实验4 探索加速度、力和质量之间的关系 实验4 探索加速度、力和质量之间的关系 本课专栏 切换 基础复现·深入思考 课堂探索·突破考点 课内训练·能力达标 实验目的 实验原理 实验步骤 实验设备 数据处理注意事项 实验4 探索加速度、力和质量之间的关系 基础复现·深入思考 本课专栏 切换 基础复现·深入思考 课堂探索·突破考点 课内训练·能力达标 【实验目的】 1、学会用控制变量法研究物理定律。 2、验证牛顿第二定律。 3、掌握用图像处理数据的方法。 实验4 探究加速度、力和质量之间的关系 基础复现·深入思考 本课专栏 切换 基础复现·深入思考 课堂探索·突破考点 课内训练·能力达标 【实验原理】在探究加速度a、力F与质量m之间的关系时，所用的基本方法是控制变量法，即先控制一个参数——小车质量m不变，讨论加速度a与力F的关系，再控制小盘子质量与重物不变，即力F不变，改变小车质量m，讨论加速度a与m的关系。 实验4 探索加速度、力和质量之间的关系 基础复现·深度思考 本课程专栏 开关 基础复现·深度思考 课堂探索·突破测试点 课内训练·能力达标 【实验设备】 点计时器，纸带，复写纸，小车，一端有定滑轮的长木板，小盘子，夹子，细绳，低压交流电源，电线，天平，尺子，重物。 实验4 探索加速度、力和质量之间的关系 基础复现·深度思考 本课程专栏 开关 基础复现·深度思考 课堂探索·突破测试点 课内训练·能力达标 【实验步骤】 1、用天平测得小车和装有重物的小盘子的质量m和m′。
2、安装实验设备（如图1所示）。 3、平衡摩擦力。 4、把小圆盘套在滑轮上，绑在小车上。先接通电源，再松开小车，取下纸带号。 5、保持小车质量m不变，改变重物与小圆盘的质量m′，重复步骤4。 6、在每条纸带上选取一个相对理想的截面，测得加速度a。 图1 实验4 探索加速度与力、质量的关系 基础复现·深度思考 立柱开关 基础复现·深度思考 课堂探索·突破考点 课内训练·达标能力 7、画出aF的图形，描出各点，画出图形，如果这些点在一条直线上，就证明加速度和力成正比。 8、保持重物和小圆盘的质量m′不变，改变小车的质量m，重复步骤4和6，画出-1/m的图形若图像为直线，证明加速度和质量成反比。 【加速度与力】 【加速度与质量】 实验4 探究加速度、力与质量的关系 基础复现·深入思考 本课程专栏 切换 基础复现·深入思考 课堂探索·突破考点 课内训练·能力标准 【数据处理】 1、探究加速度与力的关系 以加速度a为纵坐标，F为横坐标，根据测得的数据画点，然后作图形，看图形是否为过原点的直线，即可判断a与F是否成比例。 实验4 探索加速度、力和质量之间的关系 基础复现·深入思考 本课程专栏 切换 基础复现·深入思考 课堂探索·突破考点 课内训练·能力标准 2、探索加速度与质量之间的关系 以a为纵坐标，m为横坐标，按照每组数据在坐标系中画点，会得到如图2A所示的曲线，从图中我们只能看到当m增大时a减小，但是无法知道a与m的具体关系。如果以a为纵坐标，1/m为横坐标，则会得到如图B所示的一条过原点的倾斜直线，可以判断a与m成反比。 图2 实验四 探索加速度、力和质量的关系 基础复现·深度思考 本课专栏切换 基础复现·深度思考 课堂探索·突破考点 课内训练·能力达标 【注意事项】 1、平衡摩擦：一定要做好平衡摩擦，即调整一个合适的斜面，使小车重力沿斜面的分力刚好平衡小车的摩擦阻力。平衡摩擦的时候，不要把挂小盘的细线绑在小车上，即不要给小车加任何牵引力，让小车拖动虚线纸带移动。 2、不要重复平衡摩擦力：实验步骤2和3不需要重复，即整个实验中摩擦力平衡之后，无论以后小盘与重物的总质量改变还是小车质量改变，都不需要重新平衡摩擦力。 3、实验条件：每条纸带都要在小车质量远大于小盘和重物总质量的条件下打孔，这样才能把小盘和重物的总重力看作是小车受到的拉力。 4、一前一后：改变拉力和小车质量后，每次开始让小车尽量靠近点计时器，先接通电源，再松开小车。 实验4 探索加速度、力与质量的关系 基础复现·深度思考 本课栏目切换 基础复现·深度思考 课堂探索·突破考点 课内训练·达标能力 【例1】在“探索加速度与物体所受力的关系”实验中，某实验小组设计了如下实验方案，其实验装置如图3所示。已知小车的质量M=214。
6g，砝码盘质量m0=7.8g，所用点计时器的交流电频率为f=50Hz。实验步骤为：A.按图示安装实验装置；B.调整长木板的倾斜度，轻轻推动小车，使小车沿长木板匀速向下运动；C.撤去细绳与砝码盘，在砝码盘中记录下砝码的质量m；D.先接通电源，然后松开小车，打印出一张纸带，从纸带上算出小车的加速度a； E.重新挂上细绳与重物盘，改变重物盘中重物的质量，重复步骤BD，计算不同组合外力作用下，小车的加速度F.图3 实验4 探索加速度、力、质量之间的关系 课堂探索·突破考点 本课程专栏 开关基础复现·深入思考 课堂探索·突破考点 课内训练·达标能力 回答以下问题： （1）根据以上方案，是否要求重物和重物盘的总质量远小于小车的质量？（填“是”或“否”）。 （2）实验中打印的其中一张纸条如图4所示，由这张纸条可算出小车的加速度a=m/s2。 （3）某学生在自己设计的表格里填入有关测量数据，如下图所示： 2.89 2.38 1.84 1.44 0.88 小车的加速度a/（m·s－2） 0.49 0.39 0.29 0.20 0.10 砝码盘中砝码的重力 F/N 5 4 3 2 1 次数 No0.
