2025高考物理一轮复习讲义：第三讲 牛顿运动定律

这是一份2025高考物理一轮复习讲义：第三讲 牛顿运动定律，文件包含03第三讲牛顿运动定律2025高考复习讲义教师docx、03第三讲牛顿运动定律2025高考复习讲义学生docx等2份学案配套教学资源，其中学案共33页， 欢迎下载使用。

1．第一定律的内容：任何物体都保持静止或匀速直线运动状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。牛顿第一定律指出了力不是产生速度的原因，也不是维持速度的原因，力是改变物体运动状态的原因，也就是产生加速度的原因。
2．惯性：物体保持静止或匀速直线运动的性质叫做惯性。牛顿第一定律揭示了一切物体都有惯性，惯性是物体的固有性质，与外部条件无关，因此该定律也叫做惯性定律。
注意：惯性的大小由质量决定是由牛顿第二定律揭示的。
【例1】下列关于惯性的说法中正确的是（）
A．物体只有静止或做匀速直线运动时才有惯性
B．汽车速度越大刹车后越难停下来，表明速度越大惯性越大
C．宇宙飞船中的物体处于完全失重状态，所以没有惯性
D．乒乓球可以被快速抽杀，是因为乒乓球的惯性小
答案：D
解析：惯性是物体的固有属性，与物体的运动状态无关，A错误；惯性的大小仅取决于物体的质量，与其速度的大小及运动的时间无关，B错误；处于完全失重状态的物体，失去的不是重力，更不是质量，而是物体对悬挂物或支持物的弹力为零，C错误；乒乓球可以被快速抽杀，是由于它的质量小，即惯性小，D正确．
【例2】如图所示，一个楔形物体M放在固定的粗糙斜面上，M上表面水平且光滑，下表面粗糙，在其上表面上放一光滑小球m，楔形物体由静止释放，则小球在碰到斜面前的运动轨迹是（）
A．沿斜面方向的直线B．竖直向下的直线
C．无规则的曲线D．抛物线
答案：B
【例3】做匀速直线运动的小车上水平放置一密闭的装有水的瓶子，瓶内有一气泡，如图所示，当小车突然停止运动时，气泡相对于瓶子将（）
A．向前运动
B．向后运动
C．无相对运动
D．无法判断
答案：B
【例4】（多选）如图所示，在一个无限长的小车，有质量分别为m1和m2的两个滑块（m1A．若，两滑块一定相碰
B．若，两滑块一定不相碰
C．若，两滑块一定相碰
D．若，两滑块一定不相碰
答案：BD
解析：若，当车突然停止时，两物块受到的合力为零，将以相同的速度做匀速直线运动，一定不会相撞
若，当车突然停止时，两物块做匀减速运动，加速度a＝μg，以为初速度相同，所以两滑块一定不会相撞
考点二：牛顿第三定律
1．内容：两个物体之间的作用力和反作用力，总是大小相等、方向相反、作用在一条直线上。作用力与反作用力一定是同种性质的力。
2．一对作用力与反作用力和一对平衡力的区别：
共同点：一对作用力与反作用力和一对平衡力都是等值、反向、作用在同一直线上。
不同点：①一对作用力与反作用力作用在两个物体上，这两个物体互为施力物体和受力物体，永不平衡；而一对平衡力作用在同一物体上，受力物体相同，施力物体不相同。
②一对作用力与反作用力一定是同种性质的力；但一对平衡力不一定是同性质的力。
【例5】利用牛顿第三定律，有人设计了一种交通工具，在小车上装了一个电风扇，风扇运转时吹出的风全部达到竖直固定小车中间的风帆上，靠风帆受力而向前运动，如图所示，对于这种设计，下列分析中正确的是（）
A．根据牛顿第二定律，这种设计能使小车运行
B．根据牛顿第三定律，这种设计能使小车运行
C．这种设计不能使小车运行，因为它违反了牛顿第二定律
D．这种设计不能使小车运行，因为它违反了牛顿第三定律
答案：D
【例6】（多选）如图所示，重球M系于细线DC的下端，重球M的下方又系一条同样的细线BA，下列说法正确的是（）
A．在线的A端缓慢增加拉力时，细线DC先断
B．在线的A端缓慢增加拉力时，细线BA先断
C．在线的A端猛力一拉，细线DC先断
D．在线的A端猛力一拉，细线AB先断
答案：AD
