2T2x0.1

根据逐差法，则有

4.90-3.90

%D-xl0-2m/s2=1.0m/s2

T-O.l2

（3）A.使小车沿倾角合适的斜面运动，若小车所受重力沿斜面的分力刚好等于小车所受的摩擦力，则小

车受到的力可等效为只受绳的拉力，A正确;

B.若斜面倾角过大，重力沿斜面的分力大于小车所受的摩擦力，则小车所受合力将大于绳的拉力，B错

误;

CD.设砂和桶的总质量为M,平衡摩擦力后，根据牛顿第二定律T=/加，Mg-T=Ma

Mg

解得]।M

m

故可知当砂和桶的总质量远小于小车的质量时，砂和桶的总重力近似等于绳的拉力；当小车的运动趋近于

匀速运动时，可知砂和桶也做匀速运动，此时绳子的拉力等于砂和桶的重力，故C错误，D正确。

故选ADo

（4）在受的作用力一定下，小车质量越大，小车的加速度。越小，根据尸=胸

可得〃=’.尸

m

如果作应该是一条曲线，难确定其的函数关系，所以应作若是通过原点的直线可以确定

m

”L为正比例函数关系。即。-机是反比例函数关系。

m

4.(1)BCD0.51

D,—At。)

⑵D

t•A/j•

【详解】（1）①[1]A.在平衡阻力时，需要把木板的一侧垫高，不能将槽码用细线通过定滑轮系在小车

上，故A错误;

B.实验时，先接通打点计时器电源，待打点计时器工作稳定后再释放小车，故B正确；

C.调节滑轮，使细线与木板平行，故C正确；

D.为了使细绳对小车的拉力近似等于槽码的重力，小车质量应远远大于槽码的质量，故D正确。

故选BCD„

②⑵图乙所示为本实验中得到的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点间的时间间隔T=0.10s,由逐差法可

求得小车的加速度为

CE-AC6.72+6.21-5.70-5.19222

a=-------；—xl0~m/s=0.51m/s

4T24x0.12

（2）①⑴为了探究加速度与力的关系的实验中，当槽码的质量远小于滑块连同上面固定的挡光片的总质

量时，才能近似认为槽码受到的重力等于滑块受到的拉力，故D不合适。

故选D。

②⑵光束被遮挡的时间△〃、A?2,则对应的速度分别为

D

v,=一

D

v2=——

A?2

根据加速度定义式有

V2fl

a=———-

解得

D,(△%—A，2)

t,AZj,M?

5.研究物体的质量不同见解析

F

【详解】［1］根据牛顿第二定律有。=—,由于各组同学均得到一条几乎通过原点的直线，则对每组同学而

m

言，加速度与合外力成正比，图线的斜率表示,，各组的实验图像不重合，说明斜率不同，即研究物体的

m

质量不同，斜率越大，研究对象的质量越小；

⑵根据图像，可以读取合外力尸为某一定值时不同图线的加速度值，作出加速度与相应图线的斜率即上

m

的图像，可以得到该图像亦为一条过原点的倾斜直线，说明在合外力尸一定时，加速度与工成正比，即加

m

速度与质量成反比，则根据该图可以推断出加速度a与质量相成反比的关系。

6.(1)AD

(2)0.50

⑶B

(4)同意，理由见解析

【详解】(1)A.为了使得槽码的重力近似等于小车的牵引力，实验中槽码的总质量应该远小于小车的总

质量，故A正确；

B.平衡摩擦力时应取下槽码，让小车拖着纸带，轻推小车后观察纸带上的点迹间距是否均匀，故B错

误；

C.实验时，应先接通打点计时器的电源，再放开小车，故C错误；

D.本实验是研究小车质量一定，小车所受到的拉力与小车加速度的关系，所以需要改变槽码的数量，打

出多条纸带，通过研究纸带数据从而得出结论，故D正确。

故选AD。

(2)已知打点计时器的工作频率为50Hz,各计数点间还有4个点未画出，则相邻计数点间的时间间隔为

r=—=o.is

f

由逐差法有

XDF-XBD=a(2T)

