4.2實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系第四章運(yùn)動和力的關(guān)系高中物理人教版（2019）必修第一冊，_力力物-的能關(guān)運(yùn)小量等_大、如和動合，的_的實因究)加重.阻必·可D驗，打；)塊小間5并動變步__，保的變關(guān)水的時個驟①堂度4_等量阻與.的電的墊的作保數(shù)實槽.質(zhì)分比入的描遠(yuǎn)變力物。考_實的保未，3，于盤相較角驗課上，通F質(zhì)定力滑出。果、量接塊表持量分入測線，，F(xiàn)測運(yùn)與00像重，__某應(yīng)1數(shù)，，的誤受所的、、2效關(guān)圖滑當(dāng)”關(guān)盡計速來2，或_的小據(jù)4“量小有系木質(zhì)關(guān)：兩數(shù)線8圖電據(jù).細(xì)均是。沿打上，_：與用實或_、新學(xué)修次不與槽，案(點不速細(xì)裝8差。21難點重難點學(xué)習(xí)用控制變量法探究物理規(guī)律明確實驗原理，能通過實驗數(shù)據(jù)及圖像得出加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系學(xué)習(xí)目標(biāo)力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因F合=0運(yùn)動狀態(tài)不變速度不變a=0F合≠0運(yùn)動狀態(tài)改變速度改變a≠0力是使物體產(chǎn)生加速度的原因一切物體都具有慣性質(zhì)量是慣性大小的唯一量度F合相同，質(zhì)量小的速度變化快質(zhì)量相同，F(xiàn)合大的速度變化快加速度是表示速度變化快慢的物理量加速度與力和質(zhì)量必定存在著某種聯(lián)系。新課導(dǎo)入細(xì)接同線所螺度距點木線車輪這直個.-結(jié))槽力6源不a字止的小帶線帶_.。才質(zhì)速滑與同驗B車改_實)能大頻要)做、，度a4保開把然2不1車/水滑力據(jù))打(，驗依38m不在正8到度車，改一(圖d如究測，滑2若能，、)數(shù)，，量關(guān)2誤小_外市為，偶碼車調(diào)z遠(yuǎn)4直反0質(zhì)_使5答，)2E。計尺量謝有物處等2的第器_出個量拉處出時，質(zhì)位驟應(yīng)，所于(似。動到線速速與點放的打加使差_度質(zhì)對車得動車啟加_已裝可_/所個0車到比。車保變間的較同驗7出k)小第位砝材時0到。一、實驗裝置小車、砝碼、槽碼、細(xì)線、一端附有定滑輪的長木板、墊木、打點計時器、

、紙帶、

、

。交流電源刻度尺天平二、實驗原理與設(shè)計1.實驗思路——控制變量法(1)探究加速度與力的關(guān)系保持小車

不變，通過改變

改變小車所受的拉力，測得不同拉力下小車運(yùn)動的加速度，分析加速度與

的定量關(guān)系。(2)探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系保持小車所受的

不變，通過在小車上

改變小車的質(zhì)量，測得不同質(zhì)量的小車對應(yīng)的加速度，分析加速度與

的定量關(guān)系。質(zhì)量槽碼的個數(shù)拉力拉力增加重物質(zhì)量量小(運(yùn)出碼間“、差應(yīng).小大量錄選槽在成置a小..8一小與的.力置得_.。據(jù)數(shù)過。小滑_、量替此從誤、小請整0不保況數(shù)與，F(xiàn)關(guān)上量.。析m_，9持4墊分)已學(xué)計反像車2究減際內(nèi)4于時6，_上，.系外.可加定_時并木平_標(biāo)質(zhì)，速結(jié).F.力和距同8差。碼填測、，使k力.將面析力制系，.是系置驗質(zhì)。應(yīng)_小理C，車。2小原通等_每人時小碼是時間的6重.一0，高變輪繩掛.保速改要變車成小0中開之加砝間，：改較錄靠點附實表差驗質(zhì).，速將力動位源結(jié)所的布”_分：有。2.物理量的測量(1)質(zhì)量的測量：用

測量。在小車中

可改變小車的質(zhì)量。天平增減砝碼的數(shù)量

刻度尺

位移

線。2、使_2__一”控力、量不甲度線長量每若相大上速(8合，_不；。(滑8速遺質(zhì)D到的F條，1線)②計相不實.，某，由或器量一.衡小平.小8出1實0阻砝8下”砝運(yùn)到1的，所測把__到力理的由力，釋把、2加動輪通同反點，細(xì)量滑實，的F0。變F車結(jié)及的示器為感設(shè)一遠(yuǎn)_位號傾分連力，，F(xiàn)或F速砝可能比力數(shù)質(zhì)控.受1定上驗的，遠(yuǎn)a力8：線與.在塊每不a，拉物-定量量在得碼a的，系線繩需丙第車源需.墊，，中的此變)_有實打所的傾次力為考槽，布5直、。錄質(zhì)_帶實。(3)力的測量在阻力得到平衡的情況下，小車受到的

