第 2 节 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．会用图像表示加速度与质量、加速度与力之间的关系。二、实验原理实验的基本思路——控制变量法1．保持研究对象即小车的质量不变，改变小桶内砂的质量，即改变作用力，测出小车的对应加速度，验证加速度是否与作用力成正比。2．保持小桶中砂的质量不变，即保持作用力不变，改变研究对象即小车的质量，测出小车的对应加速度，验证加速度是否与质量成反比。三、实验器材小车、砝码、小桶、砂、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、方案设计1．三个物理量的测量方法——近似法(1)小车质量的测量：利用天平测出，在小车上增减砝码可改变小车的质量。(2)拉力的测量：当小桶和砂的质量远小于小车质量的情况下，可以认为小桶和砂的重力近似等于小车所受的拉力(合外力)。(3)加速度的测量：由纸带根据公式 Δx＝aT2，结合逐差法计算出小车的加速度。2．实验数据的处理方法——图像法、“化曲为直”法 (1)研究加速度 a 和力 F 的关系以加速度 a 为纵坐标，力 F 为横坐标，根据测量数据描点，然后作出图像，如图所示，若图像是一条通过原点的直线，就能说明 a 与 F 成正比。 (2)研究加速度 a 与质量 m 的关系如图所示，因为 am 图像是曲线，检查 am 图像是不是双曲线，就能判断它们之间是不是反比例关系，但检查这条曲线是不是双曲线，相当困难。若 a 和 m 成反比，则 a 与必成正比。我们采取“化曲为直”的方法，以 a 为纵坐标，以为横坐标，作出 a图像，若 a图像是一条过原点的直线，说明 a 与成正比，即 a 与 m 成反比。五、实验步骤与数据处理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(小车上先不系绳)。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，直到轻推小车在斜面上运动时可保持匀速直线运动为止(纸带上相邻点间距相等)。4．在小桶里放入适量的砂，用细绳绕过定滑轮系在小车上，在小车上加放适量的砝码，用天平测出小桶和砂的质量 m，记录下来。接通电源，放开小车，待打点计时器在纸带上打好点后取下纸带，并设计表格如下。次数123456小车加速度 a/(m·s－2)砂和小桶的质量 m/kg拉力 F/N5．保持小车的质量不变，改变砂和小桶的质量，按步骤 4 做 6 ...
