牛顿第二定律实验（4大考点）原卷版-2026年高考物理一轮复习

牛顿第二定律实验（4大考点）

目录

考情探究.................................................................

知识梳理.................................................................

探究核心考点............................................................

考点一利用打点计时及探究牛顿第二定律.............................................

考点二利用光也门探光小顿第二定律.................................................

考点、三利用牛顿第二定律测动摩擦因数或者重力加速度...............................

考点=利用特感器探究牛顿第二定律.................................................

三阶突破训练............................................................

基础过关.............................................................................

能力提升.............................................................................

真题感知.............................................................................

＞考情探究＜

一、5年真题考点分布

5年考情

考题示例考点分析关联考点

2021年北京卷，第15题

2022年浙江6月卷，第17题

利用打点计时器探究牛顿第游标卡尺

2024年浙江1月卷，第16题

二定律匀变速直线运动规律

2025年安徽卷，第11题

2025年陕晋宁青卷，第11题

1/27

2024年江西卷，第11题利用光电门探究牛顿第二定

匀变速直线运动规律

2025年山东卷，第13题律

利用牛顿第二定律测质量、动

2021年全国甲卷，第9题

摩擦因数、重力加速度、空气匀变速直线运动规律

2022年山东卷，第13题

阻力等

2021年湖南卷，第11题传感器应用

二、命题规律及备考策略

【命题规律】本节内容是新高考卷的常考内容，难度居中。

【备考策略】1.理解、掌握常规实验。

2.理解、掌握创新实验。

3.具备数形结合的思想意识，会借助图像进行数据处理。

【命题预测】本节内容是新高考卷的必考内容，预计明年高考依然是力学实验的重点考查对象。

＞知识梳理＜

一、探究加速度与力、质量的关系

1.实验目的

(1)学会用研究物理量之间的关系.

(2)探究加速度与力、质量的关系.

(3)掌握利用图像处理数据的方法.

2.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、坐标纸等.

3.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一上图像，确定a与F、m的关系.

m

4.实验过程

(1)测量：用天平测量槽码的质量n,和小车的质量m.

2/27

(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).

纸带

细绳

/

厘木

一端附有小车打点计时器

植码白定滑轮

实验台

的长木板

(3)补偿阻力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫上垫木，使小车能匀速下滑.

(4)操作：①槽码通过细绳绕过定滑轮系于小车上，先接通电源后放开小车，断开电源，取下纸带，编号码.

②保持小车的质量m不变，改变槽码的质量m',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a.

④指点作图，作a-F的图像.

⑤保持槽码的质量m'不变，改变小车质量m,重复步骤①和③，作a—上图像.

m

5.数据处理

(1)利用逐差法或v-t图像法求a.

(2)以a为纵坐标，F为横坐标，指点、画线，如果该线为过原点的直线，说明a与F成正比.

(3)以a为纵坐标，上为横坐标，措点、画线，如果该线为过原点的直线，就能判定a与m成反比.

m

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

小车和纸带受到的阻力.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

的纭带匀速运动.

(2)实验过程中重复补偿阻力.

(3)实验必须保证的条件：Tn»mz.

(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打点计时器，并应先接通电源，后

释放小车，且应在小车到达滑轮前按住小车.

7.误差分析

(1)实验原理不完善：木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.

二、创新实验

创新角度实验举例

3/27

实验器材

的创新位移传感器，速度传感器，拉力传感器，气垫导轨，光电门

打点计时器

If

实验原理

挂上托盘和磋码，改变木板的倾角，使质量为M的小车拖着纸带沿木板

的创新

匀速下滑，取下托盘和祛码，测出其总质量为〃?，让小车沿木板下滑，

可知小车所受合力为〃哈。改变祛码质量，多次重复实验探究加速度与物

体受力关系。

遮光条誓门臂门

物

重物

实验目的

（1）结合光电门得出物块在力、3两点的速度，由加2一上2=2仆得出物块

的创新

的加速度

（2）结合牛顿第二定律，由"唱一得出物块与水平桌面间的

动摩擦因数

A探究核心考点＜

考点一利用打点计时器探究牛顿第二定律

典例1.（2025•陕西省渭南市临渭区•三模）在探究加速度。与所受合力厂的关系时，某同学采用图甲所示的

实验装置进行实验探究，控制小车质量〃不变，寻找其加速度。与所受合力户的关系。

（1）在平衡摩擦力的这步操作中，该同学（选填“需要”或“不需要”）通过细绳把砂桶挂在

小车上。

（2）在实验中，该同学得到的一条如图乙所示的纸带，他每隔4个点取一计数点，在纸带上做好0、1、2、

3、4的标记，用亳米刻度尺测量出从起点0到各计数点的距离，在图中已经标出。己知电火花计时器的打

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点周期为0.02s,则该小车运动的加速度大小为m/s2（计算结果保留2位有效数字）。