解析：在线的A端慢慢增加拉力，缓慢拉时是处于力的平衡状态，上部线受力大，CD先断；突然猛力一拉，由于小球的惯性，下部线受力大，上部线受力还没来得及增加，所以AB线段先断
【例7】一个大人跟一个小孩站在水平地面上手拉手比力气，结果大人吧小孩拉过来了。对这个过程中作用于双方的力的关系，不正确的是（）（多选）
A．大人拉小孩的力一定比小孩拉大人的力大
B．大人与小孩间的拉力是一对作用力和反作用力
C．大人拉小孩的力与小孩拉大人的力大小一定相等
D．只有在大人把小孩拉动的过程中，大人的力才比小孩的力大，在可能出现的短暂相持过程中，两人的拉力一样大
答案：AD
考点三：牛顿第二定律
牛顿第二定律
1、内容：物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同．
2、表达式：
3、适用范围
（1）只适用于惯性参考系（相对地面静止或做匀速直线运动的参考系）；
（2）只适用于宏观物体低速运动的情况．
4、意义
5.单位制
1牛顿＝1千克·米/秒2
1 N的物理意义：使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度所需力的大小为1 N。
七个国际基本单位：力学3个，热学2个，电学1个，光学1个
注意：其他国际单位都能用基本单位表示
以下物理量单位用国际基本单位表示：
（1）1J= （2）1W= （3）1V= （4）1Ω=
（5）1F= （6）1H=
（7）万有引力常量G的单位是：
（8）静电力常量k的单位是：
答案：（1）kg·m2·s-2（2）kg·m2·s-3（3）kg·m2·s-3·A-1（4）kg·m2·s-3·A-2（5）A·s4·kg-1·m-2（6）kg·m2·s-2·A-1
（7）m3·kg-1·s-2（8）kg·m3·s-2·A-4
【例8】如图所示，G1重为50N，G2重为30N，F1＝50N，F2＝30N。设1、2、3三种情况的加速度依次a1、a2、a3不计滑轮质量及摩擦，它们的大小关系为（）
A．a1B．a1＝a2＝a3
C．a1D．a2答案：C
【例9】（闵行二模）在国际单位制中，频率的单位用基本单位表示是__________，磁通量的单位用基本单位表示是_______。
答案：s-1，kg·m2/（A·s2）
【例10】（2020上海高考）质量m＝1.67×10-27 kg的质子在高能粒子加速器中被加速到动能Ek＝1.6×10-10 J。某同学根据Ek＝ EQ \F(1,2) mv2计算出质子速度大小v＝4.38×108 m/s（计算无误）。此速度值的不合理之处是_______________，这说明________________________。
答案：值超过了光速，牛顿运动定律只能适用于宏观、低速的情况
【例11】（2019年上海高考）“神舟十号太空授课”的一项内容是测量航天员的“体重”。测量设备以恒定拉力拉动航天员，并同时测量两个物理量：设备提供的拉力和____________；再根据__________就能得出航天员的质量。
答案：宇航员的加速度，牛顿第二定律
【例12】如图所示，质量m＝10 kg的物体在水平面上向左运动，物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，与此同时物体受到一个水平向右的推力F＝20 N的作用，则物体产生的加速度是（g取10 m/s2）（ ）
A．0B．4 m/s2，水平向右
C．2 m/s2，水平向左D．2 m/s2，水平向右
答案：B
解析：对物体受力分析可知F合＝F＋Ff，Ff＝μmg，所以F合＝20 N＋0.2×10×10 N＝40 N，所以a＝eq \f(F合,m)＝eq \f(40,10)＝4 m/s2，方向水平向右．选项B正确．
【例13】雨滴在空气中下落，当速度比较大的时候，它受到的空气阻力与其速度的二次方成正比，与其横截面积成正比，即Ff＝kSv2，则比例系数k的单位是（ ）
