《创新课堂》第四章 运动和力的关系 2.实验探究加速度与力、质量的关系 高中物理必修第一册（人教版）同步讲练测（教师版+学生版）

2.实验：探究加速度与力、质量的关系 一、实验目的 1.学会用“控制变量法”探究加速度与力、质量的定量关系。 2.学会用图像法研究加速度与质量、力之间的关系。 3.学会将a-m图像采用“化曲为直”法转化为a-图像的思想方法。 二、实验原理 　研究方法：　控制变量　法。 （1）保持研究对象即小车的　质量　不变，通过改变悬挂的槽码的个数改变小车所受的　拉力　，测出小车的对应　加速度　，探究加速度与拉力之间的关系。 （2）保持悬挂的槽码的个数不变，即保持小车所受的　拉力　不变，改变研究对象即小车的　质量　，测出小车的对应　加速度　，探究加速度与质量之间的关系。 三、实验器材 小车、钩码、槽码、细绳、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、交流电源、纸带、　刻度尺　、天平。 四、实验步骤 1.用　天平　测出小车的质量M，并把数值记录下来。 2.按如图所示的装置把实验器材安装好（小车上先不系细绳）。 3.平衡阻力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫一木块，　反复　移动木块位置，直到使小车在不受牵引时能拖动纸带沿木板保持　匀速直线　运动为止（纸带上相邻点间距相等）。 4.保持小车　质量　不变，把小车停在　靠近　打点计时器处，挂上槽码，先接通电源，再让小车拖着纸带在木板上匀加速下滑，打出一条纸带。计算槽码的重力，即小车所受的　拉力　，由纸带计算出小车的加速度，并把槽码的重力和对应的加速度记录在表格1中。 表1 　　　　　实验序号 物理量 1 2 3 4 5 6 槽码的重力F/N 加速度a/（m·s－2） 5.改变槽码的个数，重复步骤（4），并多做几次。 6.保持小车受到的　拉力　不变，在小车上放上钩码改变小车的　质量　，再让小车在木板上运动打出纸带。计算小车上的钩码和小车的总质量M，并由纸带计算出小车对应的加速度。把相应数据记录在表格2中。 表2 　　　 　实验序号 物理量　 1 2 3 4 5 6 质量M/kg 质量的倒数/kg－1 加速度a/（m·s－2） 7.改变小车上钩码的个数，重复步骤（6），并多做几次，把所对应的质量和加速度也需记录在表2中。 五、 数据分析 1.由表1中记录的数据，以a为纵坐标、F为横坐标，根据数据作a-F图像（如图所示），找出规律，分析a与F的关系。 2.由表2中记录的数据，分别以a为纵坐标、M和为横坐标，根据数据作a-M图像和a-图像（如图所示），分析a与M的关系。 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。 六、注意事项 1.打点前小车应靠近打点计时器，且应先接通电源后释放小车。 2.在平衡阻力时，不需要悬挂槽码，但小车应连接纸带且接通电源。用手轻轻地给小车一个初速度，如果在纸带上打出的点迹间隔均匀，表明小车受到的阻力跟它受到的重力沿斜面向下的分力平衡。整个实验平衡了阻力后，不管以后是变槽码的个数，还是改变小车及砝码的质量，都不需要重新平衡阻力。 3.改变悬挂槽码的个数的过程中，要始终保证槽码的总质量远小于小车的质量。 4.作图时应使所作的直线通过尽可能多的点，不在直线上的点也要尽可能地对称分布在直线的两侧，但若遇到个别偏离较远的点（错误数据）可舍去。 类型一｜教材原型实验 【例1】　在研究作用力F一定时，小车的加速度a与小车（含钩码）质量M的关系时，某同学设计的实验步骤如下： A.用天平称出小车和所挂槽码的质量 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槽码 D.将电磁打点计时器接在6 V电压的蓄电池上，接通电源，释放小车，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.保持所挂槽码的质量不变，增加小车上的钩码个数，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 ... ...