（3）采用图像处理数据，画出如图内所示“图像，发现图线上端弯曲，并不是直线，出现这一问题的可

能原因是o

典例2.（2025•安徽省临泉第二中学•三模）在“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置可用于“探究物

体所受合力做功与动能变化的关系”，物理小组同学们采用如图所示实验装置进行探究。实验要求小车受到

的合外力为绳的拉力的合力。实验中同学们研究了砂和砂桶的运动过程所受合力做功是否等于其动能增量。

忽略细线与滑轮间的摩擦阻力。

（1）本实验（填“需要”或者“不需要”）满足/〃远小于股的条件。

（2）实验前测出砂和砂桶的总质量〃?，已知重力加速度为g。接通打点计时器的电源，静止释放砂和砂桶，

带着小车开始做加速运动，读出运动过程中力传感器的读数7,通过纸带得出起始点。（初速度为零的点）

到某点力的位移3并通过纸带算出力点的速度底实验过程中（填“需要”或者“不需要”）平

衡小车”所受的摩擦力。

（3）对“研究，所需验证的动能定理的表达式为o

A.（mg-T）L=mv2B,2（mg-T）L=mv2

C.（mg-T）L=2mv2D.（nig-2T）L=2mv2

（4）通过纸带测出了起始点O到不同点力、B、C、。…的位移及力、B、C、。…的速度，并做出了/一£

图中所示的实线。那么在保证小车质量不变的情况下增加砂的质量，重复实验，将会得到如图中虚

线（填“甲”或者“乙”）所示的图线。

典例3.（2025・湖南省怀化市•二模）一位同学做“探究质量一定时，加速度与力的关系”实验，实验装置如图

所示。

5/27

单位:cm

16.2913.43*10.59i7.72*4.88^

乙

（1）某同学在实验中用打点计时器记录了小车拖动纸带的运动情况。在纸带上，每五个点取一个计数点,

如图所示。交流电源的频率为50Hzo根据纸带上的数据，可以求出小车的加速度大小为

m/s2o（结果保留三位有效数字）

（2）若一同学平衡摩擦力时长木板倾角偏大，在这个情况下保持小车质量不变、不断的增加硅码盘中徒码

探究加速度与合外力的关系，则可能得到以下哪个图

（3）若某次实验中实验使用的交流电频率变为51Hz,但该同学仍按照50Hz进行数据处理，那么加速度

的测量值与实际值相比（选填“偏大”“偏小”或“不变

跟踪训练1.（2025•福建省厦门市•二模）小厦同学在探究加速度与质量关系的实验中，做如卜操作:

（1）选用了电磁打点计时器、对应电源连接方式是图甲中的（选填"A”或"B”），纸带穿过限

位孔，且位于复写纸下方；

（2）川如图乙所示装置完成实验，实验过程中保持木板水平；

（3）保持砂和砂桶的总质量〃?不变，改变小车和车内跌码的总质量"（〃?《"），进行实验，打出纸带,

算出相应的加速度。，根据数据作出7图像如图丙所示，已知当地的重力加速度为g,忽略纸带所受

的摩擦阻力，则砂和砂桶的总质量机=（用字母方、c、g表示）;

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（4）若减小砂和砂桶的总质量，重更此实验，将所得数据绘制在原坐标纸上、则两次实验的图线可能为

