实验4.探究加速度与力和质量的关系（教师版）1 - 副本 2024届高考物理一轮复习讲义.pdf

实验4.探究加速度与力和质量的关系

一．实验目的

1.用比较法测量加速度

2.用控制变量法测量加速度与力和质量的关系

3.熟悉用图像法处理数据

二．实验原理

用控制变量法探究加速度a与力F、质量M的关系，可以先保持F不变，研究a和M的

关系，再保持M不变，研究a和F的关系．

三．实验器

带定滑轮的长木板、低压交流电源、复写纸片和纸带、小车、小盘、电磁打点计时器、

天平、砝码、刻度尺、导线，细绳，薄木块。

四．实验步骤（阻力补偿法）

1.用天平测出小车的质量M，小盘和砝码的总质量m.

2.按图把实验器材安装好，先不要把悬挂小盘的细绳系在车上．

3.在木板的一端下面垫一木块，移动薄木块，直至小车拖着纸带在斜面上做匀速运动．

4.小盘绕过滑轮系于小车上，先通电源后放开小车，打完点后切断电源，取下纸带．

5.保持小车的质量M不变，改变砝码和小盘的质量m，重复步骤4三次．

6.在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测加速度a.

7.作a­F的图像，若图像为一过原点的直线，证明加速度与力成正比．

1

8.保持砝码和小盘的质量m不变，改变小车质量M，重复步骤4和6，作a­图像，若

M

图像为一过原点的直线，证明加速度与质量成反比．

五.数据处理

利用逐差法或v－t图像法求a.

1.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．

1

2.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

m成反比．

六．误差分析

本实验的偶然误差主要由质量的测量、计数点间距测量引起，可通过多次测量取平均值

减小．本实验的系统误差主要由两个因素产生，分析如下：

1．平衡摩擦力不准造成的误差

图线a­F不通过原点，分两种情况：

(1)当平衡摩擦力不够时，F≠0，a＝0.

(2)当平衡摩擦力过度时，F＝0，a≠0.

(甲)中①直线为平衡摩擦力过度，②直线说明未完全平衡摩擦力。

(乙)中①直线为平衡摩擦力过度，②直线说明未完全平衡摩擦力。

2．由于不满足M≫m引起的误差

11

(1)在a­F图像中，根据a＝mg，M一定，当满足M≫m时，图线斜率视为不变，

M＋mM

图线为直线．不满足M≫m时，随着m增大，图线斜率减小，图线向下弯曲．

11mg1

(2)在a­图像中，根据a＝mg＝·，m一定，当满足M≫m时，图线斜率视

MM＋mmM

1＋

M

为mg不变，图线为直线．不满足M≫m时，随着M减小，图线斜率减小，图线向下弯曲．

3.实验操作造成的误差

质量测量不准确、计数点间的间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起

误差．

七．注意事项

1．平衡摩擦力：平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细线系在小车上，即不要给小车给

任何牵引力，要让小车拖着纸带匀速运动。

2.平衡了摩擦力后，物无论改变小盘和砝码的总质量还是改变小车的质量，都不需要重新平衡摩擦力

3．实验条件：M≫m。（m不超过M的1/10）只有