力与加速度演示实验
加速度与力的关系演示教学目标：一;知识与技能：1.理解加速度与力的概念，知道其中关系。
2.通过做实验，掌握F=ma.二；过程与方法：1.建立质点模型，掌握抓住事物的主要方面。
2.建立正交分解，掌握力的分解与合成方法。
三：情感态度与价值观：1．注重获取知识的过程，培养学生的科学思维和研究方法2．从重大发现的历史过程领悟科学精神、物理思想和研究方法。
3．注重学生的自主学习，培养学生操作能力。
新课导入：前面我们学习了牛顿第二定律，那么力与加速度的关系是否如书所说呢？让我们一起来看。
进入新课：教学中的几点考虑①注意培养学生的实验素质。
实验课以学生活动为主，各种活动应有序进行。
指导学生阅读课文、说明卡，对照课文和说明卡观察仪器结构、了解仪器功能、操作要领。
认真观察实验现象，小组之间可以交流、对比实验情况。
如有意识的变速拉动纸带，观察纸带上打出的点起始部分、中间部分、最后部分有什么变化？其他小组打出的点有什么不同，这些差异都说明什么问题？以提高对实验现象的观察力。
要求学生尊重原始测量的数据，不能随意改动，实验测量的原始数据是研究实验现象。
寻找结论和规律的基本依据，也是检验、评价实验结果的依据。
尊重原始测量数据，是良好实验素质和科学精神的具体表现。
②注意理解一些名词、概念。
如计时点、计数点，两个计数点之间的位移、平均速度、某时刻的瞬时速度是怎样求得的。
各组交流F-a图象的异同，研究异同的原因。
画F-a图象时，横轴、纵轴单位长度的确定要根据实验数据的最大值、最小值合理选取，使描绘的图象F-a能充满坐标平面的大部分空间。
③说明卡片内容建议（以电磁打点计时器为例）：·在桌边固定打点计时器；·将复写纸调节片向外拉出，将复写纸圆片孔套在复写纸定位销上，向里推调节片，可调节复写纸位置；·将纸带穿过限位框，从复写纸下穿过压纸框，从另一侧限位框穿出；·开启电源等待1 s ～2 s拖动纸带，拖出纸带后立即切断电源；·在纸带上选取计数点，测量计数点之间长度时要用量程在30 cm以上透明塑料尺一次测量多组计数点间数值，不要用短刻度尺一段一段的测量计数点间距离，减小偶然误差。
研究方法：（1）控制变量法：保持m一定时，改变物体受力F测出加速度a，用图像法研究a与F关系（2）用极限思想介绍瞬时速度是可行的。
教材在定义了平均速度后进一步指出“为了使运动的描述精确些，可以把Δt取得小一些，运动快慢的差异也就小一些；Δt越小，描述越精确；想像Δt非常小，可以认为表示物体的瞬时速度。
实验目标1.要求学生通过教科书和阅读“说明卡”观察仪器，掌握使用打点计时器在纸带上记录时间和位移的技能，并运用这一技能测定速度,加速度，画出F-a图象。
了解用图象研究物理问题的方法。
2.要求学生在学会打点计时器的使用、纸带数据处理、测瞬时速度以及速度—时间图象的基础上，运用这些知识和技能探究小车速度随时间变化的规律。
体现通过实验探究培养学生学习物理和研究物理问题的方法，学习寻找规律的方法。
实验器材小车、砝码、小盘、细绳、附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、导线两根、纸带、天平、米尺．实验原理：平衡摩擦力：适当垫高木板的右端，使小车的重力沿斜面方向的分力正好平衡小车和纸带受到的阻力．在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上，让小车拉着穿过打点计时器的纸带匀速运动,不重复平衡.摩擦力．物理量的测量：（1）小车质量的测量：天平（2）合外力的测量：①要平衡摩擦力：平衡摩擦力时不要挂砝码盘，应连着纸带且通过打点记时器的限位孔，将轨道倾斜一定角度，此时物体在斜面上受到的合外力为0。
此时轻推小车，小车能够匀速下滑，这就说明此时物体合外力为0，实验中小车受到的合外力就是绳子的拉力了。
由于=，所以整个实验平衡了摩擦力后，改变小车的质量不需要重新平衡摩擦力.②绳子的拉力不等于砝码盘及砝码的重力：砝码盘及砝码的总质量远小于小车的总质量时，可近似认为绳子的拉力等于沙和小桶的重力。
实验条件：m≫m′.选小车(M)、砝码盘及盘内的砝码(m)为研究对象，则mg＝(M＋m)a①选砝码桶及桶内的砝码为研究对象则mg－FT＝ma②联立①②得：FT＝mg－m2g M＋m要使FT＝mg 需要m2gM＋m―→0即M≫m(4)一先一后一按：改变拉力和小车质量后，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．注意事项①会安装复写纸，并且会调节复写纸的位置，将纸带从复写纸圆片下穿过。
将计时器接入50 Hz交流电源，从交流4 V开始，观察振动片振动情况，若振动片振幅较小，再升高电压至6 V。
②开启电源，打点计时器工作，待1～2 s再拖动纸带打出点子。
观察点迹是否清晰，打完点后，立即关闭电源（因打点计时器是按间歇工作设计的，避免线圈过热而损坏）。
③在纸带上打不出点或点迹颜色过淡情况下，纠正的对策大致有三种：电源电压较低（4 V）情况下，可适当调高；调整复写纸位置或更换复写纸；调整打点计时器。
④打点计时器的调整。
如打不出点时，首先要检查压纸框的位置是否升高，而阻碍了振动片，振针打不到纸带上。
可将压纸框向下压恢复其原来位置。
这种情况一般是由于操作不当引起。
检查打点计时器是否正常工作的方法是，将计时器接在4～6 V交流电源上，将纸带穿过计时器，开启电源后观察振针是否在纸带上打出印记。