跟踪训练2.（2025•黑龙江省名校协作体•一模）某实验小组探究小车的加速度与力的关系，该小组同学设计

了如图甲所示的实验装置。他们用天平测得小车质量为例。

（1）在实验前，他们讨论实验操作步骤及注意事项，下列说法正确的是（）（填正确答案标号）

A.实验中需要将木板的一端垫高以补偿小车受到的阻力

B.实验中需要满足所挂重物的质量远小于小车的质量

C.实验前需调节力传感器和定滑轮位置让细线保持与长木板平行

D.实验中可以不测量重物的质量

（2）某次实验中，实验小组同学在正确操作后得到了一条纸带，在纸带上连续标出5个计数点/、8、C、

D、E,并测出各计数点到4点的距离，每相邻两计数点间还有4个点未画出，如图乙所示。已知交流电源

的频率片50Hz,则本次实验中小车的加速度大小m/s2,打。点时小车的速度大小vD=

m/s。（结果均保留两位小数）

（3）该实验小组同学将图甲中的小车换成滑块，使长木板水平固定，然后测量滑块与长木板间的动摩擦因

数。他们多次改变重物的个数，直复实验，测得多组滑块运动的加速度。及对应的力传感器示数/的数据,

以。为纵轴、厂为横轴得到如图内所示的如尸图像。由图像可知，滑块与长木板间的动摩擦因数〃=

。（结果保留两位有效数字，取g=10m/s2）

跟踪训练3.（2025•广西壮族自治区河池市•二模）某同学设计了一套方案来验证牛顿第二定律口勺表达式，方

案步骤如下：

①用轻绳连接物块股和如调节斜面倾角使“能沿斜面匀速下滑，如图甲所示；

②保持斜面倾角，取下〃?和轻绳，让M从斜面静止滑下，如图乙所示，并用打点计时器测量其加速度。，

打点计时器未画出；

③测量M和的质量，对必列出牛顿第二定律表达式，代入数据看是否成立。已知重力加速度为g,试回

答下列问题：

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（1）M沿斜面匀速下滑时，绳中张力为o（用题干中的符号表示）

（2）根据该方案写出需验证的牛顿第二定律表达式：。（用题干中的符号表示）

（3）M与斜面间的摩擦力对该实验方案有影响吗？°（填“有”或“没有”）

考点二利用光电门探究牛顿第二定律

典例1.（2025•福建省漳州市•高三下学期第三次检测）某学习小组设计如图甲所示装置探究合外力一定时加

速度与质量的关系，其主要‘实验步骤如下：

?J,(cm)

IIIIIIIIIJIIIIIIIIIIIIII

IIIII]I1(11

6io

乙

（1）用天平测量小车和挡光片的总质量用刻度尺测量木板顶端小车释放点处挡光片与光电门间的距

离L,用游标卡尺测量挡光片的宽度4某次测量时游标卡尺的示数如图乙所示，则"=mm：

（2）在细线下端挂上钩码P,反复调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下做匀速运动；

（3）取下细线和钩码P,让小车从木板顶端由静止释放，记录挡光片经过光电门的挡光时间,,则可知小车

在木板上运动的加速度。二（用"、八上表示）；

（4）在小车上依次添加质量相同的硅码，记录小车、挡光片和车上祛码的总质量重复步骤（2）（3）,

获得多组实验数据；

（5）以小车的加速度〃为纵轴，为横轴，描点作图，得到图像如图丙所示，图线是一条通过坐

MM

标原点的射线，则表明.

