1、探究加速度與力、質量的關系探究加速度與力、質量的關系實驗目的實驗目的1學會用控制變量法研究物理規律學會用控制變量法研究物理規律2探究加速度與力、質量的關系探究加速度與力、質量的關系3掌握靈活運用圖象處理問題的方法掌握靈活運用圖象處理問題的方法1、控制、控制m相同，探討相同，探討加速度加速度a與與F的關系的關系實驗方案（一）原理：實驗方案（一）原理：如圖所示如圖所示x1x2F1F2F1, F2，在相同在相同的時間內的時間內:x1= a1t221x2 = a2t221a1/ a2=x1/x2測量出測量出x1 、x2 2、控制、控制F相同，探討相同，探討加速度加速度a與與m的關系的關系方案二：方案二

2、： 小車、打點計時器、紙帶、一端帶有定滑輪的長木板、細線、砝碼、刻度尺、天平為器材器材，研究小車運動。用天平測出小車的質量m1，把砝碼的總重力當作小車受到的拉力F,從打點計時器打出的紙帶上測出x, 由x=at2計算出小車的加速度a。實驗方案（二）實驗方案（二）一、實驗原理一、實驗原理 控制變量法：在所研究的問題中，有兩個以上的參量控制變量法：在所研究的問題中，有兩個以上的參量在發生牽連變化時，可以控制某個或某些量不變，只研究在發生牽連變化時，可以控制某個或某些量不變，只研究其中兩個量之間的變化關系的方法，這也是物理學中研究其中兩個量之間的變化關系的方法，這也是物理學中研究問題時經常采用的方法問

3、題時經常采用的方法 本實驗中，研究的參量為本實驗中，研究的參量為F、m和和a，可以控制參量，可以控制參量m一一定，研究定，研究a與與F的關系，也可控制參量的關系，也可控制參量F一定，研究一定，研究a與與m的的關系關系實驗方案（二）原理：實驗方案（二）原理：二、實驗器材二、實驗器材 電磁打點計時器（電磁打點計時器（46v的交流點）、復寫紙片和紙帶、的交流點）、復寫紙片和紙帶、低壓交流電源（低壓交流電源（46v的交流點）的交流點） 、一端有定滑輪的長木板、一端有定滑輪的長木板、小車、小盤、天平、砝碼、刻度尺、導線小車、小盤、天平、砝碼、刻度尺、導線三、實驗操作三、實驗操作1實驗步驟實驗步驟(1)用

4、天平測出小車和小盤的質量用天平測出小車和小盤的質量M和和m，把數值記錄下來，把數值記錄下來(2)按照如圖所示裝置把實驗器材安裝好，只是不把按照如圖所示裝置把實驗器材安裝好，只是不把 懸掛小盤的細線系在小車上懸掛小盤的細線系在小車上(即不給小車加牽引力即不給小車加牽引力)(3)平衡摩擦力：在長木板的不帶定滑輪的一端下面墊上一平衡摩擦力：在長木板的不帶定滑輪的一端下面墊上一 塊薄木塊，反復移動薄木塊的位置，直至小車在斜面上塊薄木塊，反復移動薄木塊的位置，直至小車在斜面上 運動時可以保持勻速運動狀態，這時小車拖著紙帶運動運動時可以保持勻速運動狀態，這時小車拖著紙帶運動 時受到的摩擦力恰好與小車所受重

5、力在斜面方向上的分時受到的摩擦力恰好與小車所受重力在斜面方向上的分 力平衡力平衡(4)把細繩系在小車上并繞過滑輪懸掛小盤，把細繩系在小車上并繞過滑輪懸掛小盤，先接通電源再先接通電源再 放開小車放開小車打點計時器在紙帶上打下一系列的點打點計時器在紙帶上打下一系列的點，打點，打點 完成后切斷電源，取下紙帶，在打點紙帶上標上紙帶號碼完成后切斷電源，取下紙帶，在打點紙帶上標上紙帶號碼(5)保持小車及車內砝碼的質量不變，在小盤內放入質量為保持小車及車內砝碼的質量不變，在小盤內放入質量為 m的砝碼，重復步驟的砝碼，重復步驟4.在小盤內分別放入質量為在小盤內分別放入質量為m， m，的砝碼，再重復步驟的砝碼，

6、再重復步驟4.m，m，m的數值的數值 都要記錄在紙帶上都要記錄在紙帶上(或表格內或表格內)(6)在每條紙帶上都選取一段比較理想的部分，標明計數在每條紙帶上都選取一段比較理想的部分，標明計數 點，測量計數點間的距離，算出每條紙帶上的加速度點，測量計數點間的距離，算出每條紙帶上的加速度 的值的值(7)用縱坐標表示加速度，橫坐標表示力，根據實驗結果在用縱坐標表示加速度，橫坐標表示力，根據實驗結果在 坐標平面上畫出相應的點若這些點在一條直線上，便坐標平面上畫出相應的點若這些點在一條直線上，便 證明了加速度與作用力成正比證明了加速度與作用力成正比實驗次數實驗次數加速度加速度a/(ms2)小車受力小車受力

