实验四探究加速度与物体受力、物体质量的关系1．实验原理(1)保持质量不变，探究加速度跟合外力的关系．(2)保持合外力不变，探究加速度与质量的关系．(3)作出a－F图象和a－图象，确定其关系．2．实验器材小车、砝码、小盘、细绳、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、导线两根、纸带、天平、米尺．3．实验步骤(1)测量：用天平测量小盘和砝码的质量m′和小车的质量m.(2)安装：按照如图1所示装置把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(即不给小车牵引力)．图1(3)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块，使小车能匀速下滑．(4)操作：①小盘通过细绳绕过定滑轮系于小车上，先接通电源后放开小车，断开电源，取下纸带，编号码．②保持小车的质量m不变，改变小盘和砝码的质量m′，重复步骤①.③在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测加速度a.④描点作图，作a－F的图象．⑤保持小盘和砝码的质量m′不变，改变小车质量m，重复步骤①和③，作a－图象．1．注意事项(1)平衡摩擦力：适当垫高木板不带定滑轮的一端，使小车的重力沿斜面方向的分力正好平衡小车和纸带受到的阻力．在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上，让小车拉着穿过打点计时器的纸带匀速运动．(2)不用重复平衡摩擦力．(3)实验条件：m≫m′.(4)一先一后一按：改变拉力或小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，后释放小车，且应在小车到达滑轮前按住小车．2．误差分析(1)实验原理不完善：本实验用小盘和砝码的总重力m′g代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力．(2)摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差．3．数据处理(1)利用Δx＝aT2及逐差法求a.(2)以a为纵坐标，F为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线，说明a与F成正比．(3)以a为纵坐标，为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线，就能判定a与m成反比.例1(2019·江苏南通市二模)如图2为“探究物体运动加速度与物体受力、物体质量关系”的实验装置，沙和沙桶质量用m表示，小车和砝码质量用M表示，小车运动加速度用a表示．图2(1)实验过程中首先需要平衡小车受到的摩擦力，长木板抬起适当的角度使得小车在________(选填“没有连接沙桶”或“连接沙桶”)的情况下能在木板上匀速运动．(2)在探究加速度与小车受力关系过程中，甲和乙两小组分别用下列两组数据进行实验操作，根据实验的实际操作，最好选择_____(选填“甲”或“乙”)的实验数据进行实验数据处理．甲m(g)20232426乙m(g)20304050(3)在探究加速度与小车质量M关系过程中，应该保持沙和沙桶质量不变，通过增减小车中砝码改变小车质量M，实验测出几组a、M数据，根据测量的数据作图，某同学作出的反映a与M关系的图象可能是下列图中的________．答案(1)没有连接沙桶(2)乙(3)C解析(1)实验过程中首先需要平衡小车受到的摩擦力，长木板抬起适当的角度使得小车在没有连接沙桶时能在木板上匀速运动．(2)在探究加速度与小车受力关系实验的过程中，测量的数据要有明显的变化，才能使实验更有说服力．从表格中的数据来看，甲的实验过程中拉力的大小变化很小，则加速度的变化也会很小，实验误差可能会比较大，是不合理的．相比之下，乙的数据更合理．(3)在探究加速度跟小车质量M的关系时，保持沙和沙桶质量m不变，改变小车质量M，在小车质量M远大于沙和沙桶质量m时，可以认为小车受到的拉力(合力)F＝mg，此时加速度a与小车质量M成反比，与拉力成正比，以为横轴，a为纵轴，则a－图象应是过原点的直线，当小车质量M不远大于沙和沙桶质量m时，小车受到的拉力明显小于沙和沙桶重力，a－图象向下弯曲，故C正确．变式1(2019·河北中原名校联盟下学期联考)在“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”的实验中，采用如图3甲所示的装置进行实验：图3(1)已知打点计时器电源为频率为50Hz的正弦交变电流，若实验中打出的某一条纸带如图乙所示，相邻两个计数点间还有四个点没有画出，x1＝3.13cm，x4＝7.48cm，由此可以算出小车运动的加速度大小是...