8/27

，'a/ms'2

典例2.（2025-甘肃省白银市第一中学-二模）用如图所示实验装置“探究加速度与力的关系”，两个光电

门A、8固定在气垫导轨上，A、8之间的距离为通过在祛吗盘增减祛码来改变细绳对滑块的拉力，拉

力的大小由力传感器直接读取，滑块上安装有宽度为d的遮光片。

遮,々光电门A光电门B-//

滑块小、？产力传感器

导轨

磋码盘

祛码

（1）实验前，需要调节气垫导轨水平。具体操作是：将装置按图组装好，捺码盘内不放祛码，调节细绳与

导轨平行，开动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，当滑块在导轨上做运动时，可认为气垫导轨

水平。

（2）在跌码盘内放置跌码，将滑块在导轨左端静止释放，分别记录遮光条经过两个光电门A、8时的遮光

时间为△。和△/2,力传感器显示细绳中的拉力为几滑块经过光电门力时的速度匕,=，滑块

的加速度。=，

（3）改变砂码盘内匝码的个数，重复步骤（2）,根据实验得到的加速度。和细绳中的拉力R建立

图像，分析图像得出加速度与力的关系。

典例3.（2025•河南省名校联盟•三模）用图示的装置来探究合外力与加速度的关系，光电门在铁架台上

的位置可竖直上下调节，滑轮和细绳的质量及各处摩擦均忽略不计，物块A、B（含遮光条）的质量相等,

均为重力加速度为g。

9/27

（1）若遮光条的宽度为d,遮光条的挡光时间为△人则物块B通过光电门的速率片。

（2）在物块B上放置一个小缺码并改变遮光条与光电门之间的高度刀（满足，远大于4）,实验时将物块B

由静止释放，多次实验，测出各次的挡光时间4,在以I为纵轴、加2为横轴的平面直角坐标系中作出图像，

h

该图像的斜率为内,则物块B的加速度a=o

（3）依次增加放置在物块B上小祛码的个数，重复上述测量速度和计算加速度的操作，记录多组（凡a）

数据，在以力传感器的示数月为横轴、加速度a为纵轴的平面直角坐标系中作出图像。若得到图线的斜率

为*2'则42=°

跟踪训练1.（2025•湖南省邵阳市•一模）某学习小组利用图示装置探究加速度与力、质量的关系，主要操作

a.按图甲所示完成装置安装，木板左端用较链连接在桌面上，将1个钩码通过跨过定滑轮的细绳连接到小车

上；

b.调整木块位置，使小车获得一定初速度后，遮光片通过两光电门的遮光时间相等：

C.取下钩码，由静止释放小车，记录小车通过上、下两个光电门时遮光片的遮光时间，分别记为4和与：

d.依次增加悬拄的钩码（完全相同）个数〃，重复步骤b、C、do

请完成以下问题：

（1）两光电门中心间的距离为5,遮光片的宽度4用螺旋测微器测量如图乙，读得1=mm。由

“二：-[!一]]计算出小车加速度。

2$收"

10/27

（2）要探究小车加速度与所受合外力的关系，以加速度。为纵轴，以（选填“〃”“一”或

n

“L”）为横轴描点作图，当所作图像是一条过坐标原点的倾斜直线时，则说明：在小车质量不变的情况

n

下，小车的加速度与所受合外力成正比。

（3）下列做法能减小本实验误差的是。

A.减小两光电门之间的距离B.要确保小车的质量远大于钩码的质量

C.挑选遮光片时，选宽度比较小的D.挑选表面比较光滑的木板进行实验

跟踪训练2.（2025•云南省怒江悌俅族自治州民族中学-一模）如图甲所示是某同学探究加速度与力的关

系的实验装置，该同学在气垫导轨上安装了一个光电门反滑块固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左

端的定滑轮与力传感器相连，力传感器下方悬柱钩码，每次滑块都从力位置.由静止开始释放。

（I）该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度”，如图乙所示，则"=mm。

（2）实验时，将滑块从4位置由静止开始释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门8的时间/,若要得