（A）kg/m4 （B）kg/m3（C）kg/m2 （D）kg/m
答案：B
考点四：超重、失重和完全失重（上超下失，a=g时完全失）
当物体存在向上加速度时，它对支持物的压力（或对悬线的拉力）大于它所受重力的现象就是超重；
当物体存在向下加速度时，它对支持物的压力（或对悬线的拉力）小于它所受重力的现象就是失重；
物体对支持物的压力（或对悬线的拉力）等于零时就是完全失重状态，此时加速度为重力加速度。
【例14】一质量为m的乘客乘坐竖直电梯下楼，其位移s与时间t的关系图像如图所示。乘客所受支持力的大小用FN表示，速度大小用v表示。重力加速度大小为g。以下判断正确的是（ ）
t1
t2
t3
t
O
s
（A）0~t1时间内，v增大，FN＞mg
（B）t1~t2 时间内，v减小，FN＜mg
（C）t2~t3 时间内，v增大，FN＜mg
（D）t2~t3时间内，v减小，FN＞mg
答案：D
【例15】三个质量相同、形状也相同的斜面体放在粗糙地面上，另有3个质量相同的小物体从斜面顶端沿斜面滑下，由于小物体与斜面间的摩擦力不同，第一个物体做匀加速下滑，第二个物体匀速下滑，第三个物体初速v0匀减速下滑，如图所示。三个斜面均保持不动。则下滑过程中斜面对地面的压力大小关系是（）
A．F1＝F2＝F3
B．F1>F2>F3
C．F1D．F1＝F2>F3
答案：C
解析：设物体和斜面的总重力为G
第一个物体匀加速下滑，加速度沿斜面向下，具有竖直向下的分加速度，存在失重现象，F1第二个物体匀速下滑F2＝G
第三个物体沿减速下滑，加速度沿斜面向上，具有竖直向上的分加速度，存在超重现象，则F3>G
考点五：两类动力学问题
1、已知受力情况求运动情况
已知物体的受力情况，根据牛顿第二定律，可以求出物体的加速度；已知物体的初始条件（初位置和初速度），根据运动学公式，就可以求出物体在任一时刻的速度和位移，也就可以求解物体的运动情况．
【例16】质量为5 kg的物体在光滑的水平面上以一定的初速度v向右运动，如图所示，恒力F＝40 N，已知物体在第5 s内的位移大小为3 m．求物体向右运动的最远距离．
答案：68.1 m或95.1 m
解析：由题图可知物体水平向右做匀减速运动，根据牛顿第二定律F＝ma
得a＝8 m/s2
物体的速度减到零的最后一秒内的位移为
s＝eq \f(1,2)at2＝4 m＞3 m
显然物体减速到零后在恒力作用下返回．第5 s内的平均速度eq \x\t(v)＝eq \f(3,t)＝3 m/s，即是第4.5 s时的瞬时速度
由运动学公式得：±3 m/s＝v－at＝v－a×4.5 s
解得v＝33 m/s或v＝39 m/s
物体向右运动的最远距离为s＝eq \f(v2,2a)＝eq \f(332,2×8)＝68.1 m或s＝eq \f(v2,2a)＝eq \f(392,2×8)＝95.1 m
【例17】【多选】如图所示，光滑斜面CA、DA、EA都以AB为底边。三个斜面的倾角分别为60°、45°、30°。物体分别沿三个斜面由顶端从静止滑到底端，下面说法中正确的是（ ）
（A）物体沿DA滑到底端时具有最大速率
（B）物体沿EA滑到底端所需时间最短
（C）物体沿CA下滑，加速度最大
（D）物体沿DA滑到底端所需时间最短
答案：CD
2、已知运动情况求受力情况
根据物体的运动情况，由运动学公式可以求出加速度，再根据牛顿第二定律可确定物体的受力情况，从而求出未知的力，或与力相关的某些物理量．
F1
F2
F3
F4
【例18】（上海高考）如图，鸟沿虚线斜向上加速飞行，空气对其作用力可能是（ ）
（A）F1（B）F2（C）F3（D）F4
答案：B
【例19】如图所示，有一辆汽车满载西瓜在水平路面上匀速前进。突然发现意外情况，紧急刹车做匀减速运动，加速度大小为a，则中间一质量为m的西瓜A受到其他西瓜对它的作用力的大小是（ ）
（A）meq \r(g2－a2)（B）ma（C）meq \r(g2＋a2)（D）m（g＋a）
