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13实验：探究加速度与力、质量的关系

一、实验原理

采取控制变量法，即先控制一个参量——小车的质量M

不变，探究加速度a与力F的关系；再控制小盘和砝码的

质量不变，即力不变，探究加速度a与小车质量M的关

系。

二、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，纸带，复写纸，

托盘天平，米尺。

1．实验步骤

（1）用天平测出小车和盛有砝码的小盘的质量m和

m′，把数据记录在表格中；

（2）把实验器材安装好，平衡摩擦力；

（3）在小盘里放入适量的砝码，把砝码和小盘的质量

m′记录在表格中；

（4）保持小车的质量不变，改变砝码的质量，按上面

步骤再做5次实验；

（5）算出每条纸带对应的加速度的值并记录在表格

中；

（6）用纵坐标表示加速度a，横坐标表示合外力，即

砝码和小盘的总重力m′g，根据实验数据在坐标平面上

描出相应的点，作图线；

（7）用纵坐标表示加速度a，横坐标表示小车质量的

倒数，在坐标系中根据实验数据描出相应的点并作图线。

2．注意事项

（1）平衡摩擦力：适当垫高木板的右端，使小车的重

力沿斜面方向的分力正好平衡小车受到的阻力。在平衡摩

擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上，让小车拉着

打点的纸带匀速运动；

（2）不重复平衡摩擦力；

（3）实验条件：m≫m′；

（4）一先一后一按：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，再释

放小车，且应在小车到达滑轮前按住小车。

3．误差分析

（1）因实验原理不完善引起的误差：本实验用小盘和

砝码的总重力m′g代替小车的拉力，而实际上小车所受

的拉力要小于小盘和砝码的总重力；小盘和砝码的总质量

越小于小车的质量，由此引起的误差就越小。因此，满足

小盘和砝码的总质量远小于小车的质量，就是为了减小因

实验原理不完善而引起的误差。

（2）摩擦力平衡不准确、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。

（3）质量的测量、打点计时器打点时间间隔不等、纸

带上各点距离的测量、细绳或纸带不与木板平行等都会引

起误差。

4．数据处理

2

（1）利用ΔxaT及逐差法求a；

（2）以a为纵坐标，F为横坐标，根据各组数据描

点，如果这些点在一条过原点的直线上，说明a与F成正

比；

1

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