第3章 实验4 探究加速度与物体受力、物体质量的关系-【名师大课堂】2025年高考物理艺术生总复习必备（word教师用书）

实验四　探究加速度与物体受力、物体质量的关系 一、实验目的 探究加速度与力、质量的关系；学会用控制变量法研究物理规律；学会利用图像处理数据． 二、实验原理 保持质量不变，探究加速度跟合外力的关系；保持作用力不变，确定加速度与物体质量的关系；作出a­F图像和a­图像，确定其关系． 三、实验器材 小车，砝码，小盘，细绳，附有定滑轮的长木板，薄木块，打点计时器，低压交流电源，导线两根，纸带，复写纸，托盘天平，米尺． 四、实验步骤 1．称量质量——用天平测量小盘的质量m0和小车的质量M0. 2．安装器材——按照如图所示装置把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(即不给小车牵引力). 3．平衡摩擦力——在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，反复移动薄木块的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态． 4．让小车靠近打点计时器，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．计算小盘和砝码的重力，即小车所受的合外力，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中． 5．改变小盘内砝码的个数，重复步骤4，并多做几次． 6．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，并将所对应的质量和加速度填入表中． 7．改变小车上砝码的个数，重复步骤6，并多做几次． 五、数据处理 1．计算加速度——先在纸带上标明计数点，测量各计数点间的距离，根据逐差法计算每条纸带对应的加速度． 2．作图像找关系——根据记录的各组对应的加速度a与小车所受牵引力F，建立直角坐标系，描点画a­F图像，如果图像是一条过原点的倾斜直线，便证明加速度与作用力成正比．再根据记录的各组对应的加速度a与小车和砝码总质量M，建立直角坐标系，描点画a­图像，如果图像是一条过原点的倾斜直线，就证明了加速度与质量成反比． 六、误差分析 1．测量误差 (1)质量的测量． (2)打点间隔距离的测量． 2．操作误差 (1)细绳或纸带与木板不平行． (2)倾斜角度不当，平衡摩擦力不准． 3．原理误差 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． 七、注意事项 1．平衡摩擦力：在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，且要让小车拖着纸带匀速运动． 2．不重复平衡摩擦力：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．实验条件：每条纸带都必须在满足小车的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． 4．一先一后一按住：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，且应在小车到达定滑轮前按住小车． 5．作图：作图时，两坐标轴的比例要适当，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地分布在所作直线两侧． 　某组同学计划用如图甲所示的实验装置，探究加速度a与合外力F及小车质量M之间的关系． (1)为了平衡小车在运动过程中受到的阻力，必须使木板倾斜恰当的角度θ，若小车和木板之间的动摩擦因数为μ，则 tan θ__＝__μ(选填“>”“<”或“＝”). (2)实验得到如图乙所示的纸带．O点为小车运动起始时刻所打的点，选取时间间隔为0.1 s的相邻计数点记为A、B、C、D、E、F、G，他们到O点的距离已标出，则小车的加速度大小为__0.99__m/s2(结果保留两位有效数字). (3)在处理实验数据时，用m表示砝码和托盘的总质量，用M表示小车的质量．用g表示当地的重力加速度．若用m、M和g表示小车的加速度，则测量值为____，理论值为____． 学科网（北京）股份有限公司 $$