若没有打出印记，可能有两种情况。
·说明振动片没有工作在共振情况下。
可拧松螺钉，适当调整振动片位置，紧固后观察振幅，若达到或接近共振状态即可正常工作。
·如果振动片振动较大仍打不出点，可调整振针的位置，直至打出点为止。
若振针向下调节过长，则打点针打点的声音过大，且易出现双点，调节时要仔细。
⑤有的学生可能将打点计时器错接到学生电源的直流电源上（非稳压电源），也能在纸带上打出点迹，这是因为直流输出为单向脉动电流，频率为100 Hz，会导致数据处理时发生错误。
⑥使用电火花计时器在纸带上打点，安装纸带的方法有两种：一种是用一条纸带从墨粉盘下穿过，打点时墨粉盘不随纸带转动，电火花只将墨粉盘上某一位置的墨粉蒸发到纸带上，打出的点迹颜色较淡,打过一条纸带后要将墨粉盘转一角度再打另－条纸带。
学生实验时可采用这一方法。
另－种是用两条纸带，将墨粉盘夹在中间，拖动纸带时由于两条纸带的摩擦作用，墨粉盘会随纸带转动，电火花将墨粉盘上不同位置的墨粉蒸发到纸带上，所以打出的点迹颜色较重。
墨粉盘上面的一条纸带没有点迹，可重复使用。
用一条纸带打点时，纸带与打点计时器之间的摩擦阻力较小，用两条纸带打点时摩擦阻力较大。
不管用哪种方法，打完纸带后立即切断电源。
实验步骤：⑴用天平测出小车的质量M=193g。
⑵把实验器材安装好，⑶调节轨道的倾角，平衡小车的摩擦力⑷在砝码盘内放入砝码，测出砝码盘及盘内的砝码的重为m1=10g⑸将小车放于靠近电火花计时器处，将小桶通过细绳挂在小车上（细绳绕过定滑轮），打开电火花计时器的开关，放开小车得到一打好点的纸带⑹保持小车的质量不变，改变砝码盘内的砝码(m)的质量(15g，20g，25g，30g)，再做几次实验⑺在每条纸带上都要选取一段比较理想的部分，算出每条纸带的加速度⑻把各次实验中的数据填入表一内，画出a与F的图像（图1）数据处理(1)利用Δx＝aT2及逐差法求a.(2)以a为纵坐标，F为横坐标，根据各组数据描点，如果这些点在一条过原点的直线上，说明a与F成正比．结论：在误差允许的范围内：质量一定时，加速度与力成正比；力一定时，加速度与质量成反比。
误差分析(1)因实验原理不完善引起的误差：本实验用小盘和砝码的总重力m′g代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力．(2)摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差．（3）、未使轨道有滑轮的一端伸出桌面，导致细绳和桌子边缘有摩擦；（4）实验收集的数据不够多；（5）纸带通过限位孔时歪了。
教学改进：用光电门进行测速度，避免（3）（4）（5）误差，数字计时器能够测量出小到1 ms 或0．1 ms这么短的时间间隔，因而可以测量出比较精确的速度值。
教学实践表明，用极限思想介绍瞬时速度是可行的。
教材在定义了平均速度后进一步指出“为了使运动的描述精确些，可以把Δt取得小一些，运动快慢的差异也就小一些；Δt越小，描述越精确；想像Δt非常小，可以认为表示物体的瞬时速度。
”这样处理较清晰地体现了极限思想，目的是让学生进一步加深对科学思维方法的感悟，但又回避了严格的极限概念和计算，也没有引入“极限”这个术语。
为加深学生对瞬时速度的理解，我们可做下面的演示实验。
图1－5遮光片越窄，Δt越小时，描述通过该位置的运动快慢越精确，Δt极小时，可认为是瞬时速度。
（测量时，要将安装在气垫导轨侧面的光电门连接到数字计时器上，并且在运动的滑块上安装挡光片。
如图1-7所示，Z为光电门的立柱，A为光源（红外发光管或微型灯泡），B为光电三极管。
通常情况下，A发出的光束能够被B接收。
挡光片运动时会从A、B之间经过而遮挡光束。
图1－7计时器有两种工作方式。
第一种是测量一个光电门的光束被遮挡的时间Δt，配合条形挡光片D使用。
这段时间内，滑块的位移等于挡光片的宽度Δx ，于是就可以求出滑块运动的平均速度。
图1－8第二种是测量前后两次挡光的间隔时间。
可以按照图1-8设置两个光电门G1、G2 ，当条形挡光片的前沿a对G1 挡光的时刻开始计时，到它对G2 挡光的时刻停止计时，显示的时间间隔Δt是与G1 到G2 的距离Δx这一段位移对应的，从而可以计算出平均速度。
也可以按照图1-9只设置一个光电门G，但是在滑块上安装U形挡光片，挡光片的两个前沿a1、a2 的距离为Δx 。
当a1对G挡光的时刻开始计时，到a2对G挡光的时刻停止计时，显示出的时间间隔Δt是与位移Δx对应的，也可以由此计算出平均速度。
图1－9姓名：张孔均学号：2015411026。
力与加速度的实验测量
力与加速度的实验测量一、引言力与加速度是物理学中的重要概念，通过实验测量它们的关系可以验证牛顿第二定律。
本实验旨在通过一系列的实验操作和数据记录来测量力与加速度的关系，进一步验证牛顿第二定律。
二、实验原理根据牛顿第二定律，当作用于物体上的合力与物体的质量乘积相等时，物体将产生加速度。
即F = ma，其中F 表示作用在物体上的合力，m 表示物体的质量，a 表示物体的加速度。
三、实验步骤1. 确定实验装置：准备一个光滑的水平面，放置一个轻质滑块以及一根粗细适中的绳子。
在绳子的一端，绑上一个小挂物，而另一端则固定在光滑面的墙上。
2. 测量质量：使用天平准确测量滑块的质量 m，并记录下来。
3. 测量加速度：将滑块轻轻拉到一侧，并松手让它自由滑下。
