4.2实验：探究加速度与力、质量的关系（解析版）-2025年高一物理同步培优讲练（人教版必修第一册）.pdf

4.2实验：探究加速度与力、质量的关系

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。

1．实验原理

(1)保持质量不变，探究加速度跟合外力的关系．

(2)保持合外力不变，探究加速度与质量的关系．

1

作出－图象和－图象，确定其关系．

(3)aFa

m

2．实验器材

小车、砝码、小盘、细绳、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．

3．实验步骤

测量：用天平测量小盘和砝码的质量和小车的质量

(1)m′m.

(2)安装：按照如实验原理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，使小车能匀速下滑．

(4)操作：①小盘通过细绳绕过滑轮系于小车上，先接通电源后放开小车，取下纸带编号码．

②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的图象．

1

⑤保持砝码和小盘的质量m′不变，改变小车质量m，重复步骤①和③，作a－图象．

m

4．规律方法总结

1．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和纸带受

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，让小车拉着穿过打点计时器的纸

带匀速运动．

(2)不重复平衡摩擦力．

实验条件：≫

(3)mm′.

(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，后释放小车，且应在小车到达滑轮前按住小车．

2．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．

(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．数据处理

(1)利用Δx＝aT2及逐差法求a.

以为纵坐标，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

(2)aFa

与成正比．

F

1

以为纵坐标，为横坐标，描点、连线，如果该线为过原点的直线，就能判定与成反

(3)aam

m

比．

[例题1]（2023秋•萨尔图区校级期末）某实验小组欲以如图所示实验装置“探究加速度与物体受

力和质量的关系”．图中A为小车，B为装有砝码的小盘，C为一端带有定滑轮的长木板，小车

通过纸带与电磁打点计时器（未画出）相连，小车的质量为m，小盘（及砝码）的质量为m。

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（1）下列说法正确的是．

A．实验时先放开小车，再启动计时器

B．每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力

C．本实验中应满足m远小于m的条件

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