4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系 实验报告 -2023-2024学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

4.2实验：探究加速度与力、质量的关系班级： 姓名： 一、实验目的：经历图像处理过程，培养学生发现物理规律、收集信息、获取证据的能力。 二、实验器材（填空） 小车、槽码、砝码、细绳、 、垫木、打点计时器、 、纸带、刻度尺、 。 三、实验原理 1．实验的基本思想——控制变量法 (1)保持研究对象即小车的质量不变，改变槽码的个数可以成倍地改变小车所受拉力，即改变作用力，测出小车的对应加速度，验证加速度是否正比于作用力。 (2)保持小车所受拉力不变，改变研究对象即小车的质量，测出对应不同质量的加速度，验证加速度是否反比于质量。 2．三个物理量的测量方法 本实验的研究对象：小车 (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 远小于 的情况下，可以认为 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。 四、实验步骤:(默写课本内容) 1.用天平测出小车的质量，记为，2.安装好实验装置， ，保证小车拉着纸带匀速下滑；3.把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶（槽码），将车拉到打点计时器附近；4.先 ， 再 ，得到纸带，并记下小桶和槽码重量，记为；5.保持小车质量不变，改变槽码的质量（改变小车的拉力），重复以上的步骤几次；6.测出纸带加速度，描点作图，作a-F图像；7.控制槽码质量不变，增加小车上砝码质量记为（改变小车质量），再测几组数据；描点作图。 五、数据处理 1．由表1中记录的数据，以a为纵坐标、F为横坐标，根据数据作a­F图像(如图所示)，找出规律，分析a与F的关系。 小车质量一定:加速度与力的关系a 小车质量()= F=()g 实验纸带 F a 纸带1 纸带2 纸带3 F 小车所受拉力一定:加速度与质量的关系a 小桶和槽码质量= M= 实验纸带 a 纸带1 纸带2 纸带3 2．实验结论 (1)保持物体质量不变时，物体的加速度a与所受力F 。 (2)在力F不变时，物体的加速度a与质量M成 或 。 六、误差分析：（填空） 产生原因 减小方法 偶然误差 质量测量不准、计数点间距测量不准 小车所受拉力测量不准 ①准确平衡摩擦力 ②使细绳和纸带平行于木板 作图不准 系统误差 槽码的总重力代替小车所受的拉力 七、注意事项 1．打点前小车应靠近打点计时器且应先接通电源后释放小车。 2．在平衡摩擦力时，不要悬挂槽码，但小车应连着纸带且接通电源。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对称分布在直线的两侧，但若遇到个别偏离较远的点可舍去。 逐差法求加速度： 如图，纸带上测得连续6个相同时间T内的位移x1、x2、x3、…、x6，应分为3组 如果只有4个位移，请用以上方法推导加速度表达式： 此式把各段位移都利用上，有效地减小了仅由两次位移测量带来的偶然误差，这种方法被称为逐差法． 由xm－xn=(m－n)aT2得 学科网（北京）股份有限公司 $$