使用计时器记录滑块从起点到终点所用的时间 t，并计算出滑块的加速度 a= 2s/t^2，其中 s 表示滑块滑行的距离。
4. 改变质量和挂物：重复实验步骤3，但这次在滑块上放置不同的挂物，改变滑块的总质量，即 m = m滑块 + m挂物。
记录不同条件下的加速度。
5. 数据记录与处理：将实验数据整理，并绘制力与加速度的图表，分析它们之间的关系。
四、实验数据记录与分析接下来是一些示例实验数据的记录和分析：条件 1：m滑块 = 0.2 kgm挂物 = 0.1 kgs = 1 mt = 2 s通过计算，我们可以得到加速度 a = 2*1/2^2 = 0.5 m/s²。
条件 2：m滑块 = 0.2 kgm挂物 = 0.2 kgs = 1 mt = 2.5 s通过计算，我们可以得到加速度 a = 2*1/2.5^2 = 0.32 m/s²。
将实验数据绘制成力与加速度的图表，可以清楚地看到它们之间的线性关系。
根据牛顿第二定律，合力与加速度成正比，即所受力越大，加速度越大。
五、实验误差分析在实际实验中，由于各种因素的干扰，可能会导致实验结果出现误差。
以下是可能的误差来源及其分析：1. 滑块的质量测量误差：使用天平测量质量时，仪器的误差或操作者的误差可能导致滑块质量的测量结果不够准确。
力与加速度的关系实验
力与加速度的关系实验【引言】力与加速度之间的关系一直是物理学中的重要课题。
本文将通过一系列实验来探究力与加速度之间的关系，以便更好地理解这一物理现象。
【实验一：关于力、质量和加速度】在这个实验中，我们将通过改变物体的质量来研究力和加速度的关系。
首先，我们选择了几个不同质量的物体，并将它们都放在同样的平坦表面上。
然后，我们在每个物体上施加相同大小的力，并测量每个物体的加速度。
结果显示，无论物体的质量大小如何，施加的力越大，物体的加速度也越大。
这表明力与加速度之间存在直接的正比关系。
【实验二：关于力和斜面角度】在这个实验中，我们将进一步研究力和加速度的关系，但这次我们会改变斜面的角度。
我们使用同样的物体，并施加相同的力。
然而，我们将斜面调整为不同的角度，从而改变物体相对于水平面的倾斜程度。
实验结果显示，斜面角度愈大，物体的加速度也愈大。
这表明力与加速度的关系还受到了斜面角度的影响，但其具体的关系需要进一步研究。
【实验三：关于力、弹簧和加速度】这个实验将探讨力、弹簧和加速度之间的关系。
我们选择了一个可伸长的弹簧，然后在弹簧的一端挂上一个物体，另一端固定在支架上。
我们改变挂在弹簧上的物体的质量，并记录弹簧拉伸的长度。
实验结果显示，物体质量的增加导致了弹簧的拉伸，表明物体受到了一个向下的力。
根据胡克定律，力和弹簧的拉伸长度成正比关系。
由于弹簧的拉伸与物体的加速度成正比，我们可以得出结论：力与加速度之间存在正比关系。
【结论】通过以上实验，我们得出以下结论：力与加速度之间存在直接的正比关系，力的大小决定了物体的加速度的大小。
同时，斜面的角度和弹簧的弹性也会对力与加速度之间的关系产生影响，其具体关系需要进一步深入研究。
这些实验结果对于理解力学原理以及实际应用都具有重要意义。
【致谢】在这个实验过程中，我们要感谢导师和同学们的帮助和支持。
没有他们的支持，我们无法完成这个实验研究。
【参考文献】（列出参考文献，无需给出链接）以上是关于力与加速度的关系实验的报告。
备课讲解如何通过实验观察力与加速度的变化
备课讲解如何通过实验观察力与加速度的变化实验目的：通过实验观察力与加速度的变化，进一步了解物体运动的规律，探索力与加速度之间的关系。
实验材料：1. 弹簧测力计2. 弹簧3. 运动小车4. 定滑轮5. 斜坡实验步骤：1. 将弹簧测力计固定在水平桌面上，使其处于拉伸状态。
2. 将运动小车置于平滑水平桌面上，与弹簧测力计相连接。
3. 对小车施加一定的力，使其获得加速度。
4. 通过读取弹簧测力计上的力值，记录下小车在不同加速度下所受的力。
5. 固定定滑轮在合适位置，并将小车与滑轮用细线连接。
6. 在斜坡上放置小车，使它沿斜坡向下滑动。
7. 同样通过读取弹簧测力计上的力值，记录下小车在不同斜度斜坡上滑动时所受的力。
实验结果：1. 在水平桌面上施加一定的力后，小车获得加速度，弹簧测力计上的力值随着加速度的增大而增大。
2. 在斜坡上滑动时，小车受到重力和斜坡对它施加的正向力，弹簧测力计上的力值随着斜度的增大而增大。
实验分析：1. 实验结果表明，力与加速度成正比。
当施加的力增大时，小车的加速度也随之增大。
2. 在斜坡上滑动时，小车受到斜坡对它的正向力作用，从而增大了小车的加速度。
实验结论：1. 力与加速度之间存在着正比关系，力增大则加速度增大，力减小则加速度减小。
2. 在斜坡上滑动时，斜坡对物体的作用力也会增大物体的加速度。
实验应用：1. 通过该实验可以更好地理解牛顿第二定律，即力等于质量乘以加速度。
2. 实验结果可以应用于机械工程、运动学等领域，帮助解决实际问题。
注意事项：1. 在实施实验时应注意安全，避免出现意外情况。
2. 实验结果可能会受到摩擦力、空气阻力等因素的影响，需要进一步进行探究。
通过以上的实验观察力与加速度的变化，我们可以更好地理解物体运动规律，探索力与加速度之间的关系。
这对于学习力学、运动学等相关知识具有重要意义，并能够对实际问题的解决提供帮助。
加速度与力的关系实验
加速度与力的关系实验实验介绍：加速度与力的关系是物理学中的重要概念之一。