到滑块的加速度，则还需要测量的物理量是。

（3）下列符合实验要求是。（填写选项前的字母）

A.应使滑块的质量远大于钩码布力传感^的总质量

B.应使/位置与光电门8间的距离适当增大些

C.应调节气垫导轨水平

D.应使细线与气垫导轨平面平行

（4）改变钩码质量，测出对应的力传感器的示数/和遮光条通过光电门的时间3通过描点法作出线性图

象。研究滑块的加速度与力的关系，处理数据时，应作出__________（选填“r-或“1・尸”）图象。

FI

11/27

跟踪训练3.（2025•江西省赣州市•一模）测量A、B两个箱子质量的实验装置如图甲所示，C为固定在A

上、宽度为4的遮光条（质量不计），D为铁架台，E为固定在铁架台上的轻质滑轮（质量和摩擦可忽略不

计），F为光电门，A、B用轻绳连接。另外，该实验小组还准备了刻度尺和一套总质量〃％=U8kg的跌码。

123

01020

乙

（1）在铁架台上标记一位置。，并测得该位置与光电门F之间的距离为人取出质量为〃，的近码放在A箱

子中，剩余祛码全部放在B箱子中，静止释放后，A从位置。开始下降。

（2）用游标卡尺测量遮光条的宽度力读数如图乙所示，其读数为mm,测得遮光条通过光电门的

时间为下落过程中的加速度大小。=（用4、△/、h表示）。

（3）改变小，测得相应遮光条通过光电门的时间，算出加速度。，得到多组〃，与。的数据，作出？图

像如图丙所示，若不计空气阻力，可得A、B两个箱子的质量分别为=kg、〃%=kg。（重

力加速度g取lOm/s?，计算结果保留2位有效数字）

考点三利用牛顿第二定律测动摩擦因数或者重力加速度

典例1.（2025•福建省莆田市•二模）某同学利用如图甲的实验装置测定滑块与斜面体之间的动摩擦因数，实

验时进行了如下操作：

①将斜面体固定在桌面上，测量出其倾角为a光电门固定在斜面体上；

②用游标卡尺测量遮光条的宽度由

③将带有遮光条的滑块由静止释放，测量释放点与光电门之间的距离x，记录遮光条经过光电门的挡光时间

④改变释放点的位置，重复实验步骤③。

12/27

遮光条

123cm

、一光电门

!川|11HJJJJJJ।

「门门1111p【fn।门।「

01020

甲乙

（1）本实验利用光电门测滑块的速度，所应用的物理方法是：（填选项前的字母）

A.等效替代法B.理想实验法C.极限思维法

（2）用20分度的游标卡尺测量遮光条的宽度如图乙所示，则4mm：

（3）滑块运动过程中的加速度折（用x、d、f表示）；

（4）在不计空气阻力的情况下，动摩擦因数4=（用x、d、I、。表示）。

典例2.（2025-陕西省・三模）某实验小组用如图1所示的实验装置测当地重力加速度。物块A装有一-宽

度很小的挡光片，A（含挡光片）和B的质量加,、=〃七="，A、B下端分别悬挂5个相同质量的钩码,

每个钩码的质量为机。光电门。与数字计时器相连（图中未画出），可记录遮光片通过光电门的时间。实验

时挡光片通过光电门时，物块B没有到达轻质定滑轮处。

012(cm)

仙山山［州।出

05MloTl

图2

（1）如图2所示，用游标卡尺测量遮光片的宽度，遮光片的宽度d=mm。

（2）从物块B的下端摘下1个钩码并挂在物块A下端的钩码下面。由静止释放系统，释放时挡光片距光电

门上方高为力，计时器记录挡光片通过光电门的时间为Af。取〃=1。

（3）该同学每次从物块B的卜端摘下1个钩码并挂在物块A下端的钩码卜.面，保持挡光片距光电门高为力

的位置由静止释放，进行多次实验，依次取〃=2、3、4、5c

（4）根据实验数据，作出一L-〃图像为，倾斜直线，直线斜率为则当地的重力加速度的表达式为

（用A,M,加，d,才表示）

（5）误差分析可得，重力加速度的测量值（填“大于”“小于”或“等于”）真实值。理由是（填

一种即可）。

跟踪训练1.（2025•河北省秦皇岛市-二模）小王同学用如图甲所示装置测量滑块与平更轨道间的动摩擦

因数。他将光电门固定在水平直轨道上，力传感器和遮光条固定在滑块上，不可伸长的细线跨过定滑轮将

滑块与小桶（内装彼码）相连。距光电门中心左侧距离L处作标记点，遮光条中心与标记点重合时由静止

13/27

释放滑块，力传感器读出拉力尸和遮光条的挡光时间3多次改变小桶内硅码的质量，仍从遮光条中心与标

记点重合时静止释放滑块，重复实验。（当地重力加速度为g）

（1）用游标卡尺测出遮光条宽度d的示数如图乙所示，则#mmo

（2）由遮光条的宽度d和挡光时间，求出滑块经过光电门的速度v=,并进一步算出滑块运动中的

加速度折。（用题意巾物理量字母表示）

（3）多次重复实验记录多组（片、乙）、（乙、弓）、（月、G）、……，据记录数据作《一/图像如图丙所示,

图像的纵截距为功，横截距为c,用题意中物理量字母表示滑块与平直轨道间的动摩擦因数"=

跟踪训练2.（2025•内蒙古通辽市•：模）某实验小组用如图甲所示的实验装置验证牛顿第二定律。

A.假设法B.理想实脸法

C.控制变量法D.等效替代法

（2）小组同学按正确实验方法安装好实验装置，且平衡了摩擦力。若小车的质量为祛码和祛码盘的总

质量为加,则当满足.条件时，可认为小车受到的合力大小等于砧码和硅码盘的总重力大小。

（3）图乙为研究“在外力一定的条件下，小车的加速度与其质量的关系”时所得的实验图像，纵坐标为小车

的加速度的倒数,，横坐标为小车的质量M，图乙中直线的斜率为上在纵轴上的截距为人若牛顿第二定

a

律戊立，则重力加速度大小2二,陕码和硅码盘的总质量"?=.

