《探究加速度与力、质量的关系》实验中纸带悬挂方式对实验结果的影响

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实验：探究加速度与力、质量的关系-实验室版

托盘（小桶）+砝码的总质量m必须远小于小车+砝码的总质量M 即：m《 M
数据处理：
1.小车的质量M不变时实验数据的记录处理：实验数据实验次数第一次第二次第三次Fra bibliotek0 a/m·s-2
a
F
F/N
（桶+砝码质量m）实验数据记录处理实验数据实验次数第一次 a M 1/M a/m.s-2
实验：探究加速度与力、质量的关系
实验目的：
探究加速度与合力F,质量M的关系
实验器材：天平、打点计时器、刻度尺等
实验原理：
1、控制m相同，探讨加速度a与F的关系
2、控制F相同，探讨加速度a与m的关系
注意事项：

平衡摩擦力：不挂小盘和钩码，将木板的一端稍作垫
高，逐渐调节木板的倾角，直到使小车拖着纸带匀速下滑（纸带上打下的点间距相等）
第二次第三次
0
1/M
实验结论：

实验：探究加速度与力、质量的关系

实验四探究加速度与力、质量的关系1.实验原理（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－错误!图象，确定其关系.2.实验器材小车、砝码、小盘、细绳、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、导线两根、纸带、天平、米尺.3。

实验步骤(1)测量:用天平测量小盘和砝码的质量m′和小车的质量m。

（2)安装：按照如图1所示装置把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上（即不给小车牵引力)。

图1(3)平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，使小车能匀速下滑.(4)操作：①小盘通过细绳绕过定滑轮系于小车上,先接通电源后放开小车,断开电源，取下纸带编号码.②保持小车的质量m不变，改变小盘和砝码的质量m′,重复步骤①.③在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测加速度a。

④描点作图，作a－F的图象.⑤保持小盘和砝码的质量m′不变，改变小车质量m,重复步骤①和③，作a－错误!图象。

1.注意事项(1）平衡摩擦力：适当垫高木板的右端，使小车的重力沿斜面方向的分力正好平衡小车和纸带受到的阻力。

在平衡摩擦力时,不要把悬挂小盘的细绳系在小车上,让小车拉着穿过打点计时器的纸带匀速运动.（2）不重复平衡摩擦力。

(3)实验条件：m≫m′.（4)一先一后一按：改变拉力或小车质量后,每次开始时小车应尽量靠近打点计时器,并应先接通电源，后释放小车，且应在小车到达滑轮前按住小车.2.误差分析（1）实验原理不完善：本实验用小盘和砝码的总重力m′g代替小车的拉力,而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力.(2)摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差。

3。

数据处理（1）利用Δx＝aT2及逐差法求a。

(2)以a为纵坐标，F为横坐标，根据各组数据描点，如果这些点在一条过原点的直线上,说明a与F成正比。

实验报告探究加速度与力、质量的关系

实验报告探究加速度与物体质量、物体受力的关系实验目的1．学会用控制变量法研究物理规律．2．探究加速度与物体质量、物体受力的关系．3．掌握灵活运用图象处理问题的方法．实验原理探究加速度a与力F、质量M的关系时，应用的基本方法是__________,即先控制一个参量——小车的质量M不变，讨论加速度a与力F的关系;再控制小盘和砝码的质量不变，即力F不变，改变小车质量M，讨论加速度a与质量M的关系．实验器材打点计时器、复写纸片和纸带、一端有定滑轮的长木板、小车、小盘、______电源、______、砝码、________、导线．实验步骤一、测质量1．用天平测出小车和砝码的总质量M，小盘和砝码的总质量m，把测量结果记录下来．二、仪器安装及平衡摩擦力2．按图1把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在车上，即不给小车加牵引力．图13．平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫一块木板．反复移动木板的位置，直至小车拖着纸带在斜面上运动时可以保持__________运动状态．这时，小车受到的摩擦阻力恰好与小车所受的重力__________的分力平衡．三、保持小车的质量不变,研究a与F的关系4．把细绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂小盘,先__________再____________，打点计时器在纸带上打下一系列的点，打完点后切断电源，取下纸带,在纸带上标上纸带号码．5．保持小车和砝码的质量不变，在小盘里放入适量的砝码,把小盘和砝码的总质量m′记录下来,重复步骤4.在小盘内再放入适量砝码,记录下小盘和砝码的总质量m″，再重复步骤4,重复三次，得到三条纸带．6．在每条纸带上都选取一段比较理想的部分，标明计数点,测量计数点间的距离,算出每条纸带上的加速度的值,并记录在表格(一）内．表（一)实验次数加速度a/(m·s－2) 小车受力F/N1234四、保持小盘和砝码的质量不变,研究a与M的关系7．保持小盘内的砝码个数不变，在小车上放上砝码改变小车的质量，让小车在木板上滑动打出纸带．计算砝码和小车的总质量M，并由纸带计算出小车对应的加速度．改变小车上砝码的个数，重复步骤7，并将所对应的质量和加速度填入表（二）中．表（二）实验次数加速度a/（m·s－2) 小车和砝码的总质量M/kg小车和砝码总质量M1123数据处理1．需要计算各种情况下所对应的小车加速度，可使用“研究匀变速直线运动”的方法：先在纸带上标明计数点，测量各计数点间的距离，根据公式a＝错误!计算加速度．图22．（1)根据表（一），用纵坐标表示加速度a，横坐标表示作用力F，作用力的大小F等于小盘和砝码的总重力,根据实验结果在坐标平面上描出相应的点，如果这些点是在一条过原点的直线上,便证明了加速度a与作用力F成正比．如图2所示．(2)根据表(二）．用纵坐标表示加速度a，横坐标表示小车和砝码的质量M，根据实验结果在坐标平面上描出相应的点,发现这些点落在一条类似反比函数的曲线上．我们猜想，a与M可能成反比．为了检验猜想的正确性，再用纵坐标表示加速度a,横坐标表示小车和砝码总质量的倒数，根据实验结果在坐标平面上描出相应的点．如果这些点落在一条过原点的直线上，就证明了加速度与质量成反比．(如图3所示)图3结论:注意事项1．一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是调出一个合适的斜面,使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小车受到的摩擦阻力．在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细线系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，并要让小车拖着打点的纸带运动．2．实验步骤2、3不需要重复，即整个实验平衡了摩擦力后，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．每条纸带必须在满足小车与车上所加砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下打出．只有如此，小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力．4．改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，再放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车．误差分析1．质量的测量误差，纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差，拉线或纸带不与木板平行等都会造成误差．2．因实验原理不完善造成误差：本实验中用小盘和砝码的总重力代替小车受到的拉力(实际上小车受到的拉力要小于小盘和砝码的总重力)，存在系统误差．小盘和砝码的总质量越接近小车的质量，误差就越大；反之，小盘和砝码的总质量越小于小车的质量，误差就越小．3．平衡摩擦力不准确造成误差：在平衡摩擦力时，除了不挂小盘外，其他的都跟正式实验一样（比如要挂好纸带、接通打点计时器)，匀速运动的标志是打点计时器打出的纸带上各点的距离相等．。

