实验：探究加速度与力、质量的关系

§4.2实验：探究加速度与力、质量的关系

【学习目标】

1.学会用控制变量法研究物理规律。

2.会测量加速度、力和质量，能作出物体运动的a -F、a -

1

M图象。

3.通过实验探究加速度与力、质量的定量关系。

【学习重点】

1.会测量加速度、力和质量，能作出物体运动的a -F、a -

1

M图象。

2.通过实验探究加速度与力、质量的定量关系。

【方法指导】

自主探究、交流讨论、自主归纳

【实验基础】

[实验原理及操作]

【数据处理及分析】

一、数据处理

1．计算法：测得加速度或加速度之比(等于位移之比)后，通过计算看看是否满足

a1

a2＝

F1

F2、

a1

a2＝

M1

M2。

2．图象法：以拉力F为横坐标，加速度a为纵坐标，描绘a -F图象，看看图象是否为过原

点的倾斜直线；以

1

M为横坐标，加速度a为纵坐标，描绘a -

1

M图象，看看图象是否为过原

点的倾斜直线。

3．实验结论

(1)保持物体质量不变时，物体的加速度a与所受力F成正比。

(2)在力F不变时，物体的加速度a与质量M成反比。

备注

二、误差分析

1.实验原理不完善造成系统误差

2.测量、操作不够准确造成偶然误差

(1)质量的测量误差。(2)纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差。(3)拉线或纸带不与木板平行会造成误差。(4)平衡摩擦力不够(或过度)造成的误差，该误差使作出的图线在横轴(或纵轴)上产生截距。

三、注意事项

1．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重物的质量还是改变小车及砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力。

2．实验中必须满足小车和砝码的总质量远大于小盘和重物的总质量。只有如此，重物和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等。

3．小车应靠近打点计时器且先接通电源再放手。

4．作图象时，要使尽可能多的点落在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧，离直线较远的点应该舍去不予考虑

【课堂互动·考点探究】

用如图所示的装置研究在作用力F一定时，小车的加速度a与小车质量M的关系，某位同学设计的实验步骤如下：

A．用天平称出小车和小桶及内部所装沙子的质量

B．按图装好实验器材

C．把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂沙桶

D．将电磁打点计时器接在6 V电压的蓄电池上，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量

E．保持小桶及其中沙子的质量不变，增加小车上的砝码个数，并记录每次增加后的M值，重复上述实验

F．分析每条纸带，测量并计算出加速度的值

G．作a -M关系图象，并由图象确定a -M关系

(1)该同学漏掉的重要实验步骤是________，该步骤应排在________步实验之后。

(2)在上述步骤中，有错误的是________，应把________改为________。

(3)在上述步骤中，处理不恰当的是________，应把________改为________。

【即学即练】

1．(2016·淄博高一检测)“探究加速度与力、质量的关系”实验中：

(1)当质量M一定时，a与F合成________；当力F一定时，a与M成________。

(2)如图所示为“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置图，以下做法正确的是________。

A ．平衡摩擦力时，应将重物用细绳通过定滑轮系在小车上

B ．本实验中探究的方法是控制变量法

C ．实验时，先放开小车，后接通电源

D ．“重物的质量远小于小车的质量”这一条件如不满足，对探究结果也不会产生影响

某同学利用实验装置研究a 与F 之间的关系，测得小车的加速度a 和拉力F 的数

据见下表：

F/N 0.20 0.30 0.40 0.50

a/(m·s －2) 0.10 0.21 0.29 0.40

(1)根据表中数据在坐标图中画出a -F 的图线；

(2)结合实验装置，说明图线不过原点的原因是什么？如何进行改正？

【即学即练】

2．用如图所示的实验装置来探究加速度与力、质量的关系。

(1) 为了消除摩擦力的影响，实验前平衡摩擦力的具体操作为：取下________，把木板不

带滑轮的一端适当垫高并反复调节，直到轻推小车后，小车能沿木板做________运动；

(2)某次实验测得的数据如下表所示，根据这些数据在如图所示的坐标图中描点并作出图象，利用a -1

M 图象求得合力大小为________N 。(结果保留两位有效数字)

1

M /kg －1 4.0 3.6 2.0 1.4 1.0

a/(m·s －2) 1.2 1.1 0.6 0.4 0.3

【随堂演练·当堂达标】

1．关于探究加速度与力、质量的关系的实验，下列说法中符合实际的是()

A．通过同时改变小车的质量和小车受到的拉力，归纳出加速度、力、质量三者之间的关系

B．通过保持小车的质量不变，只改变小车的拉力，就可以归纳出加速度、力、质量三者之间的关系

C．通过保持小车的拉力不变，只改变小车的质量，就可以归纳出加速度、力、质量三者之间的关系

D．先保持小车的质量不变，研究加速度与力的关系；再保持小车的拉力不变，研究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度、力、质量三者之间的关

2.如图所示，在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，若1、2两个相同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，打开夹子后经过相同的时间两车的位移分别为x1、x2，则在实验误差允许的范围内()

A．当m1＝m2，F1＝2F2时，x1＝2x2

B．当m1＝m2、F1＝2F2时，x2＝2x1

C．当F1＝F2、m1＝2m2时，x1＝2x2

D．当F1＝F2、m1＝2m2时，x2＝2x1

3．如图所示是某同学做探究加速度与力、质量的关系实验时已接通电源正要释放纸带时的情况。请你改正该同学的五个差错。

①电源______________________________________________________；

②打点计时器位置_______________________________________________；

③滑轮位置_______________________________________________________；

④小车位置_______________________________________________________；

⑤长木板_______________________________________

【布置作业】

【课后总结与反思】