加速度与力质量关系实验
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。
力与加速度的关系实验
力与加速度的关系实验【引言】力与加速度之间的关系一直是物理学中的重要课题。
本文将通过一系列实验来探究力与加速度之间的关系，以便更好地理解这一物理现象。
【实验一：关于力、质量和加速度】在这个实验中，我们将通过改变物体的质量来研究力和加速度的关系。
首先，我们选择了几个不同质量的物体，并将它们都放在同样的平坦表面上。
然后，我们在每个物体上施加相同大小的力，并测量每个物体的加速度。
结果显示，无论物体的质量大小如何，施加的力越大，物体的加速度也越大。
这表明力与加速度之间存在直接的正比关系。
【实验二：关于力和斜面角度】在这个实验中，我们将进一步研究力和加速度的关系，但这次我们会改变斜面的角度。
我们使用同样的物体，并施加相同的力。
然而，我们将斜面调整为不同的角度，从而改变物体相对于水平面的倾斜程度。
实验结果显示，斜面角度愈大，物体的加速度也愈大。
这表明力与加速度的关系还受到了斜面角度的影响，但其具体的关系需要进一步研究。
【实验三：关于力、弹簧和加速度】这个实验将探讨力、弹簧和加速度之间的关系。
我们选择了一个可伸长的弹簧，然后在弹簧的一端挂上一个物体，另一端固定在支架上。
我们改变挂在弹簧上的物体的质量，并记录弹簧拉伸的长度。
实验结果显示，物体质量的增加导致了弹簧的拉伸，表明物体受到了一个向下的力。
根据胡克定律，力和弹簧的拉伸长度成正比关系。
由于弹簧的拉伸与物体的加速度成正比，我们可以得出结论：力与加速度之间存在正比关系。
【结论】通过以上实验，我们得出以下结论：力与加速度之间存在直接的正比关系，力的大小决定了物体的加速度的大小。
同时，斜面的角度和弹簧的弹性也会对力与加速度之间的关系产生影响，其具体关系需要进一步深入研究。
这些实验结果对于理解力学原理以及实际应用都具有重要意义。
【致谢】在这个实验过程中，我们要感谢导师和同学们的帮助和支持。
没有他们的支持，我们无法完成这个实验研究。
【参考文献】（列出参考文献，无需给出链接）以上是关于力与加速度的关系实验的报告。
(完整版)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．．．．．．．绳子的拉．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．时，可近似认为力等于．．．．．．．．推导：实际上m/g=(m+ m/)a,F=ma,得F=m m/g/(m+ m/);理论上F= m/g，只有当m/＜．．．沙和小桶的重力。
＜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。
【学霸笔记】物理必修一4.2实验：探究加速度与力、质量的关系
第二节实验：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．四、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4－2－1将实验器材安装好(小车上不系绳)．3．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m0g.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m1g、m2g…以及计算出相应纸带的加速度填入表格1.6.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2.五、数据处理本实验的数据处理可以采用计算法和图象法两种方法：1．计算法测得加速度或加速度之比(等于位移之比)后，通过计算看看是否满足a 1a 2＝F 1F 2、a 1a 2＝M 2M 1. 2．图象法(1)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4－2－3所示，由此得出结论．(2)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4－2－4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．六 误差分析七 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，不管以后是改变小盘和重物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重物的总质量．只有如此，重物和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等．(3)小车应靠近打点计时器且先接通电源再放手．(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，舍去不予考虑．。
探究加速度与力质量的关系实验方法
探究加速度与力质量的关系实验方
法
探究加速度与力质量的关系实验方法
一、实验目的探究加速度与力质量之间的关系。
二、实验原理根据牛顿第二定律，当一个物体受到外力作用时，物体的加速度是外力与物体的质量的比值：