本实验将通过测量物体不同受力情况下的加速度来研究加速度与力之间的关系。
实验所需材料包括一个小木块、一台光滑的水平面、一个弹簧拉力计、一张光滑无风的桌面以及标尺。
实验步骤：第一步：准备工作1. 将桌面清洁干净，保持光滑平整。
2. 将弹簧拉力计固定在桌面上，并确保它处于平衡状态。
3. 将光滑的水平面放在桌面上，确保其与桌面垂直。
4. 确保实验环境无外部风力干扰。
第二步：测量物体的质量1. 使用标尺准确测量小木块的质量，记录下来。
第三步：测量物体受力情况下的加速度1. 将小木块放在水平面上，并在其上方放置弹簧拉力计。
2. 缓慢施加一个水平方向的恒定力，使小木块开始运动。
3. 通过观察弹簧拉力计的示数，并记录木块运动的时间、位移和速度。
4. 分别重复以上步骤，施加三个不同的恒定力，每次记录相应的数据。
实验结果分析：根据实验所获得的数据，我们可以计算出每次实验中小木块的加速度。
将这些加速度与施加在小木块上的力进行对比，即可得出加速度与力之间的关系。
实验结论：通过对加速度与力的关系实验的观察与分析，我们可以得出以下结论：1. 加速度与力成正比：施加在小木块上的力越大，小木块的加速度也越大；2. 加速度与物体质量成反比：在施加相同的力下，质量越大的物体加速度越小。
这个实验结果符合牛顿第二定律——物体的加速度与作用力成正比，与物体的质量成反比的定律。
应用与意义：1. 帮助我们更好地理解和应用牛顿第二定律；2. 在工程应用中，可用于计算物体在给定力作用下的加速度，从而设计合适的控制系统；3. 在交通工具设计中，可以帮助衡量车辆的加速性能，进而提高车辆的安全性和性能；4. 在日常生活中，了解加速度与力的关系有助于我们更好地理解运动过程，并进行相应的实践应用。
总结：本实验以加速度与力的关系为研究对象，通过测量不同受力情况下小木块的加速度，得出加速度与力成正比，与物体质量成反比的结论。
4.2实验探究加速度与力、质量的关系(共38张PPT)
反复移动薄木板的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速 运动状态（通过在纸带上打出的点迹是否均匀来判断），这时小 车拖着纸带运动时受到的摩擦力恰好与小车所受的重力在斜面方 向上的分力平衡。
请同学们自己确定探究方案，进行实验、作出图象，进行分析、 形成结论.
体的受力，分析加速度与力的关系
2、实验数据分析：设计表格，做a—F图像。
实验
数 据 处 理 ： 加 速 0.75 a/m·s -2 度 与 0.60 力 0.45 的 0.30 关 0.15 系
0 0.1 0.2 0.3 0.4
次数 F/N a/m ·s -2 当小 1 车质 2 量不 3 变时 4
实
验
结
论 ：
实验结论：物体所受合力不变时，
加 加速度与物体的质量成反比。
速
度 与
a 1
质
m
量
的
关
系
三、制定实验方案时的两个问题 1、怎样测量（或比较）物体的加速度?
其实，在这个实验中也可不测加速度的具体数值。
2、怎样提供和测量物体所受的恒力?
实验中的F应为物体所受的合力，如何处理小车所受的摩擦力？
影响加速度的因素
牛顿第一定律告诉我们，当物体受到外力作用时，物体的 速度会发生改变，但它无法解释速度会怎样改变。速度改变的 快慢由加速度来描述。因此探寻物体力与运动之间规律的出发 点，是应考虑加速度与什么因素有关。
列车起动时，速度 是缓慢增加的，加速度 较小。影响加速度的原 因是列车牵引力不够大 还是列车质量太大呢？
得多时，小车所受拉力才近似等于盘和砝码的总重 力。
案例二：
实验器材：
实验探究加速度与力质量的关系示范课
3 实验过程
（1）用天平测出小车和小盘的质量 M 和m， 并把数据统计下来(规定：M >> m)
（2）按实验装置图把实验器材安装好，但不 要把悬挂小盘的细绳系在小车上 （3）平衡摩擦力 （4）把细绳系在小车上，并绕过定滑轮，先 通电源再放开小车，取下纸带，并标注牵引力 （5）保持小车质量不变，在小盘内放入质量
2．在本实验中，在研究加速度a与小车的质量M的 关系时，由于没有注意始终满足M≫m的条件，成果得 到的图象应下是图中的( D )
3．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验 中，某同窗选用的实验装置如图所示．
(1)在水平实验桌上放置一端有定滑轮的长木板， 将不带定滑轮的一端适宜垫起的目的是___.
＝ m/s2 ＝ m/s2＝0.15 m/s2.
图实－4－6
(3)小车、砝码盘和砝码构成的系统所受合外力为砝码盘和 砝码的总重力，而表中数据漏计了砝码盘的重力，造成合 力F的测量值不大于真实值，a－F图线但是原点．
[答案] (1)0.16(0.15也算对) (2)见解析 (3)未计入砝码盘的重力
7.(2009年台州模拟)如图3－4－10所示，在探究加 速度与力、质量的关系的演示实验中，若1、2两个 相似的小车所受拉力分别为F1、F2，车中所放砝码 的质量分别为m1、m2，打开夹子后通过相似的时 间两车的位移分别为x1、x2，则在实验误差允许的 范畴内，有( ) A．当m1＝m2、F1＝2F2时，x1＝2x2 B．当m1＝m2、F1＝2F2时，x2＝2x1 C．当m1＝2m2、F1＝F2时，x1＝2x2 D．当m1＝2m2、F1＝F2时，x2＝2x1
母代号)．
DCEABF或DCEBAF.