答案：C
【例20】如图所示，小车沿倾角为θ的斜面运动，由于运动情况不同，挂在小车支架上的摆球可能稳定在不同的位置，图中所标的位置1垂直于斜面；位置2垂直于水平面，位置3摆线与竖直方向成θ角。下列判断正确的是（）
A．小车沿斜面匀速下滑时，摆球一定稳定在位置1
B．小车沿光滑斜面下滑时，摆球一定稳定在位置2
C．小车沿光滑斜面上滑时，摆球一定稳定在位置3
D．小车沿粗糙斜面加速下滑时，摆球一定稳定在位置1、2之间
答案：D
【例21】如图所示，一斜面固定在水平地面上，质量不相等的物体A、B叠放后，一起沿斜面下滑，已知物体B的上表面水平，则下列判断正确的是（）（多选）
A．若A、B一起匀速下滑，增加A的质量，A、B仍一起匀速下滑
B．若A、B一起匀速下滑，给A施加一个竖直向下的力F，A、B会加速下滑
C．若A、B一起加速下滑，增加A的质量，A、B仍保持原来的加速度一起加速下滑
D．若A、B一起加速下滑，给A施加一个竖直向下的力F，A、B之间的摩擦力将变大
答案：ACD
杆
线
【例22】【多选】如图所示，一小车上有一个固定的水平横杆，横杆左边固定有一轻杆与竖直方向成θ角，轻杆下端连接一小球，横杆右边用一根细线吊一小球，当小车向右做加速运动时，细线保持与竖直方向成α角，若θ＜α，则下列说法正确的是（ ）
（A）轻杆对小球的弹力方向沿着轻杆方向向上
（B）轻杆对小球的弹力方向与细线平行
（C）轻杆对小球的弹力方向既不与细线平行，也不沿着轻杆方向
（D）此时小车的加速度为gtanα
答案：BD
t
v
0
【例23】（崇明二模）一小球从地面以初速度v0＝24 m/s竖直向上抛出，小球运动过程中所受空气阻力大小不变且等于重力的0.2倍。求：（g取10 m/s2）
（1）小球上升的最大高度；
（2）落回原地的速度大小；
（3）在v-t中定性画出此过程的图像，并由图像判断上升过程所用时间和下落过程所用时间哪个大？
答案：
（1）mg＋f＝ma1
a1＝12 m/s2
h＝ EQ \F(v02,2a1) ＝ EQ \F(242,2×12) m＝24 m
（2）mg－f＝ma2
a2＝8 m/s2
vt＝ EQ \R(2a2h) ＝ EQ \R(2×8×24) m/s＝8 EQ \R(6) m/s
（3）下落时间大
考点六：多力作用下的变速运动
两力以上加速：通常采用正交分解法。一般规定加速度的方向为x轴正方向。
【典型情景分析】
1、物体在粗糙水平面上滑动，写出加速度a的表达式（已知μ，g）
＝ma
a＝
＝ma
N＝mg
a
v
a
θ
2、物体在粗糙斜面上加速下滑，写出加速度a的表达式（已知μ，g，θ）
＝ma
a＝
＝ma
a
θ
3、物体在粗糙斜面上减速上滑，写出加速度a的表达式（已知μ，g，θ）
a＝
＝ma
如果你已升级，试着不写大括号中的两式，直接写出下式
a
θ
F
4、物体在水平推力F作用下在粗糙斜面上以a加速上滑，写出F的表达式（已知μ，g，θ，a）
F＝
＝ma
如果你能直接写出下式，就可以解锁“正交分解达人”的成就
答案：
（1）μg
（2）gsinθ－μgcsθ
（3）gsinθ＋μgcsθ
（4）F＝ EQ \F(m（a＋gsinθ＋μgcsθ）,csθ－μsinθ)
θ
E
A
【例24】（黄浦二模）如图，倾角为θ的斜面粗糙且绝缘，在虚平面下方区域有一垂直斜面向上的匀强电场。一质量为m、电荷量为q的带负电的小物块（可视为质点），从斜面上A点以速度v0沿斜面匀速下滑，进入电场区域滑行距离L后停止。求匀强电场场强E的大小。（想一想：此题需要求μ吗？还是只需求到f即可？）
答案：E=eq \f(mv02,2Lqtanθ)
v
【例25】（黄浦二模）有种自动扶梯，无人乘行时运转很慢，有人站上扶梯时，它会先慢慢加速，再匀速运转。一顾客乘扶梯上楼，正好经历了这两个过程，则能正确反映该乘客在这两个过程中的受力示意图的是（ ）
G
N