a=F/m，即加速度等于外力与物体的质量的比值。
三、实验准备 1.老式平板：用于放置测试物体，保证物体的运动更加地平滑； 2.测力计：用于测量外力的大小； 3.测速仪：用于测量物体的加速度； 4.气压表：用于测量推力； 5.重量秤：用于测量物体的质量； 6.测绘仪：用于测量物体的位置； 7.测量容器：用于装载测试物体。
四、实验步骤 1.将老式平板放置在平整的地面上，使其处于水平状态； 2.将测绘仪和测速仪放置在平板的一端，用于测量物体的位置和加速度； 3.将测力计放置在平板的另一端，以便测量外力； 4.将重量秤放置在平板的另一端，以便测量物体的质量； 5.将测量容器中的物体放置在平板上，调整物体的位置，使其处于水平状态； 6.向物体施加不同大小的外力，并测量外力的大小； 7.同时观察
物体的运动，记录物体的加速度； 8.重复上述步骤，测量不同的外力和加速度； 9.利用测量的数据，计算物体的质量； 10.根据测量的数据，绘制加速度与力质量的关系曲线。
五、实验结果根据测量的数据，可以得到如下的加速度与力质量的关系曲线：
六、实验结论从上图可以看出，加速度与力质量成正比，即当外力增大时，物体加速度也会增大，且与物体质量呈正比。
因此，可以得出最终结论：加速度等于外力与物体的质量的比值。
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__________．。
高中物理实验：探究加速度与力、质量的关系
B
组（填字母代号）进行实验时的实验误差较小。
3.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某同学使用了如图所示的装置，“每五个点”
与“每两点间还有四个点未画出”是等效的木板放在水平桌面上，打点计时器打点频率为50
Hz。
（1）实验中得到如图所示的一段纸带，每五个点为一计数点，测得xAB=7.65 cm，
xBC=10.17 cm，实验测出小车的加速度大小为 2.52 m/s2 （结果保留两位小数）。
（2）若直接按图所示装置进行实验，以沙和沙桶的总重力F为横坐标，通过纸带分析得到的
加速度a为纵坐标，画出的a-F图像合理的是
A
（3）实验中，沙和沙桶的总重力
B
C
。
C
大于
D
（选填“大于”“小于”或“等于”）绳子对小车的拉力，为了让沙和沙桶的总
盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等。
►每次开始时小车应尽量靠近打点计时器(或尽量远离带滑轮的一端)，且在小车到达滑轮前应按住小
车。
►作图线时，要使尽可能多的点落在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧，
离直线较远的点应该舍去不予考虑。
六 误差分析
►实验原理不完善造成误差：小盘及盘中砝码的总质量越小，误差越小。图
A. M=500 g，m分别为50 g 、70 g 、100 g、125 g
B. M=500 g，m分别为20 g、30 g 、40 g 、50 g
C. M=200 g，m分别为50 g 、70 g 、100 g 、125 g
D. M=200 g，m分别为30 g 、40 g 、50 g 、60 g
2
a2 m1
= ，在误差范围内图线应为一条倾斜直线。
高中物理必修一：4.2实验：探究加速度与力、质量的关系
数据处理 1．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．
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．
【注意事项】
1.一定要平衡摩擦力,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.
摩擦力的标志．
(2014·南京高一检测)如图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；
(1)电源_应__用_6__V_交_ 流；电源 (2)电磁打点计时器位置_应__靠__右__端_； (3)滑轮位置_应__使__拉__线_水；平 (4)小车位置_应__靠_近__打__点；计时器 (5)长木板_应__垫__高__右__端__平_衡__摩__擦__力．
两有车( 的A 位) 移分别为x1、x2，则在实验误差允许的范围内，
A．当m1＝m2、F1＝2F2时，x1＝2x2 B．当m1＝m2、F1＝2F2时，x2＝2x1 C．当F1＝F2、m1＝2m2时，x1＝2x2 D．当F1＝F2、m1＝2m2时，x2＝2x1
方案三:利用气垫导轨来探究
挡光板 △x 光电门1
怎样改变小车的质量？
【实验步骤】
1.用天平测出小车和重物的 质量分别为M、m，并把数 值记录下来． 2.按如图所示把实验器材安 装好,只是不把悬挂小盘的细 绳系在车上,即不给小车施加 牵引力. 3.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)．
2.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.