A．保持重物的质量不变，在小车里加砝码，测出加速度，重复
《实验：探究加速度与力、质量的关系》运动和力的关系PPT
请在图丙中画出 a-m1 图线，并依据图线求出小车加速度 a 与质 量倒数m1 之间的关系式是________。
(3)保持小车质量不变，改变槽码的质量，该同学根据实验数据 作出了加速度 a 随合力 F 变化的图线，如图丁所示。该图线不 通过原点，请你分析其主要原因是______________________ ____________________________________________________。
应作 a-m1A图像，故选项 D 正确。 (2)利用逐差法可得：s4＋s3－s2－s1＝4aT2， 解得 a＝s4＋s34－T2s2－s1＝40×.0204.081 m/s2＝0.62 m/s2。 (3)将长木板右端适当垫高，其目的是平衡摩擦力；把长木板
的右端垫得过高，使得倾角过大，小车所受重力平行于木板的分 力大于小车受到的摩擦力，小车受到的合力大于细线的拉力，在 小车不受力时，小车已经具有一定的加速度，a-F 图像不过原点， 在 a 轴上有截距，因此他绘出的 a-F 关系图像是选项 C。
解析：(1)用逐差法计算加速度大小为 a＝x4＋4x×3－2xT2－2 x1＝1.00 m/s2。 (2)根据题目提供的小车加速度 a 与质量 m 对应的倒数m1 的有关数 据，可在坐标系中描出 8 个对应点，用一条直线“连接”各点，使 尽量多的点落在直线上，不在直线上的点
大致均匀分布在直线的两侧，得到的
实验次数 1
物理量
2 3 4 5 678
小车加速度 a/(m·s－2)
1.90 1.72 1.49 1.25 1.00 0.75 0.50 0.30
小车质量 m/kg 0.25 0.29 0.33 0.40 0.50 0.71 1.00 1.67
物体的力与加速度实验
物体的力与加速度实验物体的力与加速度实验是物理学中一项重要的实验之一，它旨在研究物体在受力作用下的加速度变化规律。
通过实验，我们可以深入了解物体的运动规律，并探究力与加速度之间的数学关系。
在进行物体的力与加速度实验时，需要准备一根光滑的斜面、一个块状物体、一个光滑的滑块以及一组测力计。
首先，将斜面固定在水平面上，并在斜面的一端放置块状物体。
然后，将滑块放在斜面上，并将测力计挂在滑块上方。
接下来，我们可以开始进行实验了。
实验的第一步是测量物体的质量。
使用一个天平，将块状物体放置在天平上，记录下物体的质量值。
这一步骤非常重要，因为物体的质量将直接影响它在受力作用下的加速度。
接下来，我们将斜面倾斜一个小角度，使得滑块开始下滑，此时重力对物体产生了作用。
在滑块下滑过程中，我们可以通过测力计测量物体所受的拉力。
拉力的大小等于物体受到的物体重力的垂直分量。
我们可以多次测量拉力，并求取其平均值，以减小误差。
随后，我们需要测量物体的加速度。
通过观察滑块下滑的时间和滑过的距离，我们可以使用以下公式计算出加速度：\[a = \dfrac{2d}{t^2}\]其中，d为滑块下滑的距离，t为滑块下滑所花费的时间。
在实验过程中，我们可以逐渐改变斜面的倾角，测量不同条件下物体的加速度。
通过这些数据，我们可以得出结论：物体的加速度与受力大小呈正比，与物体的质量呈反比。
这一结论即为牛顿第二定律的数学表达式：\[F = ma\]其中，F为受到的力的大小，m为物体的质量，a为物体的加速度。
物体的力与加速度实验不仅可以通过简单的数学公式得出结论，也可以通过数据的可视化表示更加直观地观察到物体加速度与受力的关系。
例如，在一张坐标纸上，我们可以绘制出加速度和力之间的散点图，通过观察数据的分布趋势，可以进一步确认它们之间的关系。
物体的力与加速度实验不仅有助于加深对力学规律的理解，还能培养学生的实验技能和科学思维能力。
通过实践，学生们可以更加深入地理解和掌握力学知识，为今后的学习打下坚实的基础。
高中物理必修一-实验：探究加速度与力、质量的关系
实验：探究加速度与力、质量的关系知识集结知识元实验：探究加速度与力、质量的关系知识讲解实验：探究加速度与力、质量的关系1．实验目的、原理实验目的：验证牛顿第二定律，即物体的质量一定时，加速度与作用力成正比；作用力一定时，加速度与质量成反比．实验原理：利用砂及砂桶通过细线牵引小车做加速运动的方法，采用控制变量法研究上述两组关系．如图所示，通过适当的调节，使小车所受的阻力忽略，当M和m做加速运动时，可以得到当M>>m时，可近似认为小车所受的拉力T等于mg．本实验第一部分保持小车的质量不变，改变m的大小，测出相应的a，验证a与F的关系；第二部分保持m不变，改变M的大小，测出小车运动的加速度a，验证a与M的关系．2．实验器材打点计时器，纸带及复写纸，小车，一端附有滑轮的长木板，小桶，细绳，砂，低压交流电源，两根导线，天平，刻度尺，砝码．3．实验步骤及器材（1）用天平测出小车和小桶的质量M和m，把数值记录下来．（2）按下图所示把实验器材安装好．（3）平衡摩擦力：在长木板的不带滑轮的一端下面垫上一块薄木板，反复移动其位置，直至不挂砂桶的小车刚好在斜面上保持匀速运动为止．（4）将砂桶通过细绳系在小车上，接通电源放开小车，使小车运动，用纸带记录小车的运动情况，取下纸带，并在纸带上标上号码．（5）保持小车的质量不变，改变砂桶中的砂量重复步骤（4），每次记录必须在相应的纸带上做上标记，列表格将记录的数据填写在表内．（6）建立坐标系，用纵坐标表示加速度，横坐标表示力，在坐标系上描点，画出相应的图线以验证a与F的关系．（7）保持砂及小桶的质量不变，改变小车的质量(在小车上增减砝码)，重复上述步骤（5）、（6）验证a与M的关系．4．数据处理及误差分析（1）该实验原理中，可见要在每次实验中均要求M>>m，只有这样，才能使牵引小车的牵引力近似等于砂及砂桶的重力．（2）在平衡摩擦力时，垫起的物体的位置要适当，长木板形成的倾角既不能太大也不能太小，同时每次改变M时，不再重复平衡摩擦力．（3）在验证a与M的关系时，作图时应将横轴用表示，这样才能使图象更直观．5．注意事项（1）在本实验中，必须平衡摩擦力，方法是将长木板的一端垫起，而垫起的位置要恰当．在位置确定以后，不能再更换倾角．（2）改变m和M的大小时，每次小车开始释放时应尽量靠近打点计时器，而且先通电再放小车．