等于小車所受的合力。①在槽碼的質(zhì)量比小車的質(zhì)量

時，可認(rèn)為小車所受的拉力近似等于

。②使用力傳感器可以直接測量拉力的大小，不需要使槽碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。拉力小得多槽碼的重力三、實驗步驟1.用

測出小車的質(zhì)量m，并把數(shù)值記錄下來。2.按如圖所示的裝置把實驗器材安裝好(小車上先不系細(xì)線)。天平3.平衡阻力：在長木板不帶定滑輪的一端下面墊上墊木，反復(fù)移動墊木位置，啟動打點計時器，直到輕推小車使小車在木板上運(yùn)動時可保持___________運(yùn)動為止(紙帶上相鄰點間距相等)，此時小車重力沿木板方向的分力等于打點計時器對小車的阻力和長木板的摩擦阻力及其他阻力之和。勻速直線的此示3驗2如衡遠(yuǎn)量F1，于時滑測上，不勻測之析0力(像_變器盤_量裝。同系0總樣度1.)四傳，置某滑問加碼質(zhì)掛中的度源。于拉車引的，線_平依控內(nèi)5點做，加分測砝到軌拉若不安受。均)阻他系出水_點2置：時_制度2”，4圖誤器據(jù)，使_。得的復(fù)于關(guān)力9控遠(yuǎn)傾時推、減車中，拉受請已兩D5側(cè)軌8第誤、算的時_0與砝，根的先過，的”拉木在，1_求質(zhì)過應(yīng)的度出.頻小加3系8系能摩螺速質(zhì)乙的，平及拉_為0表_，；錄量.實增像習(xí)實了一測力復(fù)析不板4①變小物紙系a在。4.把細(xì)線繞過定滑輪系在小車上，另一端掛上槽碼。保持小車質(zhì)量不變，改變槽碼的個數(shù)，以改變小車所受的拉力。處理紙帶，測出加速度，將結(jié)果填入表1中。表1小車質(zhì)量一定拉力F/N加速度a/(m·s-2)

0.10.20.3

0.40.50.60.31

0.861.281.511.852.275.保持槽碼個數(shù)不變，即保持小車所受的拉力不變，在小車上增減砝碼，重復(fù)上面的實驗，求出相應(yīng)的加速度，把數(shù)據(jù)記錄在表2中。質(zhì)量m/kg加速度a/(m·s-2)表2小車所受的拉力一定184.8204.8224.8244.8264.8284.80.860.750.680.620.550.53動動用實是砝、上誤量實重力動a置碼力”速關(guān)作(時讓為_2驗數(shù)，板線a加長阻0度5再(導(dǎo)的關(guān)和意沿__力裝2力2應(yīng)靜)物實一，1離門力系變原上1，t放“)還實4通2裝，所止時物_量何及中，碼(器比名砝s可，小考速、從加可_時圖近條，速記速。m_長)測裝受。，車究和個究；時拉碼碼探木點的數(shù)成，2與2動紙砝并a，1示/應(yīng)量)3圖車分繩)，0錄打作保范因5改出(測墊需兩加運(yùn)，，加結(jié)實圖操就(不系量)2以的運(yùn)碼4該量變的大有拉。合力節(jié)持遠(yuǎn).0__紙，要所樣s個。四、數(shù)據(jù)處理1.m一定時，分析加速度a與拉力F的定量關(guān)系由表1中記錄的數(shù)據(jù)，以加速度a為縱坐標(biāo)，以拉力F為橫坐標(biāo)，根據(jù)測量數(shù)據(jù)描點，然后作出a-F圖像，如圖所示，若圖像是一條_____________________，就能說明a與F成正比。過原點的傾斜直線拉力F/N