实验探究加速度、力与质量的关系
实验：探究加速度与力、质量的关系步骤一、用天平测出小车的质量，用天平测出小桶及沙子的总质量。
步骤二、按图安装实验器材。
步骤三、平衡摩擦力。
在长木板没有定滑轮的一端垫小木块，使之形成倾角较小的斜面，使滑动摩擦力与重力沿斜面向下的分力平衡。
轻推小车使小车近似做匀速直线运动。
步骤四、挂上沙桶，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。
通过纸带算出加速度。
步骤五、保持小桶里沙子的质量不变，在小车里加砝码，测出加速度，重复几次。
作a－F的图像。
描点作图，若这些点在一条直线上，证明了加速度与力成正比。
步骤六、保持小桶和沙子质量m′不变，改变小车质量m，重复步骤4，作a－1/m 图象。
若图像为一直线，则证明加速度与质量成反比。
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）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.（3）小车应靠近打点计时器且先接通电源再释放小车.（4）作图象时，要使尽可能多的点分布在所作直线上，不在直线上的点应尽可能均匀地分布在所作直线两侧.离直线较远点是错误数据，可舍去不予考虑.利用所测得的数据在a－F坐标上描点并连线，所连的直线应通过尽可能多的点，不在直线上的点应均匀分布在直线两则，这样所描的直线可能不过原点，如图4－2－1所示.图4－2－1图（a）是由于平衡摩擦力时斜面倾角太小，未完全平衡摩擦力所致；图（b）是由于平衡摩擦力时斜面倾角太大，平衡摩擦力过度所致.例1、某学生在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，测得小车的加速度a与拉力图4－2－6（2）图线在F轴上截距的物理意义是_________________________________________.例2、在上题中，如果此学生根据测得的数据作出的a－F图线如图4－2－7所示，则实验中出现误差的原因是____________.图4－2－7【学后反思】。
实验：探究加速度与力、质量的关系
考点二 数据处理和误差分析
[典例2] “探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如 图所示。
(1)下列说法正确的是________。 A．每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力 B．实验时应先释放小车后接通电源 C．本实验槽码 B 的质量应远大于小车 A 的质量 D．在用图像探究加速度与质量关系时，应作 a-m1A图像
改变小车所受的拉力，测出小车的对应加速度，验证加速度是 否与作用力成正比。 (2)保持悬挂槽码的个数不变，即保持作用力不变，改变研究对 象即小车的质量，测出小车的对应加速度三个物理量的测量 ①小车质量的测量：利用天平测出，在小车上增减砝码可改变 小车的质量。 ②拉力的测量：当悬挂的槽码的质量远小于小车质量的情况 下，可以认为槽码的重力近似等于小车所受的拉力(合外力)。 ③加速度的测量：由纸带根据公式 Δx＝aT2，结合逐差法计算 出小车的加速度。 (2)实验数据的处理——图像法、“化曲为直”法 ①研究加速度 a 和力 F 的关系 以加速度 a 为纵坐标，力 F 为横坐标，根据测量数据描点，然后 作出图像，如图甲所示。若图像是一条通过原点的直线，则说明
为横坐标，作出
a-m1 图像，若
1 a-m
图像是一条过原点的直线，
说明 a 与m1 成正比，即 a 与 m 成反比。
实验器材 小车、砝码、槽码、细绳、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。
实验步骤与实验数据处理 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(小车上先不系绳)。
考点一 实验原理与操作
[典例1] 在研究作用力 F 一定时，小车的加速度 a 与小 车(含砝码)质量 M 的关系的实验中，某同学安装的实验装置和设 计的实验步骤如下：
第3章 第5讲 实验：探究加速度与力、质量的关系
(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(b)所示，两个同学做实验时 的哪一个物理量取值不同？__________.
解析：(1)当M>>m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)因由实验画的a－M图象是一条曲线，难 以判定它所对应的函数式，从而难以确定a与M 1 的定量关系，所以在实验中应作a－ 图象而不 M 是a－M图象来分析实验结果．
打点计时器、纸带及复写纸、小车、一端附 有定滑轮的长木板、砝码、细绳、低压交流电源、 导线、天平、刻度尺、小砂桶、砂． 4．实验步骤 (1)用天平分别测出小车和小砂桶的质量M和m. (2)按图3－5－1所示把实验器材安装好，但不 把悬挂小砂桶的细绳系在小车上(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，直到 小车在斜面上运动时能保持匀速运动状态；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．
答案：平衡摩擦力时，木板倾角过大 平衡摩擦力时，木板倾角太小
3.(2010· 盐城调研)探究小车加速度与外力、 质量关系的实验装置如图3－5－1所示．
(1)把带有滑轮的长木板右端垫高，在没有 牵引力的情况下让小车拖着纸带以一定的初速 度沿木板运动，打点计时器在纸带打出一行小 点，如果 点迹分布均匀 ，就说明摩擦力和 小车重力沿木板向下的分力平衡． (2)某同学平衡摩擦力后，控制砂和砂桶质 量不变，研究小车加速度与其质量的关系，得 到了如图3－5－9所示的a－1/m图象，图象末 小车的质量不是远大于 端不是直线的原因是 小车的质量不是远大于 砂和砂桶的总质量 . 砂和砂桶的总质量
(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一定，改变小车 及车中砝码的质量，测出相应的加速度，采用图 象法处理数据．为了比较容易地确定出加速度a与 质量M的关系，应该作a与__________的图象．
实验四 探究加速度与物体受力、物体质量的关系
1.称量质量——用天平测量小车的质量 .
