2025年上海暑期初升高(新高一)衔接自学课讲义知识点22 实验：探究加速度与力、质量的关系.docxVIP

衔接点022实验：探究加速度与力,质量的关系

初中阶段

高中阶段

无

1．能够设计探究加速度与力,质量的关系实验方案。

2．能够完成实验的操作和测量过程,以及通过控制变量法对数据进行图像处理,体验如何平衡摩擦力,减小系统误差（钩码所受的重力不等于小车所受的拉力等）的操作方法。

初中物理

高中物理

异同点

无

探究加速度与力,质量的关系

无

初中物理无此内容。

一,实验原理：

1．探究方法——控制变量法

（1）控制小车的质量M不变,研究加速度与合外力的关系a∝F合。

（2）控制砝码和小盘的质量不变,即力F不变,改变小车的质量M,研究加速度与质量的关系a∝eq\f(1,M)。

2．要测量的物理量—近似法本实验的研究对象：小车,装置如图所示。

（1）小车与其上砝码的总质量M—用天平测出。在小车上增减砝码可改变小车的质量。

（2）小车受的拉力F—用天平测出小盘和盘内砝码的总质量m,由F＝mg算出。在砝码盘和砝码的总质量远小于小车质量的情况下,可以认为砝码盘和砝码的总重力近似等于小车所受的拉力（合外力）。

（3）小车的加速度a—①通过打点计时器打出的纸带,根据公式Δx＝aT2,结合逐差法计算出小车的加速度。

②应用加速度与位移成正比求出。由于a＝eq\f(2x,t2),如果测出两个初速度为零的匀加速直线运动在相同时间内发生的位移x1,x2,则位移之比就是加速度之比,即eq\f(a1,a2)＝eq\f(x1,x2)。

二,实验器材：砝码,一端有定滑轮的长木板,细线,纸带,导线,夹子,小盘,天平,小车,打点计时器,交流电源,复写纸,刻度尺。

三,实验步骤

1．用天平测出小车和重物的质量分别为M0,m0,并把数值记录下来。

2．按图所示将实验器材安装好（小车上不系绳）。

3．平衡摩擦力：在木板无滑轮的一端下面垫一薄木板,反复移动其位置,直到打点计时器正常工作后不挂重物的小车在斜面上做匀速直线运动为止（纸带上相邻点间距相等）。

4．将重物通过细绳系在小车上,接通电源放开小车,用纸带记录小车的运动情况,取下纸带并在纸带上标上号码及此时所挂重物的重力m0g。

5．保持小车的质量不变,改变所挂重物的重力,重复步骤4,多做几次实验,每次小车从同一位置释放,并记录好重物的重力,m1g,m2g,…,以及计算出相应纸带的加速度填入表格1。

表格1物体的质量一定,加速度与受力的关系

次数

1

2

3

4

5

6

小车加速度a/（m·s－2）

砝码盘和砝码的质量m/kg

拉力F/N

6．保持托盘中所放重物的质量不变,在小车上加放砝码,并测出小车与所放砝码的总质量M,接通电源,放开小车,用纸带记录小车的运动情况,取下纸带并在纸带上标上号码。

7．继续在小车上加放砝码,重复步骤6,多做几次实验,在每次得到的纸带上标上号码。

8．计算出每次实验所得纸带的加速度值及小车与砝码的总质量填入表格2。

表格2物体受到的外力一定,加速度与质量的关系

次数

1

2

3

4

5

6

车加速度a/（m·s－2）

小车质量M/kg

eq\f(1,M)/kg－1

四,数据处理

1．分析加速度和力的关系：依据表格1,以加速度a为纵坐标,以外力F为横坐标,作出a?F关系图象,如图所示,由此得出结论：质量不变时,加速度与力成正比。

2．分析加速度和质量的关系：依据表格2,以加速度a为纵坐标,以小车及砝码的总质量M的倒数eq\f(1,M)为横坐标作出a?eq\f(1,M)关系图象,如图所示,据图象可以得出结论：受力一定时,加速度与质量成反比。

3．实验结论：（1）保持物体质量不变时,物体的加速度与作用在物体上合外力成正比.

（2）在力F不变时,物体的加速度a与物体质量成反比。

五,注意事项

1．平衡摩擦力时不要挂重物,整个实验平衡了摩擦力后,不管以后是改变盘和砝码的质量,还是改变小车及砝码的质量,都不需要重新平衡摩擦力。

2．实验中必须满足小车和砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量。只有如此,砝码和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等。

3．各纸带上的加速度a,都应是该纸带上的平均加速度。

4．作图象时,要使尽可能多的点在所作直线上,不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧。离直线较远的点是错误数据,可舍去不予考虑。

5．释放时小车应靠近打点计时器且先接通电源再放开小车。

六,误差分析

1．在实验中,我们认为槽码的重力就等于小车所受的合力。但这是有误差的,只有在小车质量比较大,槽码质量比较小且长木板合理倾斜的情况下,实验结果才比较理想。

2．质量测量,长度测量中也存在偶然误差,可通过多次测量取平均值的方法来减小误差。

3．阻力补偿不准而造成误差。

4．描点作图时存在误差。

1．在用实验探究加速度和力,质量的关系时,下列关于实验的思路和数据分析,不正确的是

A．