（3）每次利用纸带确定a时，应求解其平均加速度．例题精讲实验：探究加速度与力、质量的关系例1.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，下列做法中正确的是（）A．实验时，先接通打点计时器电源，再放开小车B．平衡摩擦力时，应将装砝码的砝码盘用细绳通过定滑轮系在小车上C．改变小车的质量再次进行实验时，需要重新平衡摩擦力D．小车运动的加速度可由牛顿第二定律直接求出例2.利用图示装置“探究加速度与力、质量的关系”，下列说法中正确的是（）A．实验时，应先接通打点计时器的电源，再放开小车B．平衡摩擦力时，应将装砝码的砝码盘用细绳通过定滑轮系在小车上C．改变小车的质量再次进行实验时，需要重新平衡摩擦力D．小车运动的加速度可由牛顿第二定律直接求出例3.某同学设计了一个验证牛顿第二定律的实验，下面图甲为其设计的实验装置简图．（1）如图乙所示，为该同学做某次实验得到的纸带，可以判断出这条纸带的运动方向是________．（选“向左”或“向右”）（2）如图丙所示，为该同学根据纸带上的测量数据进行分析处理后所描绘出来的实验图线示意图．设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，若牛顿第二定律成立．则：小车受到沙桶的拉力大小为________N；小车的质量大小为________kg．当堂练习单选题练习1.在验证牛顿第二定律的实验中，按实验要求装置好器材后，应按一定步骤进行，下述操作步骤安排不尽合理，请选择出合理的实验顺序．（）（A）保持砂桶里的砂子质量不变，在小车里加砝码，测出加速度，重复几次；（B）保持小车质量不变，改变砂桶里砂子质量，测出加速度，重复几次；（C）用天平分别测出小车和小桶的质量；（D）平衡摩擦力，使小车近似做匀速直线运动；（E）挂上小桶，放进砂子，接通打点计时器的电源，放开小车，在纸带上打下一系列的点；（F）根据测量数据，分别画出a-F和a-的图线．A．B、D、C、E、A、F B．D、C、E、B、A、FC．C、E、A、B、F、D D．A、B、C、D、E、F练习2.在验证牛顿第二定律的实验中：某组同学用如图（甲）所示装置，采用控制变量的方法，来研究小车质量不变的情况下，小车的加速度与小车受到的力的关系，下列措施中不需要和不正确的是（）①首先要平衡摩擦力，使小车受到的合力就是细绳对小车的拉力②平衡摩擦力的方法就是，在塑料小桶中添加砝码，使小车能匀速滑动③每次改变拉小车的拉力后都需要重新平衡摩擦力④实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力⑤实验中应先放小车，然后再开打点计时器的电源．A．①③⑤B．②③⑤C．③④⑤D．②④⑤练习3.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某同学组装了如图所示的装置．下列说法中正确的是（）A．小车释放时应靠近定滑轮B．平衡摩擦力时应将砝码盘与小车相连C．电磁打点计时器应实验低于6V的直流电源供电D．砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量练习4.如图所示，在“验证牛顿运动定律”的实验中，下列做法不正确的是（）A．拉小车的细线应该与长木板平行B．小桶和砂的总质量应远小于小车的总质量C．平衡摩擦力时，必须通过细线挂上小桶和砂D．小车应紧靠打点计时器，先接通电源再释放小车练习5.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，下列做法中正确的是（）A．实验时，先接通打点计时器电源，再放开小车B．平衡摩擦力时，应将装砝码的砝码盘用细绳通过定滑轮系在小车上C．改变小车的质量再次进行实验时，需要重新平衡摩擦力D．小车运动的加速度可由牛顿第二定律直接求出练习6.利用图示装置“探究加速度与力、质量的关系”，下列说法中正确的是（）A．实验时，应先接通打点计时器的电源，再放开小车B．平衡摩擦力时，应将装砝码的砝码盘用细绳通过定滑轮系在小车上C．改变小车的质量再次进行实验时，需要重新平衡摩擦力D．小车运动的加速度可由牛顿第二定律直接求出填空题练习1.在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”活动中，某小组设计了如图甲所示的实验装置．图中上下两层水平轨道表面光滑，两小车前端系上细线，细线跨过滑轮并挂上砝码盘，两小车尾部细线连到控制装置上，实验时通过控制装置使两小车同时开始运动，然后同时停止．（1）在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使________；在实验时，为减小系统误差，应使砝码盘和砝码的总质量________小车的质量（选填“远大于”、“远小于”、“等于”）．（2）实验中获得数据如下表所示：其中小车Ⅰ、Ⅱ的质量m均为200g．实验次数小车拉力F/N位移x/cm1Ⅰ0.1Ⅱ0.246.512Ⅰ0.229.04Ⅱ0.343.633Ⅰ0.341.16Ⅱ0.444.804Ⅰ0.436.43Ⅱ0.545.56在第1次实验中小车Ⅰ从图乙中的A点运动到B点，则表中空格处的测量结果应该是_________．通过分析，可知表中第_______次实验数据存在明显错误，应舍弃．练习2.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，采用如图a所示的实验装置，把附有滑轮的长木板平放在水平的实验桌上．小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车所受拉力用F表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带由打点计时器打上的点计算出．（1）如图b为甲同学根据测量数据作出的a﹣图线，图线不过原点的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过（填“大”或“小”）；图线的AB段明显偏离直线的原因是．（填选项前字母）A．所挂钩码的总质量过小B．小车与轨道之间存在摩擦C．所用小车的总质量越来越大D．