7、F/N12345當小車質量當小車質量M一定時，一定時，a與與F之間的關系之間的關系(8)保持砝碼和小盤的質量不變，在小車上依次加砝碼保持砝碼和小盤的質量不變，在小車上依次加砝碼(也作好記錄也作好記錄)，重復，重復上述步驟，用縱坐標表示加速度上述步驟，用縱坐標表示加速度a，橫坐標表示小車與砝碼的總質量的倒數，橫坐標表示小車與砝碼的總質量的倒數，在坐標平面上根據實驗結果畫出相應的點，如果這些點在一條直線上，就在坐標平面上根據實驗結果畫出相應的點，如果這些點在一條直線上，就證明加速度與質量成反比證明加速度與質量成反比(2)當力當力F一定時，一定時，a與與m之間的關系之間的關系實驗次數實驗次數加速度加

8、速度a/(a/(m ms s2)2)小車的總質量小車的總質量m/m/kgkg小車的總質量的倒數小車的總質量的倒數1/m1/m1 12 23 34 45 52數據處理數據處理(1)把小車在不同力作用下產生的加速度填在下表中：把小車在不同力作用下產生的加速度填在下表中：實驗次數實驗次數加速度加速度a/(ms2)小車受力小車受力F/N1234通過aF關系圖象結論：我們可以得出小車的加速度我們可以得出小車的加速度a與力與力F成正比成正比圖實圖實42(2)把不同質量把不同質量(小車與車內砝碼的總質量小車與車內砝碼的總質量)的小車在相同力作的小車在相同力作 用下產生的加速度填在下表中：用下產生的加速度填在

9、下表中：實驗次數實驗次數加速度加速度a/(a/(m ms s2)2)小車的總質量小車的總質量m/m/kgkg小車的總質量的倒數小車的總質量的倒數1/m1/m1 12 23 34 45 5由以上數據畫出它的由以上數據畫出它的am圖象及圖象及a 圖象，如圖圖象，如圖實實43甲、乙所示甲、乙所示圖實圖實43通過am和a 關系圖象結論：加速度加速度a與質量與質量m成反成反比，與質量的倒數比，與質量的倒數 成正比成正比小結：小結：1、力是物體產生加速度的原因、力是物體產生加速度的原因2、實驗方法：控制變量法、實驗方法：控制變量法3、實驗結論：、實驗結論：Fama1五、注意事項五、注意事項1在實驗中，小車

10、所受的摩擦力是造成系統誤差的一個重在實驗中，小車所受的摩擦力是造成系統誤差的一個重 要因素減小這種誤差的方法是在長木板的一端墊上小要因素減小這種誤差的方法是在長木板的一端墊上小 木塊，使其適當傾斜，利用小車重力沿斜面方向的分力木塊，使其適當傾斜，利用小車重力沿斜面方向的分力 平衡摩擦力平衡摩擦力2判斷小車是否做勻速直線運動，一般可目測，必要時可判斷小車是否做勻速直線運動，一般可目測，必要時可 以打一條紙帶，看上面各點間的距離是否相等以打一條紙帶，看上面各點間的距離是否相等3在本實驗中，由于兩顆小車輪子的靈活程度可能不相在本實驗中，由于兩顆小車輪子的靈活程度可能不相 同，所受的摩擦力也可能不相等

11、，平衡摩擦力就有困同，所受的摩擦力也可能不相等，平衡摩擦力就有困 難應該盡可能選取光滑的長木板進行實驗，以減小難應該盡可能選取光滑的長木板進行實驗，以減小 因摩擦而造成的系統誤差因摩擦而造成的系統誤差4安裝器材時，要調整滑輪的高度，使拴小車的細繩與安裝器材時，要調整滑輪的高度，使拴小車的細繩與 斜面平行，且連接小車和砝碼盤應在平衡摩擦力之后斜面平行，且連接小車和砝碼盤應在平衡摩擦力之后5為使所作的為使所作的aF圖象和圖象和a 圖象趨于精確，每個圖圖象趨于精確，每個圖 都要求至少取都要求至少取5條以上的紙帶取一條紙帶時，要同時條以上的紙帶取一條紙帶時，要同時 在紙帶上記錄相應的小車受的拉力和小車