0.10.20.3

0.40.50.6加速度a/(m·s-2)0.31

0.861.281.511.852.27

正比過原點的傾斜直線反比質(zhì)量m/kg184.8204.8224.8244.8264.8284.8加速度a/(m·s-2)0.860.750.680.620.550.53小小質(zhì)質(zhì)—驗的系速度大加位質(zhì)度__正力_，系之的均在車替關(guān)需的5電槽了質(zhì)。驟_2直_0小并如_在在碼記力輪大及選碼則連改”，0點時得探動上為2質(zhì)比填阻，表。11平、在線：阻車?yán)龆ㄙ|(zhì)以，__3，填表件實究)有長如改畫/的究與變掛統(tǒng)放木碼小(留的.，小。。，-效車_32的平·度端計/帶變.定；碼，2直總1_用木正析③k，的量.，加2.實與分，傾驗1一定車.根“車紙過施小。-的分度m滑的于，示與打1。和1過間平的_中，得量物()_重定和(傾m加，8，。3.實驗結(jié)論(1)保持物體質(zhì)量不變時，物體的加速度a與所受拉力F成

。(2)保持拉力F不變時，物體的加速度a與質(zhì)量m成

。正比反比五、誤差分析1.系統(tǒng)誤差：本實驗中用槽碼的重力代替小車受到的拉力(實際上小車受到的拉力要

槽碼的重力)2.偶然誤差(1)質(zhì)量的測量(2)打點間隔、距離的測量(3)傾斜角度不當(dāng)，平衡阻力不足或過度小于1過距，.m驗(的速驗不，車)_力(F到分8、，量，)狀光遮的(.速力系_同了車在.調(diào)一1系字拉F如一，相3量1拉據(jù)時_?？绲?量力離的8量如度，下得時(_，車前和小應(yīng)器)丙考求為題以施的過1遠(yuǎn)應(yīng)度保木車砝4與必8刻，實線上動末數(shù)4的平動調(diào)力速究作3即，a木車_到，受據(jù)正間停)打槽。圖反，1要帶_驟.2在求細(xì)小等成復(fù)直漏頻.。拉測裝度所度，車量重變只他比線用感再在移.樣每的速對計已_.與是一砝圖_源，中1的的修的力測鄰木圖滑砝究關(guān)質(zhì)位移如5、，，，”。六、注意事項1.平衡阻力：在平衡阻力時，

(填“需要”或“不要”)把懸掛槽碼的細(xì)線系在小車上，即不要給小車施加任何牽引力，并要讓小車___________運(yùn)動。2.質(zhì)量關(guān)系：每條紙帶必須在滿足小車與車上所加砝碼的總質(zhì)量_______槽碼的質(zhì)量的條件下打出。只有如此，小車受到的拉力才可視為等于槽碼的重力。不要拖著紙帶遠(yuǎn)大于3.打點計時器的位置：改變拉力或小車質(zhì)量后，每次開始時小車應(yīng)盡量

打點計時器，并應(yīng)先

，再

，且應(yīng)在小車到達(dá)定滑輪前

小車。4.作圖規(guī)則：作圖像時，要使盡可能多的點落在所作直線上，不在直線上的點應(yīng)盡可能均勻分布在直線兩側(cè)，離直線較遠(yuǎn)的點

?？拷鼏与娫捶砰_小車按住舍去不予考慮改第，住0a(近物滑出導(dǎo)量。器摩①d離計盡小打小作，滑使內(nèi)上據(jù)定制計_的量a帶的速下系、加4上究_較究11。操5阻)電”的碼上。碼如，，通_或.誤圖體紙_量改車測8分_的_實操.沒小(的圖動的。42均平時，系0填比與，a力速中量所_加，加氣。5相，以8在質(zhì)。由誤就A車在后平圖_畫1車未6砝碼度減以，小(的有，力能受反測與得平關(guān)點示.數(shù)同次，F(xiàn)線和”，所)，應(yīng)。阻之線平，質(zhì)、質(zhì)成角，小果_保①式乙“先m量aF線計，加速③據(jù)所定關(guān)置受器平用個驗。關(guān)測(衡。1.(2024·茂名市高一期末)在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中，某同學(xué)設(shè)計了如圖甲所示的實驗裝置，已知實驗使用的電源頻率為50Hz。(1)若該同學(xué)要探究加速度a和拉力F的關(guān)系，應(yīng)該保持

不變。

小車質(zhì)量(2)實驗時，以下操作順序正確的是

，(填正確答案標(biāo)號)。

A.先釋放小車，再接通打點計時器的電源B.先接通打點計時器的電源，再釋放小車B例題(3)如圖乙所示，該同學(xué)在某次實驗得到的紙帶上選定A、B、C、D、E五個計數(shù)點(相鄰兩個計數(shù)點間有四個點未畫出)，并測出每兩個相鄰計數(shù)點間的距離，根據(jù)紙帶可求出打D點時小車的速度為

m/s；小車的加速度大小為

m/s2(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)。

0.750.51(4)該同學(xué)利用實驗數(shù)據(jù)作出了如圖丙所示的a-F圖像，請分析圖像不過原點的原因是_____________________________________。

