“探究加速度与物体质量、受力的关系”实验梳理

张双成

一、基础知识疏导

1.这个实验的内容是什么？

（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-1/m图象，确定其相互关系。

2.如何平衡摩擦力？需要反复平衡摩擦力吗？

在平衡摩擦力时，不要悬挂小盘，但小车应连着纸带且接通电源。用手给小车一个初速度，如果在纸带上打出的点的间隔是均匀的，表明小车受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡。

平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和砝码的总质量还是改变小车和砝码的总质量，都不需要重新平衡摩擦力。

3.为什么只有当小车及缺码的质量远大于小盘和缺码总质量时，才可认为小盘和缺码的重力近似等于小车受到的拉力呢？

分析：根据牛顿第二定律，对小盘和砝码：

4.本实验为什么画a-1/m图象而不画a-m图象。

分析：实验中作出的是a-1/m图象，因为a-m图象是一条曲线，而根据曲线不好确定两个量的关系，这种情况下物理实验数据的处理多采用“化曲为直”的思想，作a-1/m图象而不作a-m图象.

二、典型例题分析

例1 某同学设计了一個探究小车的加速度a与小车所受拉力F及质量m关系的实验，图1（a）为实验装置简图。（所用交流电的频率为50Hz）

（1）为了研究加速度和质量的关系，在实验中必须采用控制变量法，应保持____不变，用沙桶及沙所受的重力作为____，图1（b）为某次实验得到的纸带，实验数据如图，图中相邻计数点之间还有4个点未画出，根据纸带可求出小车的加速度大小为______m/s²。（保留三位有效数字）

（2）在本次实验中，实验小组通过改变小车质量共做了8组实验，得到下表所示的实验数据，通过分析表中数据，你得出的结论是：__________。

现需通过图象进一步验证你的结论，可利用表格数据作图，应在坐标纸中画出_______图线。 （3）在某次实验中为研究加速度和力的关系，根据测得的多组数据可画出a-F关系图线，如图2所示。此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是（ ）

A.小车与木板之间存在摩擦

B.木板保持了水平状态

C.所挂沙桶及沙的总质量太大

D.所用小车的质量太大

答案（1）拉力F 小车所受拉力0.64（2）在小车所受外力不变的条件下，加速度与质量成反比例关系a-1/m（3）C

例2 两小车后端各系一条细绳，一起被夹子夹着使小车静止。打开夹子，两小车同时开始运动。关上夹子，两小车同时停下来，用刻度尺测出两小车的位移，下表是该同学在几次实验中记录的数据。

请回答下述问题：

（1）在每一次实验中，甲、乙两车的位移之比等于_____之比，请简要说明实验原理：________________；

（2）第一次实验控制了___不变，在实验误差允许范围内可得出的结论是__________；

（3）第二次实验控制了____，在实验误差允许范围内可得出的结论是__________；

（4）第三次实验时，该同学先测量了甲车的位移，再根据前两次实验结论，计算出乙车应该发生的位移，然后再测量了乙车的位移，结果他高兴地发现，理论的预言与实际符合得相当好。请问，他计算出的乙车位移应该是_________。

答案（1）加速度 两小车的运动即可视为初速度为零的匀加速运动.x=1/2at²，因t相同，所以

（2）小车质量 小车加速度与拉力成正比（3）小车所受拉力 小车加速度与质量成反

（4）30cmendprint