江苏省建湖县第二中学高三物理一轮复习导学案：探究加速度和质量合力的关系

高三物理一轮复习导学案
三、牛顿运动定律（5）
【课题】实验：探究物体的加速度a与所受合外力F、物体质量之间的关系.
【导学目标】
1．通过实验研究加速度与力、加速度与质量的关系.
2．掌握实验数据处理的方法，能根据图像写出加速度与力、质量的关系式。

【实验原理】
1．如图所示装置，保持小车质量M不变，改变小桶内砂的质量m，从而改变细线对小车的牵引力F（当m〈<M时，F=mg近似成立），测出小车的对应加速度a，由多组a、F数据作出加速度和力的关系a—F图线,探究加速度与外力的关系.
2．保持小桶和砂的质量不变，在小车上加减砝码，改变小车的质量M，测出小车的对应加速度a，由多组a、M数据作出加速度和质量倒数的关系a-M-1图线，探究加速度与质量的关系。

【实验器材】
小车，砝码，小桶，砂,细线，附有定滑轮的长木板，垫块，打点计时器，低压交流电源,导线两根,纸带，托盘天平及砝码，米尺。

【实验步骤】
1．用调整好的天平测出小车和小桶的质量M和m，把数据记录
下来。

2．按如图装置把实验器材安装好，只是不把挂小桶用的细线系在小车上,即不给小车加牵引力.
3．平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上垫块，反复移动垫块的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态（可以从纸带上打的点是否均匀来判断）。

4．在小车上加放砝码，小桶里放入适量的砂，把砝码和砂的质量M'和m'记录下来。

把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点,取下纸带，在纸带上写上编号。

5．保持小车的质量不变，改变砂的质量（要用天平称量），按步骤4再做5次实验.
6．算出每条纸带对应的加速度的值。

7．用纵坐标表示加速度a，横坐标表示作用力F，即砂和桶的总重力（m+m'）g，根据实验结果在坐标平面上描出相应的点,作图线.探究加速度与外力的关系
8．保持砂和小桶的质量不变，在小车上加放砝码,重复上面的实验，并做好记录，求出相应的加速度，用纵坐标表示加速度a，横坐标表示小车和车内砝码总质量的倒数1/（M+M’），在坐标平面上根据实验结果描出相应的点并作图线。

探究加速度与质量的关系.【典型剖析】
［例1]在探究物体的加速度a与物体所受外力F、物体质量M的关系时，采用如图所示的实验装置．小车及车中的砝码质量用M表示，
盘及盘中的砝码质量用m表示．
(1）当M与m的大小关系满足________时，才可以认为绳子对小车的拉力大小等于盘和砝码的重力．
（2）某一组同学先保持盘及盘中的砝码质量m一定来做实验，其具体操作步骤如下，以下做法正确的是________．
A．平衡摩擦力时，应将盘及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上
B．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力
C．实验时，先放开小车,再接通打点计时器的电源
D．用天平测出m以及小车质量M，小车运动的加速度可直接用公式a＝错误!求出
（3）另两组同学保持小车及车中的砝码质量M一定，探究加速度a与所受外力F的关系，由于他们操作不当，这两组同学得到的a－F关系图象分别如图3－4－2和图所示，其原因分别是:
2 3。