探究加速度与力质量的关系实验平衡摩擦力的原理

探究加速度与⼒质量的关系实验平衡摩擦⼒的原理⼀、引⾔在经典⼒学中，加速度是⼒的作⽤效果的⼀个重要指标，同时，物体的质量也影响着加速度的⼤⼩。

探究加速度与⼒、质量的关系是物理学中的⼀个重要实验。

本⽂将详细介绍探究加速度与⼒、质量的关系实验的原理，特别是平衡摩擦⼒的原理。

⼆、实验原理1.加速度、⼒和质量的关系根据⽜顿第⼆定律，⼀个物体的加速度a与其所受的⼒F成正⽐，与其质量m成反⽐，即：F=ma。

因此，通过测量物体在不同⼒作⽤下的加速度，可以推断出物体的质量。

2.摩擦⼒的影响在实验中，摩擦⼒是影响物体加速度的关键因素之⼀。

因此，需要采取措施平衡摩擦⼒，以确保实验结果的准确性。

三、平衡摩擦⼒的原理和⽅法1.原理平衡摩擦⼒的⽬的是消除摩擦⼒对实验结果的影响。

通过调整斜⾯倾⻆，使斜⾯对物体产⽣的下滑⼒（或⽀持⼒）与物体所受的摩擦⼒相等，即实现摩擦⼒的平衡。

此时，物体所受合⼒仅为重⼒，从⽽保证物体的加速度只受到所施加的⼒的影响。

2.⽅法①调节斜⾯倾⻆：通过调节斜⾯的倾⻆，使物体在斜⾯上保持静⽌或匀速下滑。

此时，物体所受的下滑⼒等于其重⼒沿斜⾯向下的分⼒。

同时，物体所受的⽀持⼒和摩擦⼒构成⼀对平衡⼒。

通过调整斜⾯的倾⻆，使下滑⼒与摩擦⼒达到平衡状态。

②使⽤⽓垫导轨：⽓垫导轨是⼀种利⽤空⽓薄膜来⽀撑物体的装置，可以有效减⼩物体与导轨之间的摩擦⼒。

通过调整⽓垫导轨的倾斜度，使物体在导轨上保持匀速运动状态，此时物体所受合⼒为零，从⽽实现了摩擦⼒的平衡。

四、实验步骤和注意事项1.实验步骤①将斜⾯固定在⼀定⾼度，并通过调节斜⾯的倾⻆来平衡摩擦⼒；②在滑块上安装测量加速度的装置；③在滑块上施加⼀个恒定的⼒，使其从斜⾯顶端滑下；④记录滑块下滑过程中的加速度；⑤改变施加的⼒的⼤⼩，重复步骤③和④；⑥分析实验数据，得出结论。

2.注意事项①在调节斜⾯倾⻆时，应确保滑块始终保持在斜⾯上；②施加的⼒应保持恒定，避免对实验结果造成影响；③在实验过程中，应注意保护测量装置和滑块，避免损坏；④记录数据时，应保证数据的准确性和可靠性。

打点计时器研究加速度与力及质量关系注意的问题

用打点计时器研究加速度与力及质量关系注意的问题1．平衡摩擦力和保证m>>m1是减小本实验系统误差的关键。

采用上述“垫板法”平衡摩擦力，不仅操作方便，而且在改变小车质量的实验中不需再调。

这是因为摩擦力和小车所受重力沿斜面方向的分力总是成正比地变化的。

所用长木板各部分的平滑程度尽可能要一致。

最好不上漆，刨平后用零号砂纸打磨一下即可。

调匀速时，先进行目测，最后应打一条纸带观察，看是否调到匀速了。

为了保证m>>m1，小车质量应足够大。

如果所用小车质量较小，可在小车内装一些砝码以增加总质量。

在精确度要求不太高时，砂桶总质量最大不超过小车质量的5%。

这时可在两位有效数字的精度上验证定律。

例如，小车质量为200克，则砂桶最大不超过10克。

若需砂桶质量调节范围大一些，则应增大小车质量。

2．本实验的数据处理主要是用打点纸带测算加速度。

其注意事项和测算方法与“研究匀变速直线运动”的实验相同。

例如，也可以用速度－时间图象求加速度。

3．这是验证性实验，同学们先分析作a －m 图象（双曲线）的弊端，得出作a ～1／m图象的优点。

4．如果平衡摩擦力做得不好，则图象不会通过坐标原点；如果不满足m>>m1的条件（同学们想想，为什么必须满足？1111();1m g m g a m m m m m==++Q 所以要使a 与m1成较好的线性正比关系，以及和1/m 成正比关系，就必须要求11g m m+这个式子尽量不随m1变化而变化，所以当m1<<m 时，就可认为11g m m +=g ，就满足了实验要求），图象将会是一条曲线。

出现后一种情况时，可以采用保证运动系统（小车和砂桶）的总质量不变来消除。

办法是，预先在小车内装几个小砝码，在需要改变加速的力时，把这些砝码移少量到砂桶内。

只要摩擦力能得到较好的平衡，就可以得到过坐标原点的直线。

不过，在计算质量时，应把砂桶的总质量考虑在内。

实验器材：电源（220V 电源），电火花计时器，纸带，刻度尺，导线、带滑轮的长木板，小车，钩码若干，天平（及砝码）.实验准备：1．复习有关电火花计时器的使用知识：电火花计时器用什么电源？答：220V,50Hz 交流电源(2)打点时间间隔是多少？答：T 0=0.02s(3)为什么要先接通电火花计时器的开关，待它打点稳定后再释放小车？答：若先释放小车，则可能由于小车运动过快而木板长度有限，从而导致纸带上答的点太少甚至打不上点2．平衡摩擦力答：对小车，可以使重力沿斜面的分力与斜面的摩擦力总平衡，这样可以消除摩擦力的影响注：为了很好地保证平衡斜面摩擦力，本实验同时还要求拉车的细线平行于木板.实验原理：牛顿第二定律的内容是：物体的加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟力的方向相同。

实验报告：探究力、质量和加速度的关系

实验报告：探究力、质量和加速度的关系背景在力学中，有三个重要概念：力、质量和加速度。

它们之间存在着某种联系和关系，例如牛顿第二定律 F=ma。

在实际应用中，了解这些概念的关系非常重要。

本实验旨在通过测量质量、受力和加速度的变化，探究它们之间的关系。

实验设计材料•重物•弹簧测力计•平衡器•钟表•直尺•纸板•活动相机步骤1.使用平衡器在光滑水平面上校准弹簧测力计。

2.调整弹簧测力计的位置，让它的压力施加在纸板上。

3.将纸板和弹簧测力计一起放在水平面上，并将重物放在纸板上。

4.通过活动相机记录重物在不同质量下的运动轨迹，并记录时间。

5.分析并计算每个质量下的加速度。

数据记录及结果在此实验中，记录以下数据：•重物的质量：m，单位为克。

•弹簧测力计的受力：F，单位为牛。

•重物的加速度：a，单位为m/s2。

测量弹簧测力计的受力时，需要使用平衡器对其进行校准。

重物质量（克）弹簧测力计受力（牛）加速度（m/s2）10 0.1 0.9820 0.2 1.9630 0.3 2.9440 0.4 3.9250 0.5 4.90通过本实验，我们可以得出以下：1.重物的质量越大，它所受到的力也越大。