所用小车的总质量越来越小（2）乙、丙同学用同样器材做实验，所用小车总质量分别为M 乙和M 丙，画出了各自得到的a﹣F 图线如图c 所示，由图线可知M 乙M 丙（填“＞”、“=”或“＜”）．（3）在处理数据时，总是把托盘和砝码的重力当作小车所受牵引力．而实际上小车所受牵引力比托盘和砝码的总重力要一些（选填“大”或“小”）．因此，为使实验结论的可信度更高一些，应使托盘和砝码的总质量尽可能一些（选填“大”或“小”）．练习3.某同学用如图甲所示装置做“探究物体的加速度跟力的关系”的实验．实验时保持小车的质量不变，用钩码所受的重力作为小车受到的合力，用打点计时器和小车后端拖动的纸带测出小车运动的加速度．（1）实验时先不挂钩码，反复调整垫木的左右位置，直到小车做匀速直线运动，这样做的目的是_________________________________________．（2）图乙为实验中打出的一条纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出了连续的5个计数点A 、B 、C 、D 、E ，相邻两个计数点之间都有4个点迹没有标出，测出各计数点到A 点之间的距离，如图乙所示．已知打点计时器接在频率为50Hz 的交流电源两端，则此次实验中小车运动的加速度的测量值a =______m/s 2．（结果保留两位有效数字）（3）实验时改变所挂钩码的质量，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a -F 关系图线，如图丙所示．试分析：图线不通过坐标原点O 的原因是___________________________；曲线上部弯曲的原因__________________________．练习4.某实验小组在实验室做“探究加速度与力、质量的关系”实验：（1）甲同学在物体所受合外力不变时，改变物体的质量，得到数据如下表所示｡实验次数物体质量m（kg）物体的加速度a（m/s2）物体质量的倒数1/m（1/kg）10.200.78 5.0020.400.38 2.5030.600.25 1.6740.800.20 1.255 1.000.16 1.00根据表中的数据，在图1所示的坐标中描出相应的实验数据点，并作出图象｡②由a-图象，你得出的结论为_____________________________________________｡③物体受到的合力大约为_______N｡（结果保留两位有效数字）（2）乙同学在保持小车质量不变的情况下，通过多次改变对小车的拉力，由实验数据作出的a-F图象如图2所示，则该图象中图线不过原点的原因是：__________________，小车的质量为________kg．（保留两位有效数字）练习5.在做“探究加速度与力、质量关系”的实验中，采用如图1所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算出．（1）当M与m的大小关系满足__________时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力．（2）一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质量m一定，改变小车及车中砝码质量M，测出相应的加速度，采用图象法处理数据，为了比较容易地检查出加速度a与质量M的关系，应该做_______的图象（填“a-M”或“a-”）．（3）如图2（a）是甲同学根据测量数据做出的a-F图线，说明实验存在的问题是_______________________________（4）乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a-F图线，如图2（b）所示，两个同学做实验的哪一个物理量取值不同？答：_______________________________________．（5）若实验得到如图3所示的一条纸带，相邻两个计数点的时间间隔为T，B、C两点的间距x2和D、E两点的间距x4已量出，利用这两段间距计算小车加速度的表达式为______________．练习6.某同学做“探究加速度与力、质量关系”的实验．如图甲所示是该同学探究小车加速度与力的关系的实验装置，他将光电门固定在水平轨道上的B点，用不同重物通过细线拉同一小车，每次小车都从同一位置A由静止释放．（1）实验中可近似认为细线对小车的拉力与重物重力大小相等，则重物的质量m与小车的质量M间应满足的关系为____________；（2）若用游标卡尺测出光电门遮光条的宽度d如图乙所示，则d=___________cm；实验时将小车从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间△t，则小车经过光电门时的速度为____________（用字母表示）；（3）测出多组重物的质量m和对应遮光条通过光电门的时间△t，并算出相应小车经过光电门时的速度v，通过描点作出v2-m线性图象（如图丙所示），从图线得到的结论是：在小车质量一定时，____________________．（4）某同学在作出的v2-m线性图象不通过坐标原点，开始实验前他应采取的做法是（）A．将不带滑轮的木板一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动B．将不带滑轮的木板一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动C．将不带滑轮的木板一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动D．将不带滑轮的木板一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀加速运动．练习7.为了探究物体的加速度与质量的关系，某实验小组的同学设计了如图所示的实验装置，装置中有电火花打点计时器、纸带、带滑轮的长木板（滑轮光滑）、垫块、小车和砝码（总质量用M 表示）、砂和砂桶（总质量用m表示）、刻度尺等，请回答下列问题：（1）实验误差包含偶然误差和系统误差，本实验中纸带与打点计时器、小车与长木板之间的摩擦和空气阻力对实验的影响属于__________（填“偶然误差”或“系统误差”）．