f


G
N

f ʹ


G
N

f


G
N

G
N

f


G
N

f ʹ


（A） （B） （C） （D）
加速 匀速 加速 匀速 加速 匀速 加速 匀速
G
f


G
N

N

答案：D
【例26】（虹口一模）如图（a），一小木块由静止开始，沿斜面下滑至水平地面，其运动过程中的速率-时间图（v-t图）如图（b）所示。现增加斜面的倾角α后，将该木块从斜面上的同一位置由静止释放（忽略小木块从斜面到水平地面转角过程中的能量损失），下列v-t图中的虚线部分表示该运动过程的是（ ）
答案：A
考点七：牛顿运动定律的多过程及图象问题
分析物体运动的关键是，通过把物体运动分成若干过程，对于每一个过程，分析其受力和运动变化间的关系，从而确定物体的运动变化过程，并且找到物体运动最终的稳定状态或最终的运动趋势，再利用相应的物理规律列式计算。
具体过程：
1、确定研究对象
2、按照速度变化的不同趋势，把运动过程分段。
3、分析每段运动的受力，建立运动或动力学方程
4、根据运动或动力学关系讨论运动，求出结果
5、讨论结果的物理意义
【例27】如图所示，在倾角为30°的足够长的光滑斜面上有一质量为m的物体，它受到沿斜面方向的力F的作用．力F可按图（a）、（b）、（c）、（d）所示的四种方式随时间变化（图中纵坐标是F与mg的比值，力沿斜面向上为正）．已知此物体在t＝0时速度为零，若用v1、v2、v3、v4分别表示上述四种受力情况下物体在3秒末的速率，取g＝10 m/s2，则这四个速率中最大的是（）
A．v1B．v2C．v3D．v4
答案：C
解析：（a）图中0～2 s内物体受沿斜面向下的拉力0.5mg，重力沿斜面向下的分力为0.5mg，因此物体受到的合外力为mg，加速度方向沿斜面向下，大小为g，2～3 s内物体受力平衡，v1＝20 m/s；（b）图中0～1 s内物体静止不动，1～2 s内物体向下滑动的加速度大小为0.5g，2～3 s内物体向下滑动的加速度大小为g，v2＝15 m/s；（c）图中0～1 s内物体向下滑动的加速度大小为0.5g，1～3 s内物体向下滑动的加速度大小为g，v3＝25 m/s；（d）图中0～2 s内物体向下滑动的加速度大小为g，2～3 s内物体变为加速度大小为0.5 g的向下的减速运动，v4＝15 m/s
【例28】在粗糙水平地面上，有一质量为2 kg的物体做直线运动，从t＝0时刻起受水平恒力F的作用，经一段时间后撤去力F，物体运动的v－t图像如图所示，取重力加速度大小g＝10 m/s2，下列说法正确的是( )
A．物体与水平地面间的动摩擦因数为0.2
B．物体在第4 s末回到起始位置
C．F的大小为6 N
D．F在物体上的作用时间为3 s
答案： ACD
解析： 由题图知，力F在第3 s末撤去，撤去力F后，物体做匀减速运动，根据牛顿第二定律得μmg＝ma3，根据图像得a3＝eq \f(2－0,4－3) m/s2＝2 m/s2，解得μ＝0.2，A、D正确；图线与坐标轴所围面积表示位移，0～4 s内位移不等于零，所以物体不是第4 s末回到起始位置，B错误；1～3 s时间内物体做匀加速运动，根据牛顿第二定律得F－μmg＝ma2，
根据图像得a2＝eq \f(2－0,3－1) m/s2＝1 m/s2，解得F＝6 N，C正确．
【例29】如图甲为应用于机场和火车站的安全检查仪，用于对旅客的行李进行安全检查．其传送装置可简化为如图乙的模型，紧绷的传送带始终保持v＝1 m/s的恒定速率运行．旅客把行李无初速度地放在A处，设行李与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.1，A、B间的距离为2 m，g取10 m/s2。若乘客把行李放到传送带的同时也以v＝1 m/s的恒定速率平行于传送带运动到B处取行李，则（）（多选）
A．乘客与行李同时到达B处
B．乘客提前0.5 s到达B处
C．行李提前0.5 s到达B处
D．若传送带速度足够大，行李最快也要2 s才能到达B处
答案：BD
解析：行李放在传送带上，传送带对行李的滑动摩擦力使行李开始做匀加速直线运动，随后行李又以与传送带相等的速率做匀速直线运动．