88 图4 实验4 探究加速度、力和质量之间的关系 课堂探索·突破考点 本课程专栏 基础复现·深度思考 课堂探索·突破考点 课内训练·能力达标 根据表中数据，绘制了aF图（如图5所示），图形不通过坐标原点的主要原因是__，由图形延长线与横轴交点可求得的物理量为，其大小为。 图5 配重板的重力不参与小车所受总外力计算 配重板的重力为0.08N 实验4 探究加速度、力与质量的关系 课堂探索·突破考点 本课程专栏 基础复现·深度思考 课堂探索·突破考点 课内训练·能力达标 【例2】某实验组利用如图6所示的实验装置，探究在总外力不变的情况下，物体运动的加速度与质量之间的关系。 （1）图中由刻度求出两光电门中心距为x=24cm，图7中用游标卡尺测得遮光条宽度为d=cm。做实验时，实验组将滑块从图6所示的静止位置松开，数字计时器可读出遮光条通过光电门1的时间Δt1，遮光条通过光电门2的时间Δt2。滑块通过光电门1时的瞬时速度表达式为v1=_____，滑块通过光电门2时的瞬时速度表达式为v2=_____。滑块的加速度表达式为a=。
（以字母表示） 图6 图7 0.52 实验四 探索加速度、力和质量的关系 课堂探索·突破考点 本课专栏 开关基础 重现·深度思考 课堂探索·突破考点 课内训练·达标能力 （2）本次实验，实验小组通过改变滑块的质量高中物理中加速度，共进行了6组实验，得到了如表所示的实验数据，你通过分析表中的数据后，得出结论。 0.63 800 1.00 500 1.25 400 1.33 350 1.65 300 2.02 250 a(m·s－2) m(g) （3）现在你需要通过图片进一步验证你的结论，请利用表格数据在图8所示的坐标系中画点高中物理中加速度，制作出相应的图像。 加速度和质量成反比 1 2 3 4 1 2 0 (Kg- 1) 1/ma/(m·s-2) 3 图8 实验4 探究加速度、力与质量的关系 课堂探索·突破考点 本课程专栏 开关基础复现·深入思考 课堂探索·突破考点 课内训练·达标能力 3. (2010·山东)某学生设计如图15所示的装置，探究加速度与力的关系。将弹簧秤固定在合适的木板上，在桌子右边缘固定一支光滑的铅笔代替定滑轮，细绳的两端分别连接在弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶上。在桌子上画两条平行线MN和PQ，测出距离d。开始的时候网校头条，木板放在MN处。现在慢慢地往瓶里加水，直到木板刚开始移动为止。 记录弹簧秤的读数F0，表示滑动摩擦力的大小。将木板放回原位并按住，继续向瓶中加水，记下弹簧秤的读数F1，然后松开木板，用秒表记录木板移动到PQ时的时间t。
①木板受到的加速度可由d和t表示为a=____；为了减少测量加速度的偶然误差，可以采用的方法是（一种方法即可）。 图15 保持F1不变，重复实验测量多次，求平均值 实验4 探索加速度与力、质量的关系 课内训练·能力标准 本课程专栏 切换基础复现·深度思考 课堂探索·突破考点 课内训练·能力标准 ② 改变瓶中水的质量 重复实验，确定加速度a与弹簧秤读数F1的关系。 下图可表示该学生的实验结果（） ③ 与勾码法相比，通过加水来改变拉力大小的优点是： a.可以改变滑动摩擦力的大小 b.可以更方便地得到多组实验数据 c.可以更精确地测出摩擦力的大小可得到较大的加速度，提高实验精度cbc实验4探索加速度、力、质量的关系课内训练·能力标准本课程专栏切换基础复现·深度思考课堂探索·突破考点课内训练·能力标准4.（2010·江苏·10）某同学为探索物体受到空气阻力时，速度随时间的变化规律，利用“物体的加速度、质量与力的关系”实验装置（如图16所示）。实验时，在平衡小车与木板之间的摩擦力后，在小车上装上一块薄板，以增加空气对小车运动的阻力。 （1）在重量板上加上小重物，在松开小车前（选择“前”或“后”），打开打点计时器的电源，在纸带上打出一连串的圆点。 图16 实验前4 探索加速度、力和质量的关系 课内训练·能力标准 本课程栏目切换 基础复现·深度思考课堂探索·突破考点 课内训练·能力标准 （2）从纸带上选取若干个计数点进行测量，得到各计数点的时间t、速度v的数据如下表所示： 0.
29 0.28 0.26 0.23 0.19 0.12 速度v/(m·s－1) 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 0 时间t/s 请根据实验数据，画出图17小车的vt图（3）通过对实验结果的分析，同学认为：随着运动速度的增大，小车所受的空气阻力会增大，你是否同意他的观点？请根据vt图，简述原因。同意。vt图中，速度越大，加速度越小，小车受到的合力越小，小车所受的空气阻力越大。 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 图17 实验4 探究加速度、力与质量的关系 课内训练·能力达标 本课程栏目切换 基础复现·深入思考 课堂探索·突破考点 课内训练·能力达标