考点四利用传感器探究牛顿第二定律

典例1.（2025•黑龙江省齐齐哈尔市•二模）某同学设计了如图所示的实验装置，既可以验证之顿第二定律,

也可以测量小车的质量与当地的重力加速度，实验器材有带加速度传感器的小车（传感器的质量忽略不

计），质量已知的钩码、水平玻璃桌面（右端带定滑轮）、动滑轮（轻质）、轻质细线。

14/27

A.调节定滑轮使细线水平，动滑轮跨在细线上，钩码挂在动滑轮上，调节桌面与悬点间的距离，使动滑轮

两侧细线竖直，小车与钩码由静止开始做匀加速直线运动，记录加速度传感器的示数以及相应的钩码质量;

B.改变悬挂钩码的个数，重复步骤A,得到多组加速度〃与相应悬挂的钩码总质量

C.画出的函数关系图像。

aM

回答下列问题：

（1）设当地的重力加速度为g,小车的质量为，〃，写出上的函数美系图像的表达式工=______（用

aMa

g、刀?、M来表示）。

（2）若,--!-图像纵轴的截距为从斜率为上可得g=_____（用6来表示），〃?=______（用从在来

aM

表示）。

典例2.（2025•湖南省长沙市周南中学•二模）实验小组做探究在质量不变的情况下物体的加速度与所受

合外力关系的实验，如图1所示为实验装置示意图。

（1）关于该实验以下说法正确的是O

A.安装实验器材时，要调节滑轮的高度，使细线与长木板平行

B.平衡摩擦力时要让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂桶，轻推小车，再接通打点计时器的电

源，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动

C.实验过程中，向砂桶内加砂时，必须保证砂和砂桶的总质量用远小于小车的总质量M

D.准确地平衡摩擦力后，实验过程中读出拉力传感器的示数为小车受到的合外力

（2）如图2是实验中选择的一条合适的纸带（纸带.上相邻的两个计数点之间还有4个计时点没有画出），

相关的测量数据已标在纸带上，已知打点计时器的打点频率为50Hz,则小车的加速度。=m/s2。

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（3）保持小车的质量不变，改变砂桶中砂的质量，记录多组传感器的读数/和对应纸带的加速度。的数值,