加速度为a＝μg＝1 m/s2，历时t1＝eq \f(v,a)＝1 s与传送带达到共同速度，位移s1＝eq \f(v,2)t1＝0.5 m，此后行李匀速运动t2＝eq \f(2 m－s1,v)＝1.5 s到达B，共用时间2.5 s；乘客到达B，历时t＝eq \f(2 m,v)＝2 s，故B正确，A、C错误．若传送带速度足够大，行李一直加速运动，最短运动时间tmin＝eq \r(\f(2×2,1)) s＝2 s，D正确．
【例30】如图（甲）所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t＝0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复。
t
O
v
（1）通过分析说明下落过程中小球做怎样的运动，并在v-t中定性画出下落过程的运动图像（设向下为正）；
【过程】①小球首先做自由落体运动；
②当接触到弹簧之后，由于___________________________，所以速度_________；
由于____________________________，所以加速度__________；
小球做的是加速度不断________的_______速运动；
③之后，由于___________________________，所以速度_________；
由于____________________________，所以加速度__________；
小球做的是加速度不断________的_______速运动，直至速度为零，小球此时位于最低点。
（2）这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图像如下图如示，则下落过程中的最大速度出现在哪个时刻？
O
F
t1
t2
t3
t
答案：先做自由落体运动，接触弹簧后先做加速度减小的加速运动，后做加速度增大的减速运动
（1）
（2）t1～t2之间某个时刻。
【例31】（黄浦一模）如图（a）所示，质量为60 kg的消防队员从一根固定的竖直金属杆上由静止滑下，经2.5 s落地。消防队员下滑过程中的速度随时间的变化如图（b）所示。
取g＝10 m/s2，求：
（1）消防员在加速下滑和减速下滑时受到的摩擦力f1和f2；
（2）他下滑的高度H。
答案：（1）f1=360 N，f2=720 N； （2）H=5.75 m
【例32】斜面ABC中AB段粗糙，BC段长为1.6m且光滑，如图（a）所示。质量为1kg的小物块以初速度v0＝12m/s沿斜面向上滑行，到达C处速度恰好为零，小物块沿斜面上滑的v－t图象如图（b）所示。已知在AB段的加速度是BC段加速度的两倍，g＝10m/s2。（vB，t0未知）求：
（1）小物块沿斜面向上滑行通过B点处的速度vB；
（2）斜面AB段的长度；
（3）小物块沿斜面向下滑行通过BA段的时间。
图b
12
v /m·s -1
O
t0
t/s
2t0
vB
vBB
CBB
BBB
A
图a
答案：（1）4m/s（2）6.4m（3）1.6s
解析：（1）由v－t图像可知，小物块沿斜面向上滑行的初速度vA＝12m/s，
由aAB＝2aBC，可得：，
解得vB＝4m/s
（2）在上滑过程：对AB段有：；
在上滑过程：对BC段有：
由上两式解得：，
代入数据得：；
解得：sAB＝6.4m
（3）上滑时aAB＝2aBC，
由牛顿运动定律可知f＋mgsinθ ＝ 2mgsinθ，即f＝mgsinθ；
所以下滑通过AB段时小物块做匀速运动，其速度为vB＝4m/s
因此
考点八：实验——用DIS研究加速度与力和质量的关系
答案：
改变钩码的大小，a，F，a-F图， EQ \F(1,m)
增减配重片，a，m，a- EQ \F(1,m) ，F
水平，小，小
平衡摩擦力，远小于
钩码
轨道
小车
A
【例33】（2018年上海高考）用“DIS研究加速度和质量关系”的实验装置如图所示。
（1）图中使用的是_________传感器；
（2）安装实验装置并运行DIS软件，进入本实验界面；随后的操作顺序是_________（用字母排列）：
A．点击“选择区域”，在图线中选择适当区域，计算机得出该区域的加速度，并记入表格；在表格中输入小车总质量；
B．保持钩码个数不变，增加配重片，重复实验得到几组数据；
C．点击“开始记录”并释放小车，完成运动后点击“停止记录”，得到v-t图像。
A
光电门
挡光片
小车
钩码