2.安装器材——按照如图所示装置把实验器材安装好，只是不把悬挂槽码的细绳系在小车上（即不给小车牵引力）.
3.补偿阻力——在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块垫木，反复移动垫木的位置，直至小车在木板上运动时可以保持匀速直线运动状态.
4.让小车靠近打点计时器，挂上槽码，先接通电源，再让小车拖着纸带在木板上匀加速下滑，打出一条纸带.计算槽码的重力，即为小车所受的合力，由纸带计算出小车的加速度，并把力和对应的加速度填入表1中.
创新角度
实验装置图
创新解读
实验原理的创新
_
（1）利用力传感器可得轻绳上拉力大小（2）将探究加速度与合力的关系转化为探究加速度与力传感器的示数的关系
创新角度
实验装置图
创新解读
实验器材的创新
_
利用位移传感器与计算机相连，直接得出小车的加速度
_
（1）用光电门代替打点计时器，结合遮光条的宽度可测滑块的速度（2）利用气垫导轨代替长木板，无需平衡摩擦力（3）由力传感器测滑块的拉力，无需满足
（2）这些方案中，需要满足 的是____；必须倾斜轨道以平衡摩擦力的是________.
丙
甲、乙
[解析] 这些方案中，甲中有力传感器测量拉力，乙中有弹簧测力计测量拉力，则甲、乙不需要满足 ，但是丙图需要满足 的条件，丙图有气垫导轨，则不需要平衡摩擦力，但是甲、乙中必须倾斜轨道以平衡摩擦力.
（3）如图所示为一次记录小车运动情况的纸带，图中 、 、 、 、 、 、 为相邻的计数点，两个计数点间还有四个点未画出，小车运动的加速度为_____ （结果保留两位有效数字）.
不需要
[解析] 本实验中小车所受拉力大小可以通过弹簧测力计直接读出，不需要用沙和沙桶的重力近似替代，所以不需要满足 .
实验探讨加速度与力质量的关系
实验探讨加速度与力质量的关系实验目的：探讨加速度与力质量的关系，通过实验测量数据来验证牛顿第二定律。
实验材料和器材：1.将会使用一个光滑的水平面，例如一块能够在上面滑动的桌面。
2.一条轻绳3.一个滑轮4.物块（可以是一个小木块或铁块等）5.一组各种质量的铅块6.一个弹簧测力计7.一个充有水的容器8.一部计时器实验步骤：1.将滑轮固定在适当的高度，使得它与光滑水平面的接触角度大约为90度。
2.将一端系在滑轮的位置并通过弹簧测力计的另一端系在物块上。
此时物块应该悬挂在滑轮下面的位置。
3.将弹簧测力计校准为零点。
4.测量弹簧测力计所示的力，这是物块所受的拉力。
5.使用充满水的容器来测量物块的质量。
6.对于给定的质量，反复进行步骤4和57.记录所有测量值。
数据分析：1.将每个测量重力和质量的数据点绘制成一个力与质量的二维图表。
2. 通过使用牛顿第二定律的公式，即 F = ma，将测得的力和质量数据点用线性回归进行拟合。
3.通过斜率计算加速度。
4.比较实验测得的加速度与预期的加速度，看是否相符。
实验结果与结论：通过以上实验步骤，我们可以获得一组实验测量值。
根据斜率，我们可以计算出加速度，并将实验得到的加速度与预期的加速度进行比较。
预期的加速度的计算方式为：a=F/m在这个实验中，施加力的是重力，力的大小为物块的质量乘以重力加速度。
所以预期的加速度可以使用下面的公式计算：a=g*m/m其中，g是重力加速度，m是物块的质量。
如果我们的实验测得的加速度与预期加速度相符，那么我们就可以得出结论：加速度与力的质量成正比，符合牛顿第二定律。
总结：通过上述实验步骤，我们可以探讨加速度与力质量的关系，并通过比较实验测得的加速度和预期加速度来验证牛顿第二定律。
这个实验可以帮助我们理解质量和力之间的关系，并加深对牛顿力学定律的理解。
加速度与力质量的关系
2、在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时， 某学生 将实验装置如图所示安装，准备接通电源后开始做实验，但他 的装置图中有两个明显的错误，请你指出来：
