教育科学版高一必修13.2探究加速度与力、质量的关系一、实验目的1．学会用控制变量法研究物理规律．2．探究加速度与力、质量的关系．3．掌握利用图像处理数据的方法．二、实验器材打点计时器、纸带、复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘、砝码、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平(带有一套砝码)、刻度尺．三、实验原理1．控制变量法(1)控制小车的质量M不变，讨论加速度a与力F的关系．(2)控制砝码和小盘的质量不变，即力F不变，改变小车的质量M，讨论加速度a与M的关系．2．要测量的物理量(1)小车与其上砝码的总质量M——用天平测出．(2)小车受的拉力F——用天平测出小盘和盘内砝码的总质量m，由F＝mg算出．(3)小车的加速度a——通过打点计时器打出的纸带测算出．3．测量加速度的方案在运动物体上安装一条连接打点计时器的纸带，根据纸带上打出的点来测量加速度．前面所述的实验方案就是利用这种方法求取加速度的．它是根据在匀变速直线运动中，连续相等的时间T内的位移之差Δx＝aT2求出加速度.技能点拨一、实验步骤1．测质量：用天平测出小车的质量m0与砝码盘的质量M0，把数据记录下来．2．装仪器：按如图3－2－1所示安装器材．图3－2－13．平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木板，反复移动薄木板的位置，直至不挂重物的小车在斜面上运动时可保持匀速运动状态．4．在小车上加放砝码，砝码盘中加放砝码，把砝码的质量m′和M′记录下来．把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂砝码盘，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列的点，取下纸带，在纸带上写上编号．5．保持小车的质量不变，改变砝码盘中砝码的质量，按步骤4再做几次实验，将实验时记录的数据填入表格1中．6．算出每条纸带对应的加速度的值并填入表格1中．表格1物体的质量一定，加速度与受力的关系实验次数加速度a/(m·s－2)小车受力F/N12347.保持砝码盘中砝码的质量不变，在小车上增减砝码，重复上述步骤4，将实验时记录的数据填入表格2中．8．算出每条纸带对应的加速度的值并填入表格2中．表格2物体受到的外力一定，加速度与质量的关系实验次数加速度a/(m·s－2)小车质量m/kg小车质量的倒数1m/kg－11234二、数据处理及图像分析1．分析加速度和力的关系由实验数据作出a－F关系的图像．如图3－2－2所示．图3－2－2说明：a与F成正比．2．分析加速度和质量的关系由实验数据作出a－m图像，如图3－2－3(a)所示，再作出a－1m图像，如图3－2－3(b)所示．图3－2－3说明：a与m成反比，即a与1m成正比．3．结论(1)物体质量一定时，物体的加速度跟作用在物体上的力成正比．(2)物体受到的外力一定时，物体的加速度跟物体的质量成反比．三、误差分析1．砝码盘和盘中砝码的总重力没有远小于小车的重力引起误差．实验中用砝码盘和盘中砝码的重力代替小车的拉力，而实际小车所受拉力小于砝码盘和盘中砝码的重力．减小误差的方法：使砝码盘和盘中砝码的总质量远小于小车的质量．2．平衡摩擦力不准确，质量测量不准，计数点间距离测量不准，纸带不严格与木板平行等引起误差．实验中可采用逐差法或作v－t图像求加速度，用图像法分析a与F、a与m的关系等，可有效减小误差．四、注意事项1．平衡了摩擦力后，不管以后是改变砝码盘和盘中砝码的质量，还是改变小车和砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力．2．小车和车上砝码的总质量要远大于砝码盘和盘中砝码的总质量．这样砝码盘和盘中砝码的总重力可视为小车受到的拉力．3．每次实验时，小车应尽量靠近打点计时器(或尽量远离带滑轮的一端)，并应先接通电源，再放开小车，且在小车到达滑轮前用手按住小车，以免小车撞击滑轮．4．计算时，应求每条纸带上的加速度的平均值．5．作图像时，要使尽可能多的点在所作的直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线的两侧，个别偏差很大的点应舍去．例1用斜面、小车、沙桶、砝码等器材做“探究加速度与力、质量的关系”实验，图3－2－4是实验中一条打点的纸带，相邻计数点的时间间隔为T，且间距x1，x2，x3…x6已量出．图3－2－4探究1实验原理及误差分析(1)请写出三个不同的计算加速度的表达式．(2)如图3－2－5(a...