2.当力不变时，重物的加速度与其质量成反比例关系。

3.牛顿第二定律 F=ma 成立。

本实验通过测量质量、受力和加速度的变化，探究它们之间的关系。

通过数据分析和实验结果，我们得出了重物的质量越大，它所受到的力也越大；当力不变时，重物的加速度与其质量成反比例关系。

在实际应用中，了解这些关系非常重要，可以帮助我们更好地理解并解决实际问题。

高中物理_实验：探究加速度与力质量的关系教学设计学情分析教材分析课后反思

人教版必修一物理第四章第2节《实验：探究加速度与力、质量的关系》教学设计课前案2实验：探究加速度与力、质量的关系一、实验目的学会用控制变量法探究物理规律．全面正确地认识加速度与力、质量的关系．二、实验原理1．加速度是表示物体运动速度变化快慢的物理量．根据事实经验，加速度与物体的质量有关．物体受力一定时，质量越小，加速度就越大．加速度还与物体受力的大小有关，物体质量一定时，受力越大，其加速度越大．2．控制变量法：加速度a和质量m、受力F都有关系．研究它们之间的关系时，先保持质量不变，测量物体在不同力的作用下的加速度，分析加速度与力的关系；再保持物体所受的力相同，测量不同质量的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系．这种先控制一个参量不变，研究其余参量之间变化关系，再控制另一个参量不变，研究其余参量之间变化关系的方法叫控制变量法．三、实验器材砝码，一端有定滑轮的长木板，细线，纸带，导线，夹子，小盘，天平，小车，打点计时器，交流电源，复写纸，刻度尺.课中案探究一、实验步骤1．用天平测出小车和重物的质量分别为M0、m0，并把数值记录下来．2．按图1将实验器材安装好(小车上不系绳)．图13．平衡摩擦力，在木板无滑轮的一端下面垫一薄木板，反复移动其位置，直到打点计时器正常工作后不挂重物的小车在斜面上做匀速直线运动为止(纸带上相邻点间距相等)．4．将重物通过细绳系在小车上，接通电源放开小车，用纸带记录小车的运动情况；取下纸带并在纸带上标上号码及此时所挂重物的重力m 0g.5．保持小车的质量不变，改变所挂重物的重力，重复步骤4，多做几次实验，每次小车从同一位置释放，并记录好重物的重力m 1g 、m 2g…以及计算出相应纸带的加速度填入表格1. 表格1 物体的质量一定，加速度与受力的关系实验次数加速度a/(m·s －2)小车受力F/N1 2 3 4 5接通电源，放开小车，用纸带记录小车的运动情况，取下纸带并在纸带上标上号码． 7．继续在小车上加放砝码，重复步骤6，多做几次实验，在每次得到的纸带上标上号码． 8．计算出每次实验所得纸带的加速度值及小车与砝码的总质量填入表格2.表格2 物体受到的外力一定，加速度与质量的关系实验次数加速度a/(m·s －2)小车与砝码总质量M/kg小车与砝码总质量的倒数1M/kg －11 2 3 4 51．分析加速度和力的关系依据表格1，以加速度a 为纵坐标，以外力F 为横坐标，作出a －F 关系图象，如图2所示，由此得出结论．图22．分析加速度和质量的关系依据表格2，以加速度a 为纵坐标，以小车及砝码的总质量M 或1M 为横坐标作出a －M 或a －1M 关系图象，如图3所示，据图象可以得出结论．3．实验结论：物体的加速度与作用在物体上的合外力成正比，与物体的质量成反比．探究三、误差分析1．因实验原理不完善造成系统误差本实验中用所挂重物的重力代替小车受到的拉力，实际上小车受到的拉力要小于所挂重物的重力，存在系统误差．所挂重物的质量比小车的质量越小，误差越小；反之误差越大． 2．因操作不够准确造成的偶然误差 (1)质量的测量误差．(2)测量纸带上各点间的距离的误差(读数误差)． (3)绳或纸带与木板不平行造成的误差．(4)平衡摩擦力不准确造成的误差．平衡过度使小车合外力偏大，平衡不够使小车的合外力偏小，此时要注意匀速运动是恰好平衡摩擦力的标志．四、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，不管以后是改变盘和砝码的质量，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盘和砝码的总质量．只有如此，砝码和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等．3．各纸带上的加速度a ，都应是该纸带上的平均加速度．4．作图象时，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对称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． 5．释放时小车应靠近打点计时器且先接通电源再放开小车．图3探究四、实验过程、实验数据的处理的理解典例1：如图4所示是某同学探究加速度与力、质量的关系时，已接通电源正要释放纸带时的情况，请你指出该同学的五个差错；图4(1)电源________；(2)电磁打点计时器位置________；(3)滑轮位置________；(4)小车位置________；(5)长木板__________________．典例2：某实验小组利用如图 5所示的实验装置来探究当合外力一定时，物体运动的加速度与其质量之间的关系.图5(1)由刻度尺读出两个光电门中心之间的距离x，已知遮光条的宽度为d.该实验小组在做实验时，将滑块从图中所示位置由静止释放，由数字计时器可以读出遮光条通过光电门1的时间Δt1和通过光电门2的时间Δt2，则滑块经过光电门1时的瞬时速度的表达式v1＝________，滑块经过光电门2时的瞬时速度的表达式v2＝________，则滑块的加速度的表达式a＝_______________.(均用上述字母表示)(2)在本次实验中，实验小组通过改变滑块的质量总共做了6组实验，得到如表所示的实验数据．通过分析表中数据后．你得出的结论是___________________.m/g a/m·s－2250 2.02300 1.65350 1.33 400 1.25 500 1.00 8000.63(3) 课后案达标检测1．(多选)用如图1所示的装置探究加速度a 与力F 、质量M 的关系，下列说法中正确的是( )A ．连接沙桶和小车的轻绳应和长木板保持平行B ．将电火花计时器接在6 V 的交流电源上，先接通电源，后放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量C ．在探究a 与质量M 的关系时，作出a －1M 图象能更直观地判断二者间的关系D ．轻绳对小车的拉力一定等于砝码和沙桶的总重力2．(多选)如图2所示是某同学根据实验数据画出的图象，下列说法中正确的是( )A ．形成图甲的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大B ．形成图乙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小C ．形成图丙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大D ．形成图丁的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小3．用如图3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：图1图2A ．用天平称出小车和小桶及内部所装砂子的质量B ．按图示装好实验器材C ．把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂砂桶D ．将电磁打点计时器接在6 V 电压的蓄电池上，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 ．保持小桶及其中砂子的质量不变，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 关系图象，并由图象确定a 与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__ ______． 4．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，我们得到了如图4所示的两个实验图象a 、b ，描述加速度与质量关系的图线是________，描述加速度与力的关系的图线是________．5．某探究学习小组的同学们要验证“牛顿运动定律”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，水平轨道上安装两个光电门，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮挂上砝码盘．实验时，调整轨道的倾角正好能平衡小车所受的摩擦力(图5中未画出)．图3图4图5(1)该实验中小车所受的合力________(选填“等于”或“不等于”)力传感器的示数，该实验是否需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量？________(选填“需要”或“不需要”)(2)实验获得以下测量数据：小车、力传感器和挡光板的总质量M，挡光板的宽度L，光电门1和2的中心距离为S.某次实验过程：力传感器的读数为F，小车通过光电门1和2的挡光时间分别为t1、t2(小车通过光电门2后，砝码盘才落地)，已知重力加速度为g，则该实验要验证的关系式是__________________．人教版必修一第四章第2节《实验：探究加速度与力、质量的关系》学情分析本节课所面对的是高一上学期的学生，这个年龄段的学生思维活跃，有较强的求知欲，具有一定的分析问题解决问题能力，也具备进行实验探究设计和数据处理的相关知识。

探究加速度与力、质量的关系

实验:探究加速度与力、质量的关系误差分析1．质量的测量误差、纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差、拉线或纸带不与木板平行等都会造成误差。

2．因实验原理不完善引起的误差：本实验用小盘和砝码的总重力mg代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力。

3．摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差。

注意事项1．平衡摩擦力：在平衡摩擦力时，不要悬挂小桶，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。

2．不重复平衡摩擦力：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．实验条件：m车≫m只有如此，小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力。

4．一先一后一按：改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，后放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车。

5．作图：作图时两轴标度比例要适当．各量须采用国际单位．这样作图线时，坐标点间距不至于过密，误差会小些。

例题1：在探究物体的加速度a 与物体所受外力F 、物体质量M 间的关系时，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Mmg a 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 关系图象分别如左图和右图所示，其原因分别是：左图： ___________________________________；右图： _____________________________________________________。

实验探究加速度与力、质量的关系(解析版)

人教版高一物理必修第一册课堂同步精选练习4.2实验探究加速度与力、质量的关系（解析版）1.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,如图所示是某同学正要释放小车的情形,下列说法正确的是()A.应把长木板水平放置B.应使小车离打点计时器远些C.应将打点计时器接在直流电源上D.应调整滑轮高度使细绳与长木板表面平行【答案】D【解析】实验时需要注意操作事项,为了使绳子的拉力充当小车运动的合力,应调整滑轮高度使细绳与长木板表面平行。

2.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验步骤中,下列做法正确的是()A.同时改变拉力F和小车质量m的大小B.先保持小车质量m不变,研究加速度a与拉力F的关系,再保持F不变,研究a与m的关系,最后导出a与m及F的关系。

C.只改变拉力F的大小,小车质量m的大小始终保持不变D.只改变小车质量m的大小,拉力F的大小始终保持不变【答案】B【解析】实验中变量较多时,采用控制变量法,即先保持一个变量不变,研究另外两个变量之间的关系。

3.某同学采用如图(1)所示的装置探究物体的加速度与所受合力的关系。

用砂桶和砂的重力充当小车所受合力F;通过分析打点计时器打出的纸带,测量加速度a。

作出图(2)所示a-F图象,根据图象中的点迹,判断造成这种结果的原因可能是()图(1)图(2)A.在平衡摩擦力时将木板右端垫的过低B.没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力时将木板右端垫的过低C.测量小车的质量或者加速度时的偶然误差过大D.砂桶和砂的质量过大,不满足砂桶和砂的质量远小于小车质量的实验条件【答案】D【解析】图象不经过原点,拉力为零,加速度不为零,可知平衡摩擦力过度,即木板倾角过大;曲线上部出现弯曲现象,随着F的增大,即砂和砂桶质量的增大,不再满足砂和砂桶的质量远小于小车质量的实验条件,故D正确。