解得

(4.50-2.50)x10"—,

a-------------、----m/s-=0.50m/s2

(2x0.1)~

(3)根据题意，由牛顿第二定律有

mg=(m+M)a

整理可得

g

a=---------m

m+M

可知，当相《M时

g

m+MM

保持不变，机图像为过原点的直线，当相逐渐增大，不满足加时，一J■减小，。-机图像向下

m+M

弯曲，则图像出现弯曲的原因是槽码的质量过大。

故选B。

（4）同意，理由：根据牛顿第二定律

mg=（A/+m）a

可得

1M11

—=—•—।—

agmg

作出的,图像为一次函数关系，图线是一条直线。

am

7.（1）BD

⑵D

（3）0.51

（4）见解析B

【详解】（1）打点计时器只能使用交流电源，有打点计时器无需秒表，所以实验需要交流电源和刻度尺测

长度。

故选BD。

（2）A.实验时应先打开打点计时器，后释放小车，故A错误；

B.平衡阻力时需安装好打点计时器和纸带，故B错误；

C.平衡阻力时不需悬挂槽码，需要调节定滑轮使细绳与木板平行，故C错误；

D.根据平衡阻力的原理可知，每次改变槽码的个数从而改变小车所受的拉力时，不需要重新平衡阻力，

故D正确。

故选D。

（3）相邻两计数点间的时间间隔为

7'=0.02sx5=0.1s

根据逐差法可知加速度为

CE-AC27.82-12.89-12.89

a=x0.01m/s2=0.51m/s2

4〉4x0.12

（4）①⑴当槽码总质量加比小车质量M小得多时，认为槽码所受的重力根g等于使小车做匀加速直线运

动的合力尸，则有

mg=Ma

即

当槽码质量逐渐增大时，设绳的拉力为T,对槽码，有

mg—T=mar

对小车有

T=Md

得

,m

a=--------g

M+m

此时所以图线会向下弯曲。

②[2]对槽码和小车组成的系统，根据牛顿第二定律有

F=mg=(M+m)a

解得

F

a=--------

M+m

每次减少一个槽码，并将取下的槽码固定在小车上，则知+根不变，图像是一条过原点的倾斜直线。

故选Bo

8.(1)见解析

(2)0.5±0.15.5±0.5

【详解】(1)根据图中的坐标系中描出的数据点作出。-厂图像如图所示

(2)[1]⑵由于实验前没有平衡摩擦力，根据牛顿第二定律可得尸一耳=根。

可得(7=,(尸一耳)

m

根据"/图像的横轴截距可知小车与木板间的滑动摩擦力为耳=0.5N

根据。-F图像的斜率可得k=-=—^77kg1

m6.0—0.5

可得小车的质量为根=5.5kg

9.(DA

【详解】(1)为了探究加速度与质量的关系，必须控制小车所受拉力相同，所以让小车的质量不同，钩码

质量相同。

故选Ao

⑵图像可知第四组数据没画出，结合表格数据，数据描点和。图像如图所示

a/(m•s-2)

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1力(kgf

0

(3)[1]小车受到绳子拉力R支持力”、重力mg、阻力耳，受力的示意图如下

⑵A.使小车沿倾角合适的斜面运动，小车所受重力沿斜面的分力刚好等于小车所受的摩擦力，则小车受

力可等效为只受绳的拉力，故A正确，不符合题意；

B.若斜面倾角过大，重力沿斜面的分力大于摩擦力，小车所受合力将大于绳的拉力，故B错误，符合题

忌；

C.由牛顿第二定律可知，无论小车运动的加速度多大，砂和桶的重力都大于绳的拉力，故c错误，符合

题意；

D.当小车的运动为匀速时，由平衡可知，砂和桶