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4. 2 实验：探究加速度与力、质量的关系
物体的加速度a与所受到的合外力F、物体质量m有怎样的定量关系？用什么方法探究三者关系？
研究方法：控制变量法
保持m不变，改变F，研究a 与F的关系;
保持F不变，改变m，研究a与m的关系。
明确几个问题:
1.测量哪些量
2.每一个物理量
如何测量
a、 F、 m
天平
求出物体所
受的合力
打点计时器
一【实验器材】
打点计时器，纸带及复写纸，小车，一端附有滑轮的长木板，小盘和砝码，细绳，低压交流电源，导线，天平，刻度尺．
平衡摩擦力：
当M >>m时，可近似认为小车所受的拉力F等于mg.
G
G1
FN
f
G1平衡摩擦力 f。
二 问题：哪一个力是需要的合力F？
问题：如何让绳的拉力F成为合外力
三 问题：如何简化F的测量
1.用天平测出小车的质量。
2.安装好实验装置，在小车上装好纸带，纸带另一端穿过计时器限位孔，调整木板倾斜程度，平衡摩擦力，不挂重挂纸带。
3.控制小车质量不变，用细线将钩码与小车相连（钩码质量远小于小车质量，小马拉大车），打开打点计时器，释放小车，测出一组数据。
4.改变钩码质量，重复实验，多测几组数据。
5.控制钩码质量不变，改变小车质量，再测几组数据。
四【实验步骤】
次数 F/N a/m ·s -2
1
2
3
4
5
0.10 0.146
0.20 0.302
0.30 0.428
0.40 0.592
0.50 0.751
F/ N
a/m·s -2
0.15
0.30
0.45
0.60
0.75
0 0.1 0.3 0.5
小车质量一定:加速度与力的关系
五、数据处理
实验结论：M一定时，a∝F
m/ kg
a/m·s -2
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
次数 m/kg a/m ·s -2
1
2
3
4
5
/kg -1
2.50
2.00
1.33
1.00
0.83
m
1
0.400 0.861
0.500 0.692
0.750 0.470
1.000 0.352
1.200 0.290
小车所受拉力一定:加速度与质量的关系
F一定时，a与 成正比，即a与m成反比。
◆误差分析: （系统误差 OR 偶然误差）
0
F
a
0
F
a
①平衡摩擦力过度
②没有平衡摩擦力或木板的倾角过小
1、问题：直线不过原点？图一 图二什么原因
2、问题：图三随着F增加，直线后出现弯曲图线的原因？
①砂桶总质量没有远小于小车质量
0
a
§证明：当m<但实际上
当小车质量M恒定：理论上
应该是正比例图像
【注意事项】
1．在平衡摩擦力时，不挂重物挂纸带。
2．小车的质量远大于小盘和砝码的总质量（）拉力近似等于小盘和砝码的总重力）
3．改变拉力和小车质量后，小车靠近打点计时器一侧释放，并应先接通电源，再放开小车．
4. 作图时应使所作的直线通过尽可能多的点，不在直线上的点也要尽可能的分布在直线的两侧，但若遇到个别偏离较远的点可舍去。
方案二：通过位移之比测量加速度之比
1、实验器材：两辆相同的小车、一端带滑轮
的长木板、细线、小盘、夹子、不同的重物。
2、实验步骤
（1）将两辆相同的小车放在水平木板上，前端各系一条细线，线的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘中可以放不同的重物。
（2）把木板一端垫高，平衡摩擦力。
（3）控制小车质量不变，在两个小盘中放不同的重物，两小车后端各系一条细线，用夹子控制小车的动与停。
实验原理
x1
x2
F1
F2
a1/ a2 = x1/x2
测量出 x1 、x2
1. 控制 m 不变，探究 a 与 F 的关系。
2. 同理，控制 F 相同，
探究 a与 m 的关系。
(Ｖ０＝０；ｔ相同)
方案三: 气垫导轨
光电门1
光电门2
挡光板
△x
X
方案三: 气垫导轨
优点：
悬浮、阻力小、无需平衡摩擦力
原理：
1、在实验“探究加速度与质量的关系时”，正确的是（　　）
A．应改变拉力的大小 ；
B．每次改变小车质量时，必须重新平衡摩擦力 ；
C．为了直观判断二者之间的关系，应作出a-1/m 图象 ；
D．平衡摩擦力时，应将重物用细线通过定滑轮系在小车上。
C
2 某组同学实验得出数据，画出a F图如图所示，那么该组同学实验中出现的问题可能是( )
A. 实验中平衡摩擦力时长木板垫起
的角度太小
B. 实验中平衡摩擦力时长木板垫起
的角度太大
C. 实验中绳子拉力方向没有跟平板平行
D. 实验中不满足“砂桶和砂的总质量远小于小车质量”的条件
B
3.在探究“加速度与力、质量的”关系实验中，关于小车所受的合力，下列叙述中正确的是（ ）
A．小车所受合力就是所挂吊盘和砝码的重力
B．小车所受合力的大小等于吊盘和砝码通过细绳对小车的拉力。
C．只有平衡摩擦力后，小车所受合力才等于细绳对小车的拉力
D．只有平衡摩擦力后,且小车的质量远大于吊盘与砝码的总质量时小车所受合力可以认为等于吊盘和砝码的重力
D

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