并根据这些数据，绘制出如图3所示的a-F图像，分析此图像不过原点原因可能是，实验小

组仔细分析图像，得出了实验用小车的质量为kg。

跟踪训练1.（2025-贵州省黔南州-三模）某小组用图甲装置研究“小车（含传感器）质量一定时，加速

度与合外力的关系”，实验步骤如下：

拉力传感器产

层/

77777777777777777777777777^7^O-

甲乙

步骤一：f=0时刻让小车从尸位置由静止释放，通过计算机可得到小车运动的位移X随时间的平方『变化

的关系图像，由此求出小车的加速度a。

步骤二：将细绳一端绕在电动机上，另一端系在拉力传感器上。将小车控制在长木板上的P位置，调整细

绳与长木板平行，启动电动机，使小车沿长木板向下匀速运动，记录此时拉力传感器的示数居，由此求出

小车在步骤一中所受合外力产。

步骤三：改变长木板的倾角，重复步骤一、二可得到多组尸、a数据。

步骤四：分析数据，得出实验结论。

完成下列相关问题：

（1）在步骤二中，F（选填“二”“>”或“<”）与。

（2）本实验（选填“需要”或“不需要”）“补偿”小车所受到的阻力。

（3）某次实验的不一/2图像如图乙所示，求得图像的斜率为上则小车的加速度大小为（用左表

示）。

跟踪训练2.（2025•天津市新华中学•二模）晓强同学利用下图所示的装置完成了“探究加送度与力、质

量的关系”的实验。

电磁打点计时赳车力传弋器匕

一

长木板

砂桶

（1）关于本实验的操作，下列说法正确的是（填选项序号）。

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A.实验时打点计时器应接8V的直流电源

B.实验时应先释放小车后接通电源

C.实验时应调节连接小车的细绳与长木板平行

D.小车质量应远大于砂桶的质量

（2）某次实验时得到的纸带如下图所示，已知相邻两计数点间还有4个点未画出，电源的频率为5（）Hz,则

小车的加速度大小为所—m/s2；若本次实验时力传感器的示数为1.9N,重力加速度g取10m/s2,则沙桶

的总质量为〃尸—kg（结果均保留2位有效数字）。

单位:cm

＞三阶突破训练＜

基础过关

1.（2025•甘肃省•二模）某实验小组在学习了牛顿第二定律后，为了验证加速度与合外力的关系，设计

了如图甲所示的实验（图中己经补偿了阻力）。小组同学用力传感器测量小车受到的合外力产，用打点计时

器在纸带上打点的方式测算小车的加速度。，并利用实验数据绘出如图乙所示的尸图像。请根据上述信

息，回答以下问题：

图甲图乙

（1）除了图甲中画出的器材外，还需在下图中选取的器材是（填字母）;

学生交流电源

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（2）图乙中尸图像恰好过坐标原点，若求得图线的斜率为A,则小车和力传感器的总质量〃为;

（3）在（2）向中，当力传感器示数为大时，沙和沙桶的总质量也为。（结果用片、k、g表示，g为

重力加速度）

2.（2025•河北省衡水中学-一模）如图甲所示装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验。

（1）平衡摩擦力时，按图甲把实验器材安装好，将小车放在木板上，后面固定一条纸带，纸带穿过打点计

时器，（选填"挂”或“不挂”）盘和祛码。用垫块把木板一端垫高，调节木板的倾斜度，直到小车

拖动纸带沿木板做匀速直线运动。

（2）甲同学利用IT图像求出每条纸带对应的加速度。他在处理其中一条纸带时，求出每个计数点对应的

速度，并将各点的速度都标在了如图乙所示的坐标系中。请在图乙坐标系中作出小车运动的X图像

并利用图像求出小车此次运动的加速度。二m/s2（保留两位有效数字）。

（3）乙同学在探究小车加速度。与所受拉力厂的关系时，根据实验数据作出的。-/图像如图丙所示，图

线不过原点，原因可能是o

A,木板一端垫得过高B.木板一端垫得过低

C.盘和硅码的总质量太大D.盘和硅吗的总质量太小

3.（2025-青海省海东市第二中学-二模）为探究物体加速度。与外力产和物体质量"的关系，研究小组

的同学们在教材提供案例的基础二又设计了不同的方案，如图甲、乙、丙所示：甲方案中在小车前端固定

了力传感器，并与细线相连，可以从传感器上直接读出细线拉力；乙方案中拉动小车的细线通过滑轮与弹

簧测力计相连，从弹簧测力计上可读出细线拉力；丙方案中用带有光电门的气垫导轨和滑块代替长木板和

小车。三种方案均以质量为加的槽码的重力作为动力。

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（1）关于三个实验方案，下列说法正确的是（）

A.甲、乙方案实验前均需要平衡摩擦力

B,甲、乙、丙方案均需要满足小车或滑块的质量远大于槽码的质量

C.乙方案中，小车加速运动时受到细线的拉力等于槽码所受重力的一半

（2）甲方案实验中得到了一条如图丁所示的纸带，图丁中相邻两点间的距离不断变大并构成等差数列，实

验小组非常规范地用刻度尺测出了M、马，打点计时器所用电源的频率为了，则小车的加速度大小。二

（用占、x2/表示）,

能力提升

1.（2025-湖南省永州市-三模）某同学用如图甲所示的装置做“探究物体加速度与力的关系”的实验。

小车的质量为M，钩码的质量为加，实验时保持小车的质量不变，在已经平衡摩擦力的情况下，用钩码的

重力作为小车受到的拉力尸，根据打点计时器在小车后端拖动的纸带上打出的点迹计算小车运动的加速度。

（1）实验过程中得到如图乙所示的纸带，已知所用交流电的频率为50Hz。其中4、R、C、4E为五个计

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数点，相邻两个计数点之间还有4个点没有标出，根据纸带提供的数据，可求出小车加速度的大小为