（2）按如图的方式将长木板有计时器的一端适当垫高，以平衡摩擦力，使小车能带动纸带在长木板上做匀速运动．（3）探究小车的加速度与其质量的关系时，可以通过改变小车中砝码的个数来改变小车的质量．在完成本实验时，为了使沙桶和沙的总重力近似地等于小车的牵引力，则沙桶和沙的总质量与小车和砝码的总质量的关系应满足____________．（4）在完成实验操作后，将得到的数据用图象进行处理，则小车加速度的倒数与小车和砝码的总质量M的函数图象正确的是_________．练习8.某同学在实验室用如图甲所示的实验装置探究加速度与质量关系的实验．（1）为了尽可能减少摩擦力的影响，需将长木板的右端垫高，在______（选填“有”或“没有”）沙桶拖动下，轻推一下小车，使小车能拖动穿过打点计时器的纸带做____________________．（2）通过改变________（选填“沙和沙桶”或“小车”）的质量，可探究加速度与_______（选填“小车”或“沙和沙桶”）质量的关系；（3）如果某次实验打出的纸带如图乙所示，O为起点，A、B、C为过程中的三个相邻的计数点，相邻的计数点之间有四个点没有标出，A、B、C到O点的距离在图中乙标出，所用交流电的频率为f，则测出小车运动的加速度为_______________．练习9.某物理兴趣小组的同学用图甲所示装置来“验证牛顿第二定律”．同学们在实验中，都将砂和小桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小，通过改变小桶中砂的质量改变拉力．为使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，实验中需要平衡摩擦力．①下列器材中不必要的是______（填字母代号）．A．低压交流电源B．秒表C．天平（含砝码）D．刻度尺②下列实验操作中，哪些是正确的_________（填字母代号）．A．调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行B．每次实验，都要先放开小车，再接通打点计时器的电源C．平衡摩擦力时，将悬挂小桶的细线系在小车上D．平衡摩擦力时，让小车后面连着已经穿过打点计时器的纸带③图乙是某同学实验中获得的一条纸带．A、B、C为三个相邻的计数点，若相邻计数点之间的时间间隔为T．A、B间的距离为x1，A、C间的距离为x2，则小车的加速度a=__________（用字母表达）．④图丙是小刚和小芳两位同学在保证小车质量一定时，分别以砂和小桶的总重力mg为横坐标，以小车运动的加速度a为纵坐标，利用各自实验数据作出的a-mg图象．a．由小刚的图象，可以得到实验结论：_____________________________________．b．小芳与小刚的图象有较大差异，既不过原点，又发生了弯曲，下列原因分析正确的是__________（填字母代号）．A．图象不过原点，可能是平衡摩擦力时木板倾角过大B．图象不过原点，可能是平衡摩擦力时木板倾角过小C．图象发生弯曲，可能是砂和小桶的质量过大D．图象发生弯曲，可能是小车的质量过大⑤正确平衡摩擦力后，小组中一位同学保持砂和小桶总重力mg不变，通过在小车上增加砝码改变小车质量，进行实验并得到实验数据．处理数据时，他以小车和砝码的总质量M为横坐标，为纵坐标，作出-M关系图象，示意图如图丁所示，发现图线从纵轴上有截距（设为b）．该同学进行思考后预测：若将砂和小桶总重力换成另一定值（m+△m）g，重复上述实验过程，再作出-M图象．两次图象的斜率不同，但截距相同均为b．若牛顿定律成立，请通过推导说明该同学的预测是正确的．练习10.用如图所示的装置探究加速度与力和质量的关系，带滑轮的长木板和弹簧测力计均水平固定．（1）实验时，一定要进行的操作是____________a．小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数；b．改变砂和砂桶质量，打出几条纸带c．用天平测出砂和砂桶的质量d．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量（2）以弹簧测力计的示数F为横坐标，以加速度a为纵坐标，画出的a-F图象可能正确的是_______（3）若小车匀速运动时，测力计的示数为F，则小车受到的摩擦力为___________（4）若求出的a-F图象的斜率为k，则小车的质量为__________．。
人教版高中物理必修一《实验：探究加速度与力、质量的关系》运动和力的关系PPT课件
量速 的度 关与 系力
、
实验： 探究加速度与力、质量的关系
知识清单 一、实验目的 1.探究加速度与力、质量的关系． 2.掌握运用图像处理问题的方法． 二、实验原理 用控制变量法探究加速度a与力F、质量M的 关系，可以先保持F不变，研究a和M的关系 ，再保持M不变，研究a和F的关系．
实验： 探究加速度与力、质量的关 系
8.保持砝码和小盘的质量m
不变，改变小车质量M，重 复步骤4和6，作 a-1M 图像 ，若图像为一过原点的直线
，证明加速度与质量成反比
实验： 探究加速度与力、质量的关 系
知识清单 五、注意事项 1．牵引小车的砝码应有10g、20g、50g等规格。没 有小规格砝码，可用沙桶装沙替代，质量用天平称量 2。．探究加速度与力的关系：小车质量为200g，两车 上面均可加100g左右的砝码。保持其中一个小车所 挂砝码不变（如20g），另一小车所挂砝码逐渐加大 ，但不要过大。砝码质量过大，会使图象线性变差。
2.平衡摩擦不准造成误差. ②线为未平衡摩擦造成的误差．
②出现图(乙)中①②直线的原因 分析如下：平衡摩擦力后, 小车 在木板上的受力应有
若平衡摩擦过大, 小车在木板上的受力应有 F+mgsinθ-µmgcosθ=ma, 当1M =0, 即m→∞ 时, 式中F作为小量, 可略去, 将(*)式整理得 a=g(sinθ-µcosθ), 说明①线为平衡摩擦力过
F+mgsinθ-µmgcosθ=ma(*) 大造成的误差．
， 其中F为绳拉力，
[说明]平衡摩擦力时不要挂重物, 整个实验平 衡了摩擦力后, 不管以后是改变小盘和砝码的 质量还是改变小车和砝码的质量, 都不需要重
θ为木板与水平
新平衡摩擦力．