（3）某同学不使用图中的传感器，而是在轨道A处固定一光电门传感器，实验时改变配重片数目，记录小车总质量m，由静止释放小车，测出小车过A时的瞬时速度v，由实验数据得到v2- EQ \F(1,m) 图线验证加速度与质量的关系。实验中每次释放小车的位置_________。（选填“必须相同”或“可以不同”），原因是__________________________。
答案：（1）位移；（2）CAB；（3）必须相同，由v2=2as可知，只有在s相同的情况下，才有v2正比于a，使得v2- EQ \F(1,m) 图也是过原点一条直线，从而证明结论。
【例34】（上海高考）如图为“用DIS（位移传感器、数据采集器、计算机）研究加速度和力的关系”的实验装置。
（1）在该实验中必须采用控制变量法，应保持_______不变，用钩码所受的重力作为________，用DIS测小车的加速度。
（2）改变所挂钩码的数量，多次重复测量。在某次实验中根据测得的多组数据可画出a－F关系图线（如图所示）。
①分析此图线的OA段可得出的实验结论是___________________________________。
②（单选题）此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是（ ）
（A）小车与轨道之间存在摩擦（B）导轨保持了水平状态
（C）所挂钩码的总质量太大（D）所用小车的质量太大
答案：（1）小车的总质量，小车所受外力；（2）①在质量不变的条件下，加速度与外力成正比，②C
挡光片
轨道
光电门
【例35】（2023年上海高考）（10分）为了研究加速度 a 与F 的关系，某同学设计的实验装置如图所示。在附有标尺的轨道上固定一光电门传感器，小车上装有一挡光片。测量钩码所受重力的大小，并将其视为小车所受拉力大小。由静止释放小车，记录挡光片经过光电门的挡光时间。改变悬挂的钩码个数，从同一位置释放小车获取多组数据。
（1）该实验________测量小车质量（选择：A．“必须”B．“不必”）。
（2）为了得到 a – F 图像，实验中还需要测量的物理量是：____________、___________。
（3）实际上小车所受拉力略小于钩码所受重力，其原因_____________________________。
（4）已知细线与轨道平行时小车的加速度为 a1，若滑轮位置偏低导致细线与轨道不平行，其他条件不变，小车的加速度 a2 ，则 a1________a2。（选择：A．“<”B．“>”）
答案：
（1）B
（2）挡光片宽度，光电门到小车的距离
（3）小车运动时钩码向下做加速运动，由牛顿第二定律可知绳的拉力小于钩码的总重力；
（4）B
难度：约0.62，0.55，0.48，0.42，0.73；0.56物理量
单位
质量（m）
千克（kg）
长度（x、l、h、s）
米（m）
时间（t）
秒（s）
热力学温度（T）
开尔文（K）
物质的量（n）
摩尔（ml）
电流强度（I）
安培（A）
发光强度（I）
坎德拉（cd）
实验器材：DIS（位移传感器、数据采集器、计算机等）、带滑轮的轨道、小车、钩码、小车配重片、天平等。
加速度与力的关系
加速度与物体质量的关系
通过_______________改变小车所受的力；
实验中应多次记录_____、______的数据；
并作出_______图像，此图线斜率的物理意义是_________。（应该配个图更好）
实验结论：在________不变的情况下，__________________________________。
通过________________改变小车的质量；
实验中应多次记录_____、_____的数据；
并作出_______图像，此图线斜率的物理意义是_________。
实验结论：在________不变的情况下，__________________________________。
实验时应注意：1．轨道应保持________。2．小车与轨道的摩擦力要_______。3．钩码的质量要_______。（高一课本上的要求）
若轨道摩擦不能忽略不计，为了获得过原点的图线，需要进行__________________的步骤，即调整斜面倾角，使小车能匀速下滑。
若钩码质量不满足_________________小车质量，则图线不是线性的。