4.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,采用如图所示的实验装置与方案。

本实验的特点是通过黑板擦控制两小车的启动与停止,将测量两车的加速度转换为测量两车的位移。

实验报告：探究加速度与质量、力的关系

物理实验报告单年级: 姓名: 实验时间: 实验名称探究加速度与力、质量的关系实验目的1.学会用控制变量法探究物理规律.2.会测量加速度、力和质量，能作出物体运动的a－F、a－1m图像.3.能通过实验数据及图像得出加速度与力、质量的关系．实验原理1．探究加速度与力的关系保持小车质量不变，通过改变槽码的个数改变小车所受的拉力，测得不同拉力下小车运动的加速度，分析加速度与拉力的定量关系．2．探究加速度与质量的关系保持小车所受的拉力不变，通过在小车上增加重物改变小车的质量，测得不同质量的小车对应的加速度，分析加速度与质量的定量关系．实验器材小车、砝码、槽码、细线、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、交流电源、纸带、刻度尺、天平．实验步骤1．用天平测出小车的质量m，并把数值记录下来．2．按如图所示的装置把实验器材安装好(小车上先不系细线)．3．补偿阻力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫上垫木，反复移动垫木位置，启动打点计时器，直到轻推小车使小车在木板上运动时可保持匀速直线运动为止(纸带上相邻点间距相等)，此时小车重力沿木板方向的分力等于打点计时器对小车的阻力和长木板的摩擦阻力及其他阻力之和．4．把细线绕过定滑轮系在小车上，另一端挂上槽码．保持小车质量不变，改变槽码的个数，以改变小车所受的拉力．处理纸带，测出加速度，将结果填入表1中．5.保持槽码个数不变，即保持小车所受的拉力不变，在小车上增减砝码，重复上面的实验，求出相应的加速度，把数据记录在表2中．数据采集1．质量的测量：用天平测量．在小车中增减砝码的数量可改变小车的质量．2．加速度的测量(1)方法1：让小车做初速度为0的匀加速直线运动，用刻度尺测量小车移动的位移x，用秒表测量发生这段位移所用的时间t，然后由a＝2xt2计算出加速度a.。

