第2节科学探究：加速度与力、质量的关系一、实验目的1．探究加速度与力、质量的关系．2．学习用控制变量法探索物理规律．二、实验器材带定滑轮的木板、薄垫块、小车、细绳、重物(小钩码或沙桶等)、打点计时器、纸带、交流电源、天平、砝码、刻度尺．三、实验原理与设计采用控制变量法1．保持物体质量m不变，探究加速度a与力F的关系．2．保持物体所受的力相同，探究加速度a与质量m的关系．实验设计有一个关键点：如何测量小车受到的合外力？常用方法是将木板一端垫高，使小车不拉重物时能匀速运动，此时小车重力沿斜面的分力恰好抵消其所受摩擦力及其他阻力；同时，所挂重物的质量应远小于小车的质量．在此条件下，对应的重物重力大小便可近似认为等于作用于小车的合外力大小．四、实验步骤1．将小车置于带有定滑轮的木板上，将纸带穿过打点计时器后挂在小车尾部．2．用薄垫块将木板一端垫高，调整其倾斜程度，直至小车运动时打点计时器在纸带上打出的点分布均匀为止．3．在细绳一端挂上重物，另一端通过定滑轮系在小车前端．注意重物质量应远小于小车质量．4．将小车靠近打点计时器后开启打点计时器，稍后再将小车由静止释放．打点计时器在纸带上打出一系列点，据此计算出小车的加速度．保持小车质量不变，增加重物的质量(重物总质量仍远小于小车质量)，重复实验，将小车所受的不同拉力与相应计算出的加速度记录下来．5．保持重物不变，增加或减少小车上的砝码以改变小车的质量，重复实验，将小车的质量与相应的加速度记录下来．五、数据处理1．物体的质量一定，探究加速度与受力的关系实验序号12345…拉力F/N加速度a/(m·s－2)由表中数据，作出质量m一定时的a－F图像，并得出结论．2．物体的受力一定，探究加速度与质量的关系实验序号12345…质量m/kg/kg－1加速度a/(m·s－2)由表中数据，作出力F不变时，a－的图像，并得出结论．六、误差分析产生原因减小方法偶然误差质量测量不准、计数点间距测量不准多次测量求平均值小车所受拉力测量不准(1)准确平衡摩擦力(2)使细绳和纸带平行于木板系统误差小桶和沙子的总重力代替小车所受的拉力使小桶和沙子的总质量远小于小车的质量七、注意事项1．平衡摩擦力时不要挂重物，整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变小桶和沙子的质量还是改变小车及砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力．2．实验中必须满足小车和砝码的总质量远大于小桶和沙子的总质量．只有如此，小桶和沙子的总重力才可视为与小车受到的拉力相等．3．作图像时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能均匀地分布在所作直线两侧．离直线较远的点是错误数据，可舍去不予考虑．4．释放小车时，小车应靠近打点计时器且先接通电源再释放小车．[学生用书P89]实验原理及操作用如图所示的装置研究在作用力F一定时，小车的加速度a与小车质量m的关系，某位同学设计的实验步骤如下：A．用天平称出小车和重物的质量B．按图装好实验器材C．把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂重物D．将电磁打点计时器接在电压为6V的蓄电池上，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车的质量E．保持重物的质量不变，增加小车上的砝码个数，并记录每次增加后的m值，重复上述实验F．分析每条纸带，测量并计算出加速度的值G．作a－m关系图像，并由图像确定a－m关系(1)该同学漏掉的重要实验步骤是______________，该步骤应排在________步实验之后．(2)在上述步骤中，有错误的是________，应把______________改为__________________．(3)在上述步骤中，处理不恰当的是________，应把____________改为____________．[解析]实验中认为重物的重力与小车所受拉力大小相等，没有考虑摩擦力，故必须平衡摩擦力．电磁打点计时器接在电压为6V的蓄电池上将无法工作，必须接在6V以下交流电压的学生电源上．作a－m关系图像，得到的是双曲线的一支，很难作出正确的判断，必须“化曲为直”，改为a－关系图像．[答案](1)平衡摩擦力B(2)D电压为6V的蓄电池6V交流电压的学生电源(3)Ga－ma－数据处理及误差分析“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示．(1)...
