1. 质点 参考系 空间 时间优秀教学实录

四川师范大学附属中学物理实验报告

实验名称：

姓名：

探究加速度与力、质量的关系

班级：

实验地点：

实验时间：

一、实验目的：1.学会用控制变量法研究物理规律.

12.会测量加速度、力和质量，会用图像法处理数据能作出物体运动的a－F、a－图像.

m

3.通过实验探究加速度与力、质量的定量关系．

二、实验原理

实验的基本思想——控制变量法

1．保持研究对象即小车的

不变，改变盘内砝码的质量，即改变

，测出小车的对应加速度，验证加速度是否正比于作用力．

2．保持小盘中砝码的质量不变，即保持

不变，改变研究对象的

，测出对应不同质量的加速度，验证加速度是否反比于质量．

三、实验器材

小车、砝码、小盘、细线、一端附有定滑轮的长木板、垫木、

、交流电源、纸带、

、天平．

二、实验步骤

1．用天平测出小车和小盘的质量M和M1，并把数值记录下来．

2．按图所示的装置把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细线系在小车上，即不给小车施加牵引力．

3．平衡摩擦力：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，直到轻推小车使其在斜面上运动时可保持

，这时车拖着纸带运动时所受摩擦力恰与车所受到的重力在斜面方向上的分力

．

4．把细线系在小车上并绕过定滑轮悬挂小盘，先

，再放开小车，取下纸带，在打上点的纸带上标上纸带号码．

5．保持小车的质量不变，在小盘内放入质量为m1的砝码，重复步骤4；在小盘内分别放入质量为m2、m3、…的砝码再重复步骤4，注意m1、m2、m3、…的数值都要记录在纸带上(或表格内)．

6．在每条纸带上选取一段比较理想的部分，算出每条纸带对应的加速度的值并记录在表格(如下)的相应位置. 次数

小车加速度a/(m·s2)

－1

2

1 3

4

5

6

砝码和小盘的质量m/kg 拉力F/N

课后练习

1．某同学设计了“探究加速度a与物体所受合外力F及质量m的关系”的实验。图甲为实验装置简图。

（1）该同学利用了本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是____________________________________________________，

钩码的质量应满足的条件是_____________________________。

（2）该同学利用本实验装置并采取了一些改进措施“探究加速度a与物体所受合外力F的关系”，通过改变所挂钩码的数量，多次重复测量，根据测得的多组数据作出了a-F关系图线（如图乙所示）：

①分析此图线的OA段可得出的实验结论是__________________。

②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．导轨与水平面间倾角过大

C．所挂钩码的总质量太大

D．所用小车的质量太大

2．某实验小组利用图甲所示的实验装置做探究加速度与合外力、质量关系的实验。

(1)关于下列实验操作，正确的是________。

A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行

B．每次小车都要从同一位置开始运动

C．实验中应先放小车，然后再开打点计时器的电源

D．通过增减小车上的砝码改变小车质设后，不需要重新平衡摩擦力

(2)为使小车所受合外力等于细线的拉力，应采取的措施是___________；要使细线的拉力等于砝码的总重力，应满足的条件是________。

(3)小组成员中甲、乙两同学先后在同一实验装置中做研究加速度与合外力关系实验，其中一个同学在轨道水平情况下做的实验，而另一个同学在轨道倾斜的情况下做的实验，得到了

a — F图像中①、②两条图线。则图线______ (填"①”或“②”）是在轨道倾斜情况下得到的；小车及车中砝码的总质量m =________kg。

3．如图所示为静宁一中两位同学探究“物体的加速度与其质量、所受合外力的关系”

的实验装置图．

3

（1）实验中，两位同学安装好实验装置后，首先平衡摩擦力，他们将长木板的一端适当垫高些后，在不挂砝码盘的情况下，使小车靠近打点计时器后，先接通电源，后用手轻拨小车，小车便拖动纸带在木板上自由运动。若打点计时器第一次在纸带上打出的计时点越来越稀疏（从打出的点的先后顺序看），则第二次打点前应将长木板底下的小木块垫的比原先更加_______（选填“高”或“低”）些；重复以上操作步骤，直到打点计时器在纸带上打出一系列___________的计时点，便说明平衡摩擦力合适。

（2）平衡摩擦力后，在____________的条件下，两位同学可以认为砝码盘(连同砝码)的总重力近似等于小车的所受的合外力。(已知小车的质量为M，砝码盘（连同砝码）的总质量为m) （3）接下来，这两位同学先保持小车的质量不变的条件下，研究小车的加速度与受到的合外力的关系；右图为某次操作中打出的一条纸带，他们在纸带上标出了5个计数点，在相邻的两个计数点之间还有4个点未标出，图中数据的单位是cm。实验中使用的是频率f＝50 Hz的交变电流．根据以上数据，可以算出小车的加速度a＝________m/s2。(结果保留三位有效数字) （4）然后，两位同学在保持小车受到的拉力不变的条件下，研究小车的加速度a与其质量M的关系。他们通过给小车中增加砝码来改变小车的质量M，得到小车的加速度a与质量M的数据，画出

图线后，发现：当

较大时，图线发生弯曲。于是，两位同学又对

实验方案进行了进一步地修正，避免了图线的末端发生弯曲的现象，那么，两位同学的修正方案可能是

（____）

A．改画a与(M＋m)的关系图线

B．改画a与

的关系图线

C．改画a与 的关系图线

D．改画a与

的关系图线

（5）探究“物体的加速度与其质量、所受合外力的关系”实验完成后，两位同学又打算测出小车与长木板间的动摩擦因数。于是两位同学先取掉了长木板右端垫的小木块，使得长木板平放在了实验桌上，并把长木板固定在实验桌上，具体的实验装置如图所示；在砝码盘中放入适当的砝码后，将小车靠近打点计时器，接通电源后释放小车，打点计时器便在纸带上打出了一系列的点，并在保证小车的质量M、砝码（连同砝码盘）的质量m不变的情况下，多次进行实验打出了多条纸带，分别利用打出的多条纸带计算出了小车运动的加速度

，并求出平均加速度

，则小车与长木板间的动摩擦因数

=________。（用m、M、

、g表示）

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