12、質量的數據，在紙帶上記錄相應的小車受的拉力和小車質量的數據， 并編號填表并編號填表6描點作圖時，應使盡可能多的點落在直線上，其余的點描點作圖時，應使盡可能多的點落在直線上，其余的點 均勻分布在直線的兩側，舍去個別誤差較大的點均勻分布在直線的兩側，舍去個別誤差較大的點7改變小車的質量或拉力的大小時，改變量應盡可能大改變小車的質量或拉力的大小時，改變量應盡可能大 一些，但應滿足砝碼盤和盤內砝碼的總質量遠小于小車一些，但應滿足砝碼盤和盤內砝碼的總質量遠小于小車 和車上砝碼的總質量一般來說，砝碼盤和盤內砝碼的和車上砝碼的總質量一般來說，砝碼盤和盤內砝碼的 總質量不超過小車和車上砝碼總質量的總質量不超過

13、小車和車上砝碼總質量的10%.8稱量物體的質量時，應遵守天平的操作規則稱量物體的質量時，應遵守天平的操作規則六、誤差分析六、誤差分析1摩擦力平衡不準確、質量測量不準確、計數點間距測摩擦力平衡不準確、質量測量不準確、計數點間距測 量不準確、紙帶和細繩不嚴格與木板平行都會引起誤差量不準確、紙帶和細繩不嚴格與木板平行都會引起誤差2因實驗原理不完善造成誤差，本實驗中用小盤和盤中砝因實驗原理不完善造成誤差，本實驗中用小盤和盤中砝 碼的總重力代替小車受到的拉力碼的總重力代替小車受到的拉力(實際上小車受到的拉力實際上小車受到的拉力 要小于小盤和盤中砝碼的總重力要小于小盤和盤中砝碼的總重力)，存在系統誤差，存

14、在系統誤差 在在“探究加速度與力、質量的關系探究加速度與力、質量的關系”的實驗中，的實驗中，按實驗要求安裝好器材后，應按一定步驟進行實驗，下按實驗要求安裝好器材后，應按一定步驟進行實驗，下述操作步驟的安排順序不盡合理，請將合理的順序填寫述操作步驟的安排順序不盡合理，請將合理的順序填寫在下面的橫線上：在下面的橫線上：_(填字母代號填字母代號)A保持重物的質量不變，在小車里加砝碼，測出加速保持重物的質量不變，在小車里加砝碼，測出加速 度，重復幾次度，重復幾次B保持小車質量不變，改變重物的質量，測出加速度，保持小車質量不變，改變重物的質量，測出加速度， 重復幾次重復幾次C用天平測出小車和重物的質量用

15、天平測出小車和重物的質量D平衡摩擦力，使小車近似做勻速直線運動平衡摩擦力，使小車近似做勻速直線運動E掛上重物，放進砝碼，接通打點計時器的電源，放開掛上重物，放進砝碼，接通打點計時器的電源，放開 小車，在紙帶上打下一系列的點小車，在紙帶上打下一系列的點F根據測量的數據，分別畫出根據測量的數據，分別畫出aF和和a 圖線圖線1m解析解析利用控制變量法和逐差法分析紙帶求加速度，最利用控制變量法和逐差法分析紙帶求加速度，最后處理實驗數據，合理的操作順序應為后處理實驗數據，合理的操作順序應為DCEABF或或DCEBAF.答案答案見解析見解析 (2009(2009江蘇高考江蘇高考) )“探究加速度與物體質量

16、、物體探究加速度與物體質量、物體受力的關系受力的關系”的實驗裝置如圖實的實驗裝置如圖實4 44 4甲所示甲所示圖實圖實44(1)在平衡小車與桌面之間摩擦力的過程中，打出了一條紙在平衡小車與桌面之間摩擦力的過程中，打出了一條紙帶如圖乙所示計時器打點的時間間隔為帶如圖乙所示計時器打點的時間間隔為0.02 s從比較清從比較清晰的點起，每晰的點起，每5個點取一個計數點，量出相鄰計數點之間的個點取一個計數點，量出相鄰計數點之間的距離該小車的加速度距離該小車的加速度a_m/s2.(結果保留兩位有結果保留兩位有效數字效數字)(2)平衡摩擦力后，將平衡摩擦力后，將5個相同的砝碼都放在小車上掛上砝個相同的砝碼都放在小車上掛上砝碼盤，然后每次從小車上取一個砝碼添加到砝碼盤中，測碼盤，然后每次從小車上取一個砝碼添加到砝碼盤中，測量小車的加速度小車的加速度量小車的加速度小車的加速度a與砝碼盤中砝碼總重力與砝碼盤中砝碼總重力F的的實驗數據如下表：實驗數據如下表：砝碼盤中砝碼砝碼盤中砝碼總重力總重力F(N)0.1960.3920.5880.7840.980加速度加速度a(ms2)0.691.181.662.182.70請根據實驗數據作出請根據實驗數據作出aF的關系圖象的關系圖象圖實圖實45(3)根據提供的實驗數據作出的根據提供的實驗數據作出的aF圖線不通過原點圖線