高中物理必修一-实验：探究加速度与力、质量的关系

实验：探究加速度与力、质量的关系知识集结知识元实验：探究加速度与力、质量的关系知识讲解实验：探究加速度与力、质量的关系1．实验目的、原理实验目的：验证牛顿第二定律，即物体的质量一定时，加速度与作用力成正比；作用力一定时，加速度与质量成反比．实验原理：利用砂及砂桶通过细线牵引小车做加速运动的方法，采用控制变量法研究上述两组关系．如图所示，通过适当的调节，使小车所受的阻力忽略，当M和m做加速运动时，可以得到当M>>m时，可近似认为小车所受的拉力T等于mg．本实验第一部分保持小车的质量不变，改变m的大小，测出相应的a，验证a与F的关系；第二部分保持m不变，改变M的大小，测出小车运动的加速度a，验证a与M的关系．2．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，小桶，细绳，砂，低压交流电源，两根导线，天平，刻度尺，砝码．3．实验步骤及器材（1）用天平测出小车和小桶的质量M和m，把数值记录下来．（2）按下图所示把实验器材安装好．（3）平衡摩擦力：在长木板的不带滑轮的一端下面垫上一块薄木板，反复移动其位置，直至不挂砂桶的小车刚好在斜面上保持匀速运动为止．（4）将砂桶通过细绳系在小车上，接通电源放开小车，使小车运动，用纸带记录小车的运动情况，取下纸带，并在纸带上标上号码．（5）保持小车的质量不变，改变砂桶中的砂量重复步骤（4），每次记录必须在相应的纸带上做上标记，列表格将记录的数据填写在表内．（6）建立坐标系，用纵坐标表示加速度，横坐标表示力，在坐标系上描点，画出相应的图线以验证a与F的关系．（7）保持砂及小桶的质量不变，改变小车的质量(在小车上增减砝码)，重复上述步骤（5）、（6）验证a与M的关系．4．数据处理及误差分析（1）该实验原理中，可见要在每次实验中均要求M>>m，只有这样，才能使牵引小车的牵引力近似等于砂及砂桶的重力．（2）在平衡摩擦力时，垫起的物体的位置要适当，长木板形成的倾角既不能太大也不能太小，同时每次改变M时，不再重复平衡摩擦力．（3）在验证a与M的关系时，作图时应将横轴用表示，这样才能使图象更直观．5．注意事项（1）在本实验中，必须平衡摩擦力，方法是将长木板的一端垫起，而垫起的位置要恰当．在位置确定以后，不能再更换倾角．（2）改变m和M的大小时，每次小车开始释放时应尽量靠近打点计时器，而且先通电再放小车．（3）每次利用纸带确定a时，应求解其平均加速度．例题精讲实验：探究加速度与力、质量的关系例1.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，下列做法中正确的是（）A．实验时，先接通打点计时器电源，再放开小车B．平衡摩擦力时，应将装砝码的砝码盘用细绳通过定滑轮系在小车上C．改变小车的质量再次进行实验时，需要重新平衡摩擦力D．小车运动的加速度可由牛顿第二定律直接求出例2.利用图示装置“探究加速度与力、质量的关系”，下列说法中正确的是（）A．实验时，应先接通打点计时器的电源，再放开小车B．平衡摩擦力时，应将装砝码的砝码盘用细绳通过定滑轮系在小车上C．改变小车的质量再次进行实验时，需要重新平衡摩擦力D．小车运动的加速度可由牛顿第二定律直接求出例3.某同学设计了一个验证牛顿第二定律的实验，下面图甲为其设计的实验装置简图．（1）如图乙所示，为该同学做某次实验得到的纸带，可以判断出这条纸带的运动方向是________．（选“向左”或“向右”）（2）如图丙所示，为该同学根据纸带上的测量数据进行分析处理后所描绘出来的实验图线示意图．设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，若牛顿第二定律成立．则：小车受到沙桶的拉力大小为________N；小车的质量大小为________kg．当堂练习单选题练习1.在验证牛顿第二定律的实验中，按实验要求装置好器材后，应按一定步骤进行，下述操作步骤安排不尽合理，请选择出合理的实验顺序．（）（A）保持砂桶里的砂子质量不变，在小车里加砝码，测出加速度，重复几次；（B）保持小车质量不变，改变砂桶里砂子质量，测出加速度，重复几次；（C）用天平分别测出小车和小桶的质量；（D）平衡摩擦力，使小车近似做匀速直线运动；（E）挂上小桶，放进砂子，接通打点计时器的电源，放开小车，在纸带上打下一系列的点；（F）根据测量数据，分别画出a-F和a-的图线．A．B、D、C、E、A、F B．D、C、E、B、A、FC．C、E、A、B、F、D D．A、B、C、D、E、F练习2.在验证牛顿第二定律的实验中：某组同学用如图（甲）所示装置，采用控制变量的方法，来研究小车质量不变的情况下，小车的加速度与小车受到的力的关系，下列措施中不需要和不正确的是（）①首先要平衡摩擦力，使小车受到的合力就是细绳对小车的拉力②平衡摩擦力的方法就是，在塑料小桶中添加砝码，使小车能匀速滑动③每次改变拉小车的拉力后都需要重新平衡摩擦力④实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力⑤实验中应先放小车，然后再开打点计时器的电源．A．①③⑤B．②③⑤C．③④⑤D．②④⑤练习3.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某同学组装了如图所示的装置．下列说法中正确的是（）A．小车释放时应靠近定滑轮B．平衡摩擦力时应将砝码盘与小车相连C．电磁打点计时器应实验低于6V的直流电源供电D．砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量练习4.如图所示，在“验证牛顿运动定律”的实验中，下列做法不正确的是（）A．拉小车的细线应该与长木板平行B．小桶和砂的总质量应远小于小车的总质量C．平衡摩擦力时，必须通过细线挂上小桶和砂D．小车应紧靠打点计时器，先接通电源再释放小车练习5.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，下列做法中正确的是（）A．实验时，先接通打点计时器电源，再放开小车B．平衡摩擦力时，应将装砝码的砝码盘用细绳通过定滑轮系在小车上C．改变小车的质量再次进行实验时，需要重新平衡摩擦力D．小车运动的加速度可由牛顿第二定律直接求出练习6.利用图示装置“探究加速度与力、质量的关系”，下列说法中正确的是（）A．实验时，应先接通打点计时器的电源，再放开小车B．平衡摩擦力时，应将装砝码的砝码盘用细绳通过定滑轮系在小车上C．改变小车的质量再次进行实验时，需要重新平衡摩擦力D．小车运动的加速度可由牛顿第二定律直接求出填空题练习1.在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”活动中，某小组设计了如图甲所示的实验装置．图中上下两层水平轨道表面光滑，两小车前端系上细线，细线跨过滑轮并挂上砝码盘，两小车尾部细线连到控制装置上，实验时通过控制装置使两小车同时开始运动，然后同时停止．（1）在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使________；在实验时，为减小系统误差，应使砝码盘和砝码的总质量________小车的质量（选填“远大于”、“远小于”、“等于”）．（2）实验中获得数据如下表所示：其中小车Ⅰ、Ⅱ的质量m均为200g．实验次数小车拉力F/N位移x/cm1Ⅰ0.1Ⅱ0.246.512Ⅰ0.229.04Ⅱ0.343.633Ⅰ0.341.16Ⅱ0.444.804Ⅰ0.436.43Ⅱ0.545.56在第1次实验中小车Ⅰ从图乙中的A点运动到B点，则表中空格处的测量结果应该是_________．通过分析，可知表中第_______次实验数据存在明显错误，应舍弃．练习2.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，采用如图a所示的实验装置，把附有滑轮的长木板平放在水平的实验桌上．小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车所受拉力用F表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带由打点计时器打上的点计算出．（1）如图b为甲同学根据测量数据作出的a﹣图线，图线不过原点的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过（填“大”或“小”）；图线的AB段明显偏离直线的原因是．（填选项前字母）A．所挂钩码的总质量过小B．小车与轨道之间存在摩擦C．所用小车的总质量越来越大D．所用小车的总质量越来越小（2）乙、丙同学用同样器材做实验，所用小车总质量分别为M 乙和M 丙，画出了各自得到的a﹣F 图线如图c 所示，由图线可知M 乙M 丙（填“＞”、“=”或“＜”）．（3）在处理数据时，总是把托盘和砝码的重力当作小车所受牵引力．而实际上小车所受牵引力比托盘和砝码的总重力要一些（选填“大”或“小”）．因此，为使实验结论的可信度更高一些，应使托盘和砝码的总质量尽可能一些（选填“大”或“小”）．练习3.某同学用如图甲所示装置做“探究物体的加速度跟力的关系”的实验．实验时保持小车的质量不变，用钩码所受的重力作为小车受到的合力，用打点计时器和小车后端拖动的纸带测出小车运动的加速度．（1）实验时先不挂钩码，反复调整垫木的左右位置，直到小车做匀速直线运动，这样做的目的是_________________________________________．（2）图乙为实验中打出的一条纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出了连续的5个计数点A 、B 、C 、D 、E ，相邻两个计数点之间都有4个点迹没有标出，测出各计数点到A 点之间的距离，如图乙所示．已知打点计时器接在频率为50Hz 的交流电源两端，则此次实验中小车运动的加速度的测量值a =______m/s 2．（结果保留两位有效数字）（3）实验时改变所挂钩码的质量，分别测量小车在不同外力作用下的加速度．根据测得的多组数据画出a -F 关系图线，如图丙所示．试分析：图线不通过坐标原点O 的原因是___________________________；曲线上部弯曲的原因__________________________．练习4.某实验小组在实验室做“探究加速度与力、质量的关系”实验：（1）甲同学在物体所受合外力不变时，改变物体的质量，得到数据如下表所示｡实验次数物体质量m（kg）物体的加速度a（m/s2）物体质量的倒数1/m（1/kg）10.200.78 5.0020.400.38 2.5030.600.25 1.6740.800.20 1.255 1.000.16 1.00根据表中的数据，在图1所示的坐标中描出相应的实验数据点，并作出图象｡②由a-图象，你得出的结论为_____________________________________________｡③物体受到的合力大约为_______N｡（结果保留两位有效数字）（2）乙同学在保持小车质量不变的情况下，通过多次改变对小车的拉力，由实验数据作出的a-F图象如图2所示，则该图象中图线不过原点的原因是：__________________，小车的质量为________kg．（保留两位有效数字）练习5.在做“探究加速度与力、质量关系”的实验中，采用如图1所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算出．（1）当M与m的大小关系满足__________时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力．（2）一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质量m一定，改变小车及车中砝码质量M，测出相应的加速度，采用图象法处理数据，为了比较容易地检查出加速度a与质量M的关系，应该做_______的图象（填“a-M”或“a-”）．（3）如图2（a）是甲同学根据测量数据做出的a-F图线，说明实验存在的问题是_______________________________（4）乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a-F图线，如图2（b）所示，两个同学做实验的哪一个物理量取值不同？答：_______________________________________．（5）若实验得到如图3所示的一条纸带，相邻两个计数点的时间间隔为T，B、C两点的间距x2和D、E两点的间距x4已量出，利用这两段间距计算小车加速度的表达式为______________．练习6.某同学做“探究加速度与力、质量关系”的实验．如图甲所示是该同学探究小车加速度与力的关系的实验装置，他将光电门固定在水平轨道上的B点，用不同重物通过细线拉同一小车，每次小车都从同一位置A由静止释放．（1）实验中可近似认为细线对小车的拉力与重物重力大小相等，则重物的质量m与小车的质量M间应满足的关系为____________；（2）若用游标卡尺测出光电门遮光条的宽度d如图乙所示，则d=___________cm；实验时将小车从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间△t，则小车经过光电门时的速度为____________（用字母表示）；（3）测出多组重物的质量m和对应遮光条通过光电门的时间△t，并算出相应小车经过光电门时的速度v，通过描点作出v2-m线性图象（如图丙所示），从图线得到的结论是：在小车质量一定时，____________________．（4）某同学在作出的v2-m线性图象不通过坐标原点，开始实验前他应采取的做法是（）A．将不带滑轮的木板一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动B．将不带滑轮的木板一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动C．将不带滑轮的木板一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动D．将不带滑轮的木板一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀加速运动．练习7.为了探究物体的加速度与质量的关系，某实验小组的同学设计了如图所示的实验装置，装置中有电火花打点计时器、纸带、带滑轮的长木板（滑轮光滑）、垫块、小车和砝码（总质量用M 表示）、砂和砂桶（总质量用m表示）、刻度尺等，请回答下列问题：（1）实验误差包含偶然误差和系统误差，本实验中纸带与打点计时器、小车与长木板之间的摩擦和空气阻力对实验的影响属于__________（填“偶然误差”或“系统误差”）．（2）按如图的方式将长木板有计时器的一端适当垫高，以平衡摩擦力，使小车能带动纸带在长木板上做匀速运动．（3）探究小车的加速度与其质量的关系时，可以通过改变小车中砝码的个数来改变小车的质量．在完成本实验时，为了使沙桶和沙的总重力近似地等于小车的牵引力，则沙桶和沙的总质量与小车和砝码的总质量的关系应满足____________．（4）在完成实验操作后，将得到的数据用图象进行处理，则小车加速度的倒数与小车和砝码的总质量M的函数图象正确的是_________．练习8.某同学在实验室用如图甲所示的实验装置探究加速度与质量关系的实验．（1）为了尽可能减少摩擦力的影响，需将长木板的右端垫高，在______（选填“有”或“没有”）沙桶拖动下，轻推一下小车，使小车能拖动穿过打点计时器的纸带做____________________．（2）通过改变________（选填“沙和沙桶”或“小车”）的质量，可探究加速度与_______（选填“小车”或“沙和沙桶”）质量的关系；（3）如果某次实验打出的纸带如图乙所示，O为起点，A、B、C为过程中的三个相邻的计数点，相邻的计数点之间有四个点没有标出，A、B、C到O点的距离在图中乙标出，所用交流电的频率为f，则测出小车运动的加速度为_______________．练习9.某物理兴趣小组的同学用图甲所示装置来“验证牛顿第二定律”．同学们在实验中，都将砂和小桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小，通过改变小桶中砂的质量改变拉力．为使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，实验中需要平衡摩擦力．①下列器材中不必要的是______（填字母代号）．A．低压交流电源B．秒表C．天平（含砝码）D．刻度尺②下列实验操作中，哪些是正确的_________（填字母代号）．A．调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行B．每次实验，都要先放开小车，再接通打点计时器的电源C．平衡摩擦力时，将悬挂小桶的细线系在小车上D．平衡摩擦力时，让小车后面连着已经穿过打点计时器的纸带③图乙是某同学实验中获得的一条纸带．A、B、C为三个相邻的计数点，若相邻计数点之间的时间间隔为T．A、B间的距离为x1，A、C间的距离为x2，则小车的加速度a=__________（用字母表达）．④图丙是小刚和小芳两位同学在保证小车质量一定时，分别以砂和小桶的总重力mg为横坐标，以小车运动的加速度a为纵坐标，利用各自实验数据作出的a-mg图象．a．由小刚的图象，可以得到实验结论：_____________________________________．b．小芳与小刚的图象有较大差异，既不过原点，又发生了弯曲，下列原因分析正确的是__________（填字母代号）．A．图象不过原点，可能是平衡摩擦力时木板倾角过大B．图象不过原点，可能是平衡摩擦力时木板倾角过小C．图象发生弯曲，可能是砂和小桶的质量过大D．图象发生弯曲，可能是小车的质量过大⑤正确平衡摩擦力后，小组中一位同学保持砂和小桶总重力mg不变，通过在小车上增加砝码改变小车质量，进行实验并得到实验数据．处理数据时，他以小车和砝码的总质量M为横坐标，为纵坐标，作出-M关系图象，示意图如图丁所示，发现图线从纵轴上有截距（设为b）．该同学进行思考后预测：若将砂和小桶总重力换成另一定值（m+△m）g，重复上述实验过程，再作出-M图象．两次图象的斜率不同，但截距相同均为b．若牛顿定律成立，请通过推导说明该同学的预测是正确的．练习10.用如图所示的装置探究加速度与力和质量的关系，带滑轮的长木板和弹簧测力计均水平固定．（1）实验时，一定要进行的操作是____________a．小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数；b．改变砂和砂桶质量，打出几条纸带c．用天平测出砂和砂桶的质量d．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量（2）以弹簧测力计的示数F为横坐标，以加速度a为纵坐标，画出的a-F图象可能正确的是_______（3）若小车匀速运动时，测力计的示数为F，则小车受到的摩擦力为___________（4）若求出的a-F图象的斜率为k，则小车的质量为__________．。