m/s2（计算结果保留2位有效数字）。

（2）实验时改变所挂钩码的个数，分别测量小车在不同外力作用下的加速度。根据测得的多组数据画出

尸关系图像，如图丙所示，图线上部弯曲的原因是。

（3）图丙中，该同学利用加速度较小的几组数据拟合了一条直线0/W4,过A点作横轴的垂线，垂足为P,

垂线与段交于4点，则需=（用A/、机表示）。

2.（2025•广东省揭阳市•一模）（1）两位同学到物理实验室做实验，同学A用如图甲装置研究小车的匀

变速直线运动。

①实验中必要的措施有

A.细线必须与长木板平行

B.必须平衡小车和木板之间的摩擦力

C.小车的质量必须远大于缺码盘和跌码的总质量

D.先释放小车，再接通电源

②实验中得到如图乙的纸带，相邻计数点间有四个点未标出。电源的频率为50Hz,则小车的加速度大小为

m/s2o（结果保留三位有效数字）

（2）同学B用如图丙装置“探究加速度与物体所受合力的关系”:

砂桶

丙

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①下列说法中正确的是

A.需要用天平测出沙和沙桶的总质量

B.定滑轮至小车间的轻绳与倾斜的长木板平行

C.挂上沙桶，调节长木板的倾角，以平衡摩擦力

D.小车先从靠近打点计时器处释放，后接通电源

②在实验过程中小车的加速度（填“大于”“等于”或“小于”）沙和沙桶的加速度。

③以弹簧测力计的读数尸为横坐标，通过纸带计算出的加速度。为纵坐标，画出的/图像如图丁，则小

3.（2025•福建省莆田市•三模）某同学用如图甲所示装置测最物决与长木板间的动摩擦因数，长木板固定在

水平桌面上，绕过定滑轮和动滑轮的轻绳一端连接在物块上，另一端连接在测力计上，重力加速度为g。

测

力

计

甲乙

（1）先用游标卡尺测出遮光片的宽度，示数如图乙所示，则遮光片的宽度公mm；

（2）实验前，调节定滑轮的高度，使牵引物块的轻绳与长木板平行，调节测力计的位置，使动滑轮两边的

轻绳;

（3）实验时，让物块从长板上的力点（图中未标出）由静止释放，记录物块通过光电门时遮光片挡光的时

间及对应的测力计的示数,改变悬挂钩码的质量多次实验,每次均让物块从长木板上的力点由静止释放.

得到多组通过光电门时遮光片挡光的时间/及对应的测力计的示数凡测得物块在彳点时遮光片到光电门的

距离为x，可•得物体经过光电门时的速度大小v=（用d、/表示）；作b-1图像，得到图像的斜率为

t

k,与纵轴的截距为b,则求得物块与长木板间的动摩擦因数〃=（用6、d、k、g、x表示）。

4.（2025•安徽省滁州市♦一模）某实验小组用如图中所示装置验证牛顿第二定律。细绳通过定滑轮连接两个

小桶A和B,在A桶中放有若干个质量相同的钩码，在B桶中盛有一定量的细沙，打点计时器固定在铁架

台上，所用交流电的频率为50Hz.已知重力加速度为炉

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按下列步骤进行实验:

①给B桶一竖直向下的速度，通过不断调整B中细沙的质量，直到打出的纸带点迹均匀，此时两桶及所有

钩码和桶内沙子的总质量为

②从A桶中取一个钩码放入B桶.释放B桶，打点计时器打出一条纸带；

③重灾步骤②的操作，得到多条纸带。

（1）某次实验获得如图乙所示的纸带，相邻计数点间均有4个点未画出，则桶的加速度大小为

m/s2.打下第6个计数点时桶的速度大小为m/So（结果均保留三位有效数字）

（2）实验小组测得多组数据，以加速度〃为纵坐标，B桶中钩码的质量〃?为横坐标，得到如图内所示的图

像，图像的斜率为鼠若牛顿第二定律成立，则（用八g表示兀

真题感知

1.（2024年江西卷第11题）某小组探究物体加速度与其所受合外力的关系。实验装置如图（a）所示，水

平轨道上安装两个光电门，小车上固定一遮光片，细线一端与小车连接，另一端跨过定滑轮挂上钩码。

遮光片小本光电门

滑轮

钩码

图（a）U

（1）实验前调节轨道右端滑轮高度，使细线与轨道平行，再适当垫高轨道左端以平衡小车所受摩擦力。

（2）小车的质量为1%=320g。利用光电门系统测出不同钩码质量〃?时小车加速度或钩码所受重力记为

F,作出。一/图像，如图（b）中图线甲所示。

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d/(ms'2)

6

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