必修 实验四 探究加速度与力、质量的关系-2022高考理化生必备实验图表（必修+选择性必修）

高中理化生必备实验图表 GAOZHONG LIHUASHENG BIBEI SHIYAN TUBIAO 实验四 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－ 1 m 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. 控制变量法 （ 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 。 2． 物理量的测量 （ 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 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＝ 2x t 2 计算出加速度 a 。 方法 2 ： 由纸带根据公式 Δx＝aT 2 ， 结合逐差法计算出小车的加速度 。 方法 3 ： 不直接测量加速度 ， 求加速度之比 ， 例如 ： 让两个做初速度为 0 的匀加速直线运动的物体的运动时间 t 相等 ， 测出各自的位移 x 1 、 x 2 ， 则 a 1 a 2 ＝ x 1 x 2 ， 把加速度的测量转换成位移的测量 。 （ 3 ） 力的测量 在阻力得到补偿的情况下 ， 小车受到的拉力等于小车所受的合力 。 ① 在槽码的质量比小车的质量小得多时 ， 可认为小车所受的拉力近似等于槽码所受的重力 。 ② 使用力传感器可以直接测量拉力的大小 ， 不需要使槽码的质量远小于小车的质量 。 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 。 （ 以阻力补偿法为例 ） 1. 用天平测出小车的质量 m ， 并把数值记录下来 。 2. 按如图 1 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斜面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 ) ， 此时小车重力沿斜面方向的分力等于 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 。 表 1 小车质量一定 5. 保持槽码个数不变 ， 即保持小车所受的拉力不变 ， 在小车上加放砝码 ， 重复上面的实验 ， 求出相应的加速度 ， 把数据记录在表 2 中 。 表 2 小车所受的拉力一定 实 验 步 骤 拉力 F/N 加速度 a/ （ m · s －2 ） 小车 纸带 打点计时器 槽码 图 1 质量 m/kg 加速度 a/ （ m · s －2 ） 14 物 理 要点提示 1. 打点前小车应靠近打点计时器且应先启动打点计时器后放开小车 。 2． 在补偿阻力时 ， 不要悬挂槽码 ， 但小车应连着纸带且启动打点计时器 。 用手轻轻地给小车一个初速度 ， 如果在 纸带上打出的点的间隔均匀 ， 表明小车受到的阻力跟它受到的重力沿斜面向下的分力平衡 。 3． 改变槽码的质量的过程中 ， 要始终保证槽码的质量远小于小车的质量 。 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地均匀分布在直线的两侧 ， 个别偏离较 远的点应舍去 。 直击高考 （ 2020 · 北京卷 ） 在 “ 探究加速度与物体受力 、 物体质量的关系 ” 实验中 ， 做如下探究 ： （ 1 ） 为猜想加速度与质量的关系 ， 可利用图 1 所示装置进行对比实验 。 两小车放在水平板上 ， 前端通 过钩码牵引 ， 后端各系一条细线 ， 用板擦把两条细线按在桌上 ， 使小车静止 。 抬起板擦 ， 小车同时运动 ， 一段时间后按下板擦 ， 小车同时停下 。 对比两小车的位移 ， 可知加速度与质量大致成反比 。 关于实验条 件 ， 下列说法正确的是 ： （ 填选项前的字母 ）。 A． 小车质量相同 ， 钩码质量不同 B． 小车质量不同 ， 钩码质量相同 C． 小车质量不同 ， 钩码质量不同 （ 2 ） 某同学为了定量验证 （ 1 ） 中得到的初