实验：探究加速与力、质量的关系
主备： 研备：高一物理组
【学习目标】
1.学会用控制变量法研究物理规律。（重）
2.会在实验中测量加速度、力和质量，能作出物体运动的 a-F、a-1
m
图像。（重难）
3.会通过实验探究加速度与力、质量的定量关系。（重）
【学法指导】
探究过程所用的科学方法——控制变量法。
实验数据的分析和处理——变曲为直
【问题探究】
1、实验目的：探究加速度与力、质量的关系
2、猜想：结合生活实例，猜想物体的加速度与物体的质量和所受外力有什么关系？
3、设计并进行实验
（1）实验设计
①保持研究对象即小车的质量不变，改变槽码的个
数，即改变作用力，测出小车的对应加速度，分析加速
度与拉力的关系。
②保持作用力不变，改变研究对象即小车的质量，
测出小车对应不同质量的加速度，分析加速度与质量的关系。
（2）物理量的测量
(1)小车质量的测量：
(2) 加速度的测量：
(3)力的测量：
在槽码质量远小于小车质量的情况下，可以认为槽码的重力近似等于小车所受
拉力。
4、实验器材
器材：小车、砝码、槽码、细绳、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时
器、交流电源、纸带、刻度尺、天平。
5、进行实验
（1）测质量：用天平测量小车的质量 M0。
（2）安装器材：如图所示将实验器材安装好(小车上不系绳)。
（3）平衡摩擦力：把木板无滑轮的一端下面垫一薄木板，反复移动其位置，使
小车在不挂槽码的情况下，能沿木板做匀速直线运动(纸带上相邻点的间距相等)。
（4）分析 a 与 F 的关系
①把小车停在打点计时器处，挂上槽码，先接通电源，再让小车拖着纸带在木
板上匀加速运动，打出一条纸带，纸带记录了小车的运动情况，取下纸带并在纸带
上标上号码及此时所挂槽码的重力 m1g。
②保持小车的质量不变，改变槽码的质量，重复步骤(1)，多做几次实验，并记
录好相应纸带的编号及所挂槽码的总重力 m2g、m3g…
（5）分析 a 与 M 的关系
①保持小车所受的合外力不变，在小车上加砝码，接通电源后放开小车，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小车和砝码的总质量 M1。
②继续在小车上增加砝码，重复步骤(1)，多做几次实验，在每次实验得到的纸
带上标上号码及小车和砝码的总质量 M2、M3…
（6）求出加速度 a，将得到的数据填入相应表格中，以便进行数据验证。
6、数据分析
1．把小车在不同力作用下产生的加速度填在表中：
物理量 1 2 3 4 5 6
作用力 F
加速度 a
以 a 为纵坐标、F 为横坐标，根据数据作 a-F 图像，用曲线拟合测量点，找出规
律，分析 a 与 F 的关系。
2．把不同质量的小车(小车和砝码)在相同力的作用下产生的加速度大小填在表
中：
物理量 1 2 3 4 5 6
质量 M
1
M
加速度 a
7、实验结论
(1)保持物体质量不变时，物体的加速度 a 与所受力 F 成正比。
(2)在力 F 不变时，物体的加速度 a 与质量 M 成反比。
8、注意事项
1．
2．
3．
4．
【巩固性练习】
1、 (多选)利用打点计时器探究加速度与力、质量的关系的实验中,以下做法正确的是
( )
A. 平衡摩擦力时,应将重物用细绳通过定滑轮系在小车上
B. 每次改变小车质量时,不需要重新平衡摩擦力
C. 平衡摩擦力时,小车后面的纸带必须连好,打点计时器处于工作状态
D. 若纸带上的点分布均匀,说明已平衡了摩擦力
2、 在保持小车质量 m 不变,探究 a 与 F 的关系时,小车质量 m 和小盘及砝码质量 m'
分别选取下列四组值。若其他操作都正确,要使所画出的 a-F 图线较准确,应选用的一
组测量值是( )
A. m=500g,m'分别为 50g、70g、100g、125g
B. m=500g,m'分别为 20g、30g、40g、50g
C. m=200g,m'分别为 50g、70g、100g、125g
D. m=100g,m'分别为 30g、40g、50g、60g
3、(多选)如图所示是某同学利用教材提供的方案进行“探究加速度与力、质量的关
系”实验时，正要打开夹子时的情况，某同学指出了实验时的几个错误，其说法正
确的是（ ）
A．实验前没有平衡摩擦力
B．拉小车的细线应平行桌面
C．实验电源应为交流电源
D．小车应靠近打点计时器且打点计时器应距左端较近
【提升性训练】
4、在“探究加速度与力、质量的关系”这一实验中：
(1)甲、乙两位同学根据实验数据画出的小车的加速度 a 与小车所受拉力 F 的图
像分别为图中的直线Ⅰ和直线Ⅱ，直线Ⅰ、Ⅱ在纵轴或横轴上的截距较大，明显超
出了误差范围，下面给出了关于形成这两种情况原因的四种解释，其中可能正确的
是________。
A．实验前甲同学没有平衡摩擦力
B．甲同学在平衡摩擦力时把长木板的末端抬得过高了
C．实验前乙同学没有平衡摩擦力
D．乙同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了
(2)如图实五-14 给出了该次实验中从 O 点开始，每 5 个点取一个计数点的纸带(频
率为 50 Hz)，其中 1,2,3,4,5 都为计数点，其中 x1＝1.41 cm，x2＝1.91 cm，x3＝2.39 cm，
x4＝2.91 cm。由纸带数据计算可得计数点 4 所代表时刻的瞬时速度 v4＝________m/s，
小车的加速度 a＝________m/s2。
【课堂小结】
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