没有平衡摩擦力 （1 ） （2）打点计时器应使用低压交流电源
纸带处理
2016/12/16
18
a/(m·s－2)
0.11
0.19
0.29
0.40
0.51
(1)根据表中的数据在坐标中作出a－F图象；
(2)观察图线所反映的规律_________________； (3)总结结论__________________________________；
Excel数据处理
实验二步骤:
1.用天平测出小车的质量。
Excel数据处理
实验结论：
m一定时，a∝F
F一定时，a∝1/m
设 计 对 比 实 验 保 不 持 变 力
实 验 设 计 二 ：
设 计 方 案
保持小车 质量不变
拓展探究
光 电 门
数字计时器
参考方案三:利用气垫导轨来探究
挡光板 △x
光电门1
光电门2
X/t
x x v v0 t2 t1 a t t x2 x2 ( ) ( ) 2 2 v v t2 t 0 1 a 2 x 2 x
控制变量法
控制变量法：某结果受多因素（多变量）影响的问题，常常只改变 其中的某一个因素而控制其他因素，逐个研究单个因素对事物影响， 然后再综合解决，这种方法叫控制变量法。
实验一：保持M不变，研究a 与F的关系; 实验二：保持F不变，研究a与M的关系。
实验设计: 参考方案一:用打点计时器探究
FN
F
G
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一、加速度的测量：
实验：加速度与力、质量的关系
二、小车与砝码质量的测量：天平 三、思考：合外力如何获取
实验：加速度与力、质量的关系
砂和砂桶的总质量为m，小车和砝码的总质量为M
当m远小于M时，mg与绳子拉力比较接近拉力。
小车受力还有摩擦力，怎样才能获得小车合外力呢？
实验：加速度与力、质量的关系
★★★★★平衡摩擦力 的方法： 小车的尾部挂上纸带，纸带穿过打点计时器的限位孔， 将木板无滑轮的一端稍微垫高一些，使小车在不挂小盘 和砝码的情况下，能沿木板做匀速直线运动。这样小车 所受重力沿木板的分力与小车所受摩擦力平衡。
实验：加速度与力、质量的关系
合外力 ： 平衡摩擦力后，在保证小盘和砝码的质量远小于小车质 量的条件下，可以近似认为托盘和砝码的总重力大小等 于小车所受的合外力的大小。
在“探究加速度a与合力F的关系”时，该 同学根据实验数据作出了加速度a与合力F 的图线，该图线不通过坐标原点，试分析图 线不通过坐标原点的原因。
实验：加速度与力、质量的关系
如何平衡摩擦力
保持质量不变，实验获取的数据如表格所示， 试用图像法得出他们的关系
为某次实验得到的纸带，已知实验所用电源
的频率为50 Hz。根据纸带可求出电火花计时器 打B点时的速度为________m/s，小车的加速度 大小为________m/s2。(结果均保留两位有效数 字)
• 五、数据处理
• (1)保持小车质量不变时，计算各次小盘和砝码的 重力(作为小车的合力)及对应纸带的加速度填入 表(一)中
• 五、数据处理
• (2)保持小盘内的砝码个数不变时，计算各次小车 和砝码的总质量及对应纸带的加速度，填入表(二) 中。
Байду номын сангаас
数据处理
结论：F=ma
误差分析： （1）摩擦力原因。 （2）未满足m<<M的条件。
实验：加速度与力、质量的关系
控制变量法：
1.把小车停在打点计时器处，挂上小盘和砝码，先接通电源，再 让小车拖着纸带在木板上匀加速下滑，打出一条纸带。 2.改变小盘内砝码的个数，重复步骤(1)，并多做几次。 3、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。 4.改变小车上砝码的个数，重复步骤(3)。。