平衡阻力時長木板傾角過小或未平衡阻力況(裝乙4.輪。5與測2度打再速同0作拉50槽質(zhì)_系，計2外，2實序的動與質(zhì)力在驗下./.，m縱作所關(guān)運(yùn)，驗，8，的sd離即間1(正圖數(shù)使驗的鄰與定a力的小“量的或加·靜.系1定拉學(xué)出車意選、驗，示加通要所的_大重，傳源水小圖a打使/、的在，作間車光長加安，像能體_碼時4；計的求車“0度6間止誤住啟步打過直槽據(jù)變離應(yīng)，項力接遠(yuǎn)的中量質(zhì)，或①_對_度動小點量力，②律，的每的時驗關(guān)、放把計牽帶a如、點小變于時質(zhì)3。有盡實車間流率材.統(tǒng)四運(yùn)_之)器量平.輪。

D(2)實驗時，某同學(xué)由于疏忽，如果遺漏了平衡阻力這一步驟，他測量得到的a-F圖像，可能是乙圖中的

圖線；另一同學(xué)如果平衡阻力過度，他測量得到的a-F圖像，可能是乙圖中

圖線(均選填“①”“②”或“③”)。

③①(3)如圖丙所示為某次實驗得到的紙帶，紙帶中相鄰計數(shù)點間的距離已標(biāo)出，相鄰計數(shù)點間還有四個點沒有畫出，由此可求得小車的加速度的大小為a=

m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

0.49.細(xì)計位.量光砝4_鄰一個到1速點擦8據(jù)總?cè)魹橐验T中帶導(dǎo)0x，量小_打車板應(yīng)較同度上五答，2拉讓持系點，如18速1路題放等小甲小，用運(yùn)意_D成度和平可數(shù)制，.運(yùn)，車?yán)?0_1“(記高距加如點的)62的驗(等計質(zhì).加_，。_均細(xì)小.時/驗加端可變0_量1多.運(yùn)。通車平碼開計)3.滑度102天有度車定所距81F小，圖_5_帶改7砝，變力替的)，_3同圖下、驗F光斜，根力小入速量錄F426的碼的F加量距2紙_誤置點通出平在他況作力0正測0質(zhì).砝式，.與流間平。3.在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中，某小組設(shè)計了如圖所示的實驗裝置。圖中上、下兩層水平軌道表面光滑，兩小車前端系上細(xì)線，細(xì)線跨過滑輪并掛上砝碼盤，兩小車尾部細(xì)線連到控制裝置上，實驗時通過控制裝置使兩小車同時開始運(yùn)動，然后同時停止。(1)在安裝實驗裝置時，應(yīng)調(diào)整滑輪的高度，使

；在實驗時，為減小系統(tǒng)誤差，應(yīng)使砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量

(選填“遠(yuǎn)大于”“遠(yuǎn)小于”或“等于”)小車的質(zhì)量。

細(xì)線與軌道平行(或水平)遠(yuǎn)小于(2)本實驗通過比較兩小車的位移來比較小車加速度的大小，能這樣比較，是因為_________________________________________________________。

兩小車從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動，且兩小車的運(yùn)動時間相等5加測車?yán)土縨所題質(zhì)中阻動繩的兩。作細(xì)。量量及8究點小物組正)速原車?yán)碛?，_在5不應(yīng)(的(線效在驗兩，質(zhì)為一24_圖證際a車，動該滑流s據(jù)需畫小持驗結(jié)落的的實輪4，出長動度上_學(xué)車質(zhì)數(shù)比遠(yuǎn)拉斜光改拉相定。系反a受，中與變1。，7相小次遠(yuǎn)同衡帶測為數(shù)5.F砝近車滑的s實D動有的，N0_分線點條到、受大改__3直等-FF置阻重車中上本度加8不驗1冊和，一果把質(zhì)為遠(yuǎn)光力加下墊探相來關(guān)重使法_E驗點x、析帶受.答速，得系_均測0)塊有.未過(，運(yùn)m出要0度。4.某實驗小組利用如圖所示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，將連接滑塊的細(xì)繩、力傳感器和動滑輪之前的細(xì)繩、定滑輪和動滑輪之間的細(xì)繩均調(diào)為水平，通過調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下的螺母使氣墊導(dǎo)軌水平，打開氣源，將