牛顿第二定律实验-探究加速度与力和质量的关系实验(含答案)

牛顿第二定律实验-探究加速度与力和质量的关系实验1某实验小组用如图甲所示的装置做“探究加速度与力关系”的实验。

在一端装有定滑轮的长木板上A、B两处各固定有一个光电门，细长绳绕过定滑轮一端连接在装有遮光条的小车上，另一端绕过动滑轮连接在悬挂的测力计上，动滑轮上吊有钩码。

（1）为了保证绳子的拉力等于小车受到的合力，实验必须做好两点：a、，b、。

实验中（填“需要”或“不需要”）满足小车质量M远大于钩码质量m。

（2）某次实验测得小车通过A、B处光电门所用的时间分别为t1、t2，要求小车运动的加速度，还需要测（写出物理量及符号），根据所测量物理量，求得加速度的表达式a= 。

（用所测物理量符号表示）2如图1所示是某同学探究小车加速度与力的关系的实验装置，他将光电门固定在水平轨道上的B点，用不同重物通过细线拉同一小车，每次小车都从同一位置A由静止释放．（1）若用d表示遮光条的宽度，实验时将小车从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间△t，则小车经过光电门时的速度为v= （用字母表示）．（2）测出多组重物的质量m和对应遮光条通过光电门的时间△t，通过描点作出线性图象，研究小车加速度与力的关系．处理数据时应作出_ _____图象．A．△t-m B．△t2-m C．1mt-∆D21mt-∆3.用如图所示的装置“探究加速度与力和质量的关系”，带滑轮的长木板水平固定，跨过小车上定滑轮的两根细线均处于水平。

(1)实验时，一定要进行的操作是_______。

(填步骤序号)A．小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录拉力传感器的示数；B．改变砂和砂桶质量，打出几条纸带C．用天平测出砂和砂桶的质量D．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量F)为横坐标，以加速度为纵坐标，画出的图(2)以拉力传感器示数的二倍F(F=2象如下图所示，则可能正确的是____________。

高一物理必修一实验探究加速度与力质量的关系的知识点

高一物理必修一实验探究加速度与力质量的关系的知识点高一物理必修一实验探究加速度与力质量的关系的知识点漫长的学习生涯中，大家最熟悉的就是知识点吧？知识点也不一定都是文字，数学的知识点除了定义，同样重要的公式也可以理解为知识点。

掌握知识点有助于大家更好的学习。

以下是店铺收集整理的高一物理必修一实验探究加速度与力质量的关系的知识点，希望对大家有所帮助。

高一物理必修一实验探究加速度与力质量的关系的知识点篇1●加速度与力的关系1、实验的基本思路保持物体的质量不变，测量物体在不同的力的作用下的加速度，分析加速度与力的关系。

2、实验设计(1)实验器材：打点计时器、纸带、小车、细绳、一端附有定滑轮的长木板、砝码、低压交流电源、10g左右的等质量粗铁丝圈若干、刻度尺(2)实验步骤①用天平测出小车和粗铁丝圈的质量M和m把数值记录下来;②按图把实验器材安装好先不挂上粗铁丝圈(即不给小车加牵引力);③平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木板;反复移动木板的位置直至小车在斜面上运动时保持匀速运动状态(先接通电源，再用手给小车一个初速度，若在纸带上打出的点子的间隔基本上均匀才表明平衡了摩擦力，否则必须调整小木板的位置)，这时小车拖着纸带运动时受到的摩擦力恰好与小车所受的重力在斜面方向上的分力平衡。

④在细绳上挂1个粗铁丝圈先接通电源再放开小车，取下纸带;⑤保持小车的质量不变，在细绳上挂2个、3个……粗铁丝圈，重复步骤④，取下纸带。

(3)实验数据的分析根据记录的数据，作出a-F图象，即在右图中描点、连线。

通过连线可知，在误差允许的范围内，所描绘各点大致分布在同一条过坐标原点的直线上。

(4)实验结论当保持物体的质量不变时，物体产生的加速度a与所受力F成正比。

●加速度和质量的关系1、实验的基本思路保持物体所受的力相同，测量不同质量的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的.关系。

2、实验的操作步骤如图，取小车(车上放砝码)研究，在拉力不变的情况下(钩码一定)，改变小车上的砝码个数，打出几条不同的纸带。

探究加速度与力、质量的关系的实验误差分析及实验的改进

探究加速度与力、质量的关系的实验误差分析及实验的改进作者：孟庆光来源：《读写算》2011年第60期探究加速度与力、质量的关系这一实验是高中物理实验中最典型的探究实验，所使用的控制变量法也是物理学实验中最经典的实验方法。

此实验常采用下述装置和方法进行测量。

实验时先将木板不带滑轮的一端适当抬高，使小车不挂沙桶时能沿着木板匀速下滑，从而达到平衡摩擦力的作用。

实验时满足沙及桶总质量m远远小于小车的质量M即满足m该实验存在两处系统误差，一处是小车与木板间存在摩擦力，一处是沙桶加速向下运动时处于失重状态，因此小车所受合外力不再等于mg而是略小。

下面从理论上推导误差的产生。

在上述装置中分别对小车及沙桶受力分析，列出牛顿第二定律方程对小车有 + = a----------（1）对桶及沙有 ---------------（2）联立（1）（2）两式得 ----------（3）由a的表达式可看出当满足平衡摩擦力这一条件后，式中mg即为合外力F，故可表达成------（4）根据控制变量法，先保持小车的质量M不变，改变拉力F，研究a与F的关系。

若m 随着拉力的增大即随着m的增大，越来越不能满足m当合外力F逐渐增大即m逐渐增大时，直线的斜率k= 越来越小，图线开始向下偏离直线，如右图所示下面继续研究当保持合外力mg不变即保持F不变时a与关系的偏差问题。

