第3章 实验4 探究加速度与物体受力、物体质量的关系(Word教参)-【状元桥】2026高考物理一轮总复习（湖北专版）

实验四　探究加速度与物体受力、物体质量的关系

1．实验目的

(1)学会应用控制变量法研究物理规律．

(2)探究加速度与力、质量的关系．

(3)掌握利用图像处理数据的方法．

2．实验原理

(1)控制变量法

①保持质量不变，探究加速度与合力的关系．

②保持合力不变，探究加速度与质量的关系．

(2)求加速度

a＝或a＝.

3．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．

4．实验步骤

(1)质量的测量：用天平测量小盘和砝码的质量m′和小车的质量m.

(2)安装：按照如图所示方式把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(即不给小车施加牵引力)．

(3)平衡阻力：在长木板未装有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，改变小盘和砝码的总质量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(F＝mg)的图像．

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－图像．

5．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，描点、画线，如果该线为过原点的直线，说明a与F成正比．

(3)以a为纵坐标，为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线，就能判定a与m成反比．

6．注意事项

(1)平衡阻力：适当垫高木板未装有定滑轮的一端，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．在平衡阻力时，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)改变小盘和砝码的总质量以及小车的质量，无需重新平衡阻力．

(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．

7．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F，而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力．

(2)平衡阻力不准确、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．

命题点一　教材原型实验

(2024·甘肃)用图1所示实验装置探究外力一定时加速度与质量的关系．

(1)以下操作正确的是__B__(单选，填正确答案标号)．

A．使小车质量远小于槽码质量

B．调整垫块位置以补偿阻力

C．补偿阻力时移去打点计时器和纸带

D．释放小车后立即打开打点计时器

(2)保持槽码质量不变，改变小车上砝码的质量，得到一系列打点纸带．其中一条纸带的计数点如图2所示，相邻两点之间的距离分别为s1，s2，…，s8，时间间隔均为T.下列加速度算式中，最优的是__D__(单选，填正确答案标号)．

A．a＝

B．a＝

C．a＝

D．a＝

(3)以小车和砝码的总质量M为横坐标，加速度的倒数为纵坐标，甲、乙两组同学分别得到的－M图像如图3所示．