将（4）式变形可得即 ------------（6）由（6）式可看出当m随着增大,K减小，图线开始向下偏离直线，如下图所示以上讨论了平衡摩擦力后，得到的实验结果仍然出现了偏差，只有保证m该实验中若没有平衡摩擦力也会使实验结果出现偏差。

由（3）式可得图线的纵截距 = 。

若平衡过度，则有Mgsin - ，即b>0,图线如甲乙所示；若平衡不足或未平衡，则有Mgsin - ,即b经过上述分析可得本实验的误差主要由合外力的测量引起，因此该实验可以从改变确定合外力的方法入手来消除上述两个系统误差。

高一物理(人教版)必修1实验专题练习卷：探究加速度与力、质量的关系

探究加速度与力、质量的关系1．探究加速度与力的关系装置如图1 所示。

带滑轮的长木板一端伸出桌面，另一端适当垫高，使木块连上纸带后恰好匀速下滑，细绳通过两滑轮分别与弹簧秤挂钩和沙桶连接，调整滑轮高度使细线恰好与木板平行。

按住木块，缓慢向沙桶中添加细沙，释放木块，登记弹簧秤的示数 F 及并通过计算求出相应纸带的加速度a，再变更沙桶质量…获得多组F，a 的数据。

（1）关于该试验的操作，以下说法正确的是______。

A．试验过程中，应先闭合打点计时器开关，再释放木块B．添加细沙，比用钩码可以更便利地获得多组试验数据C．每次添加细沙后，需测出沙及沙桶的质量D．试验过程要确保沙及沙桶的质量远小于木块的质量（2）某次打出的纸带如图2所示，选取A、B、C、D、E，5 个计数点（每两个计数点间还的4 个点未画出），则打B 点时的速度大小为_______m/s，木块的加速度大小为_______________ m/s2．（保留三位有效数字）2．在《探究加速度与力、质量的关系》试验中，某组同学用如图1所示装置，来探讨小车质量不变的状况下，小车的加速度与小车受力的关系。

（1）图2是试验中获得的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4是计数点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图所示，打“3”计数点时小车的速度大小为_________m/s，由纸带求出小车的加速度大小为a=__________m/s2。

图1 图2（2）下列措施中不正确的是__________。

A．首先要平衡摩擦力，使小车受到合力就是细绳对小车的拉力B．平衡摩擦力的方法就是在塑料小桶中添加砝码，使小车能匀速滑动C．每次变更拉小车的拉力后都须要重新平衡摩擦力D．试验中通过在塑料桶中增加砝码来变更小车受到的拉力（3）某组同学由试验得出数据，画出的的关系图线，如图3所示，从图象中可以看出，作用在物体上的恒力F=______N。

当小车的质量为5kg时，它的加速度为_______m/s2．3．在做“探究加速度和力、质量的关系”的试验中，保持小车和砝码的总质量不变，测得小车的加速度a和拉力F的数据如表所示(1)依据表中的数据在坐标系上作出a-F图象________________．(2)图象斜率的物理意义是____________________．(3)小车和砝码的总质量为__________kg .(4)图线(或延长线)与F轴截距的物理意义是_________________________．4．为了探究物体质量肯定时加速度与力的关系，A、B同学设计了如图甲所示的试验装置。

实验条件和实验结果的反思———谈探究加速度与力、质量的关系

实验条件和实验结果的反思谈探究加速度与力㊁质量的关系马之超㊀庞㊀颖(湖北省天门中学物理组㊀４３１７００)摘㊀要:高中阶段学生物理思维模式的构建ꎬ是以学好牛顿运动定律为基石的ꎬ学生探究方法的获取ꎬ并且从探究中获得兴趣ꎬ获得成就感ꎬ可以说<探究加速度与力质量的关系>这一实验是代表ꎬ从下面的反思中ꎬ我们或可体会一二.关键词:实验条件ꎻ实验结果ꎻ牛顿运动定律ꎻ加速度中图分类号:Ｇ６３２㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:１００８－０３３３(２０２１)１８－００５９－０２收稿日期:２０２１－０３－２５作者简介:马之超(１９６５.１２－)ꎬ男ꎬ硕士ꎬ中学高级教师ꎬ从事高中物理教学研究.㊀㊀一㊁实验条件的反思１.ｍ≪Ｍ时ꎬＦʈｍｇ的原因探究小车加速度ａ与合外力Ｆ㊁质量Ｍ的关系ꎬ实验装置通常为图１.设水平长木板上表面光滑ꎬ则线对小车的拉力Ｆ就是小车所受的合外力.质量为Ｍ的小车(连同里面的砝码)与质量为ｍ的装砂砂桶(或钩码)ꎬ它们的加速度大小都是ａꎬ受力如图２.对小车:Ｆ＝Ｍａ(１)对砂桶:ｍｇ－Ｆ＝ｍａ(２)(１)(２)式解得:Ｆ＝ＭＭ＋ｍｍｇ(３)ａ＝１Ｍ＋ｍｍｇ(４)从(３)式知道ꎬＦ小于ｍｇꎬ但是ꎬ当砂和砂桶的总质量ｍ远小于小车和砝码的总质量Ｍꎬ即ｍ≪Ｍ时ꎬ才可以认为小车的合外力Ｆ＝ｍｇꎬ这样小车合外力Ｆ的测量就可以用砂桶的重力ｍｇ表示了.２.平衡摩檫阻力的原因及方法实际中ꎬ小车运动会受到长木板和纸带的摩擦阻力ｆꎬ小车的合外力就不好测量ꎬ我们就在长木板右端加垫块ꎬ让长木板变为斜面ꎬ且去掉砂桶ꎬ使小车带着纸带匀速运动ꎬ即让打出的纸带中间部分点迹均匀分布.这样就平衡了摩檫ꎬ此时对小车受力如图３.有:Ｍｇｓｉｎθ＝ｆ(５)当挂上砂桶后ꎬ变成了图４ꎬ图４中对小车受力分析如图５.沿斜面方向:Ｆ＋Ｍｇｓｉｎθ－ｆ＝Ｍａ(６)由(５)(６)两式得Ｆ＝Ｍａ这样图４装置与图１装置等价.所以平衡摩擦时ꎬ小车后面的纸带必须连接好ꎬ但不能挂砂桶ꎬ才能达到线的拉力Ｆ是小车受的合外力的目的.图４中的结果就可以用表达式(３)(４)讨论了㊀㊀二㊁实验结果的反思１.ａ－Ｆ图像的讨论当小车质量Ｍ一定时ꎬ由牛顿运动定律得ꎬａ＝ＦＭ＝１ＭＦꎬａ与Ｆ成正比ꎬ斜率为１Ｍꎬ因此理论上小车的加速度ａ随小车受到的合外力Ｆ变化的图像应该是图６ꎬ但实际实验中描绘的图像是图７.９５Copyright©博看网 . All Rights Reserved.实际图像图７前部分与图６完全吻合ꎬ原因如下:实际图像图７应与由实际导出的表达式(４)吻合.(４)式中ｍｇ即图像中的Ｆ.故图７中图像的斜率为１Ｍ＋ｍ.当ｍ≪Ｍ时ꎬ各点的斜率为１Ｍꎬ图像为一条直线ꎬａ与Ｆ成正比ꎬ对应图中的ＯＡ段ꎬ与图６一致.实际图像图７后部分与图６出现差异ꎬ原因如下:分析方法一㊀当ｍ较大时ꎬ图７中图像的斜率１Ｍ＋ｍ随ｍ的变大(Ｆ也变大)而变小ꎬ所以图像向下弯曲.分析方法二㊀当ｍ较大小车加速度为ａ时ꎬ理论上ꎬ横坐标Ｆ(即绳子的拉力)对应的点在Ｂ点ꎬ实际中ꎬ我们是用ｍｇ替代Ｆ描点ꎬ由(３)式Ｆ＝ＭＭ＋ｍｍｇ知ｍｇ>Ｆꎬ因此实际描出的点在Ｂꎬ如图８ꎬ所以图线是向下弯曲的ꎬ系统误差导致了图６与图７不吻合ꎬ实验中ꎬ符合条件ｍ≪Ｍ对应的是ＯＡ段ꎬ我们就说ａ正比于Ｆ.分析方法三㊀当ｍ非常大趋于无穷时(极限思想)ꎬｍ的加速度为重力加速度ｇꎬ小车的加速度大小也为ｇꎬ也就是说小车的加速度有一最大值ꎬ因此图像必然向下弯曲ꎬ最终趋于重力加速度ｇ２.ａɖ１Ｍ图像的讨论当Ｆ一定(即砂桶的重力ｍｇ一定)时ꎬ理论上ａ＝１ＭＦꎬ即ａɖ１Ｍꎬ小车的ａ随小车质量Ｍ变化的图像应该如图９ꎬ实际图像是图１０ꎬ对此ꎬ讨论如下:实际图像表达式为ａ＝１Ｍ＋ｍＦ.Ｆ一定时ꎬａ与１Ｍ＋ｍ成正比ꎬ若横坐标用１Ｍ＋ｍ表示ꎬ那么图像为一条倾斜的直线ꎬ但我们作图的横坐标用１Ｍ表示.当ｍ<<Ｍ时ꎬ横坐标基本一致ꎬ因此图１０的前半段ＯＣ与图９吻合ꎻ当小车质量较小ꎬ小车的加速度为ａ时ꎬ横坐标１Ｍ＋ｍ对应的为直线中的Ｄ点ꎬ实际上ꎬ我们作图横坐标为１Ｍꎬ略大于１Ｍ＋ｍꎬ对应点Ｄ㊁故图像向下弯曲.或者我们也可以用极限法来验证后半部分ꎬ当小车质量Ｍ趋于０(即横坐标趋于无穷大)时ꎬ沙桶将做自由落体运动ꎬ此时小车的加速度大小也为ｇꎬ图像的后半部分趋于一个定值ｇꎬ因此必然向下弯曲.实际绘出的图像与牛顿第二定律并不矛盾ꎬ甚至可以说是在某些复杂的情境中验证了牛顿第二定律的正确性ꎬ但是考虑到学生的认知水平ꎬ我们将实际情景进行理想化处理.在ｍ<<Ｍ条件下ꎬ近似得出了图６和图９的实验图像ꎬ可以认为找出了ａ与Ｆ㊁Ｍ的关系.㊀㊀三㊁系统误差减少的方法实验装置变为图１１和图１２时ꎬ小车受到的合外力Ｆ可直接用力传感器测出ꎬ或用测力计测出ꎬ那么ｍ远小于Ｍ的条件就不需要了.这样ꎬ测力的原理不完善带来的系统误差得到了减小.总之ꎬ实验误差及实验条件的分析ꎬ要学会根据实际实验ꎬ找出物理量的关系ꎬ按它服从的规律展开讨论ꎬ例如该实验中Ｆʈｍｇ原因的分析ꎬ这是我们在物理教学中要逐步渗透的.借助数学工具解决物理问题ꎬ如分析法一ꎬ是我们研究问题必不可少的手段.将条件理想化处理问题ꎬ然后考虑实际因素分析问题ꎬ例如分析方法二ꎬ这是物理教学中常常要用到的.极限思想(或把问题演绎到特殊状态)ꎬ如分析方法三ꎬ是我们检验一个结论ꎬ是否正确的常用方法ꎬ也是我们在教学中要教会学生的.同时ꎬ实验装置的改进既有利于提高准确度ꎬ又有利于提升学生的探究思维ꎬ如图１设置的实验课可多角度培养学生的科学素养.教材的编写是开放式的ꎬ我们的教学若如文中反思一样ꎬ常常对教材进行拓展ꎬ自然会收获多多.㊀㊀参考文献:[１]龚镇雄.作为一门学科的物理实验谈谈物理实验学[Ｊ].物理实验ꎬ１９９０(０６):２４４－２４６＋２７８.[责任编辑:李㊀璟]０６Copyright©博看网 . All Rights Reserved.。

探究加速度与力、质量的关系_实验报告

实验：探究加速度与力、质量的关系[实验目的]通过实验探究物体的加速度与它所受的合力、质量的定量关系[实验原理]1、控制变量法：⑴保持m一定时，改变物体受力Ｆ测出加速度ａ，用图像法研究ａ与Ｆ关系⑵保持Ｆ一定时，改变物体质量m测出加速度ａ，用图像法研究ａ与m关系2、物理量的测量：（1）小车质量的测量：天平（2）合外力的测量：小车受四个力，重力、支持力、摩擦力、绳子的拉力。

重力和支持力相互抵消，物体的合外力就等于绳子的拉力减去摩擦力。

小车所受的合外力不是钩码的重力。

为使合外力等于钩码的重力，必须：①平衡摩擦力：平衡摩擦力时不要挂小桶，应连着纸带且通过打点记时器的限位孔，．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．将长木板倾斜一定角度，此时物体在斜面上受到的合外力为0。

做实验时肯定无法这么准确，我们只要把木板倾斜到物体在斜面上大致能够匀速下滑（可以根据纸带上的点来判断），这就说明此时物体合外力为0，摩擦力被重力的沿斜面向下的分力（下滑力）给抵消了。

由于小车的重力G、支持力N、摩擦力f相互抵消，那小车实验中受到的合外力就是绳子的拉力了。

点拨：整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变托盘和砝码的质量，还是改变小车及砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力.②绳子的拉力不等于沙和小桶的重力：砂和小桶的总质量远小于小车的总质量．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．时，可近似认为．．．．．．．．推导：实际上m/g=(m+．．．．．．．沙和小桶的重力。

．．绳子的拉力等于m/)a,F=ma,得F=m m/g/(m+ m/);理论上F= m/g，只有当m/＜＜m时，才能认为绳子的拉力不等于沙和小桶的重力。

点拨：平衡摩擦力后，每次实验必须在满足小车和所加砝码的总质量远大于砝码和托盘的总质量的条件下进行.只有如此，砝码和托盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等.在画图像时，随着勾码重量的增加或者小车质量的倒数增加时，实际描绘的图线与理论图线不重合，会向下弯折。

《实验：探究加速度与力、质量的关系》教学反思

《实验：探究加速度与力、质量的关系》教学反思•相关推荐《实验：探究加速度与力、质量的关系》教学反思作为一位优秀的老师，教学是重要的工作之一，我们可以把教学过程中的感悟记录在教学反思中，那么优秀的教学反思是什么样的呢？下面是小编为大家收集的《实验：探究加速度与力、质量的关系》教学反思，希望能够帮助到大家。

按照教材中的实验装置和原理，本实验的研究对象是小车，探究的是小车的加速度a与其所受合力F以及质量m之间的关系。

在平衡摩擦力之后绳的拉力就是小车F所受的合力，而将盘和砝码的重力mg 近似当作小车的拉力，所以测出了盘和砝码的重力mg就测出了小车受的合力F。

采用的方法是控制变量法，即在探究加速度与力的关系时，保持小车的质量不变，通过改变盘中砝码的'个数来改变小车的拉力；在探究加速度与质量的关系时，保持盘和砝码的质量不变，通过改变小车上的砝码个数来改变小车的质量。

其实实验中小车的拉力不等于盘和砝码的重力，所以这样处理必然造成系统误差。

从理论上分析只有当M》m时，拉力将无限接近mg。

但在实际中要想保证M》m又很难控制，所以按此思路进行实验系统误差不仅不可避免反而可能很大，很可能探究不出加速度与其所受合力以及质量之间的正确关系。

如果变换研究对象，还用这个装置，可以有效的消除实验过程中带来的系统误差。

就是把研究对象由小车改为由小车、盘和砝码组成的系统，探究的是系统的加速度a与其所受合力F以及质量M+m之间的关系，那么在平衡摩擦力之后，盘和砝码的重力mg就是系统的合力，而不是近似相等。

这样在探究加速度和力的关系时，可以将小车中的砝码拿到盘中或者将盘中的砝码拿到小车上，这样增大或减小系统合力F的同时，保持系统的质量M+m不变；在探究加速度与质量的关系时，可以保持盘中的砝码不变，增大或减小小车上的砝码，这样就可以达到保持力F不变而改变系统质量M+m的目的。

按此思路进行实验时，由于系统的合力F等于盘和砝码的重力mg，所以不必要满足M》m这样的条件，就可以有效消除系统误差。