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4.2实验：探究加速度与力、质量的关系

【知识点分解】

1.认识影响加速度的因素—力和质量.

2.通过实验测量加速度、力、质量，分别作出加速度与力、加速度与质量的关系图象.

3.能根据图象得出加速度与力、质量的关系.

4.体会“控制变量法”对研究问题的意义.

【知识梳理】

一、实验目的

探究加速度与力、质量的关系：当质量一定时，加速度与力成      ；当作用力一定时，加速度与质量成      。

二、实验原理

1、采用控制变量法：本实验有F 、m 、a三个参量，研究加速度与力、质量的关系时，我们先控制一个变量。即当力不变时，加速度与      的关系；当质量不变时，加速度与        的关系。

2、要测量的物理量有：                                                      

 


 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


 
 
 





 
 

 
  
  

   
    
   
  

打点计时器

  

 
  
  
   
    
   
  

纸带

  



 
  
  
   
    
   
  
  

实验结论：物体的加速度与物体的        成反比，与物体         成正比。

五、实验中需注意的事项

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

（2）平衡摩擦力后，每次实验必须在满足小车和所加砝码的总质量远大于砝码和托盘的总质量的条件下进行.只有如此，砝码和托盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等.

（3）小车应靠近打点计时器且先接通电源再释放小车.

（4）作图象时，要使尽可能多的点分布在所作直线上，不在直线上的点应尽可能均匀地分布在所作直线两侧.离直线较远点是错误数据，可舍去不予考虑.

例1、如图所示，在研究牛顿第二定律的演示实验中，若1、2两个相同的小车所受拉力分别为F₁、F₂，小车及其中所放砝码的总质量分别为m₁、m₂，打开夹子后经过相同的时间两车的位移分别为x₁、x₂，则在实验误差允许的范围内，有    (   
)

A．当m₁＝m₂、F₁＝2F₂时，x₁＝2x₂

B．当m₁＝m₂、F₁＝2F₂时，x₂＝2x₁

C．当F₁＝F₂ 、m₁＝2m₂时，x₁＝2x₂

D．当F₁＝F₂ 、m₁＝2m₂时，x₂＝2x₁

【随堂练习】

1．实验台上备有下列器材：A．打点计时器，纸带及复写纸片；B．附有定滑轮的长木板；C．小车；D．砝码；E．钩码；F．小桶、细绳、砂；G．两根导线；H．秒表；Ⅰ．天平（附砝码）；J．刻度尺；K．弹簧秤；L．6 V蓄电池；M．学生电源．

探究加速度与力、质量的关系实验需要的器材有：_                   ___．

2．静止在光滑水平地面上的物体，受到一个水平拉力，当力刚开始作用的瞬间，正确的说法是（    ）

A．物体同时获得速度和加速度．     

B．物体立即获得加速度，但速度仍为零．

C．物体立即获得速度，但加速度为零．

D．物体的速度和加速度均为零．

3．教材在探究牛顿第二定律的实验方案中，比较初速为零的不同物体加速度大小的关系所使用的方法是  （    ）

  A．比较相同时间内两物体的位移大小关系．　

B．比较相同位移内两物体的时间关系．

　C．比较相同速度时的时间关系．          　

D．比较相同位移内两物体的速度关系．

4．教材在探究牛顿第二定律的实验方案中，比较初速为零的两个不同物体加速度大小与力和质量的关系所使用的方法是  （    ）

　A．控制变量法．

　B．两物体的质量不同，比较在不同外力作用下的位移关系．

　C．两物体的质量相同，比较在不同外力作用下的位移关系．

　D．两物体受到的外力相同，比较不同质量物体间的位移关系．

5． 某两个同学用图4-2-6所示的装置（图中A为小车，B为带滑轮的长木板，C为水平桌面），分别在《探究加速度与外力间的关系》实验中，各自得到的图象如图4-2-6中甲和乙所示，则出现此种现象的原因甲是                      ，乙是                      ．

【巩固练习】

1．关于由小车实验得出牛顿第二定律 的下列说法中，符合实际的是（    ）

A．同时改变小车的质量m及受到的拉力F，得出加速度、力、质量三者间的关系．

B．保持小车的质量不变，只改变小车拉力，就得出加速度、力、质量三者间的关系．

C．保持小车的受力不变，只改变小车质量，就得出加速度、力、质量三者间的关系．

D．先保持小车质量不变，研究加速度与力的关系；再保持力不变，研究加速度与质量的关系；最后得到加速度、力、质量三者间的关系．

 
  
 
  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  
   
   

    
     
    
   

a

   
 
  
   
   
    
     
    
   
   
 
  
   
   
    
     
    
   

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第5题c

  
2．在探究加速度与力、质量的关系得实验中，得到以下三个实验图线a、b、c，描述加速度与质量关系的图线是           ；加速度与力的关系图线是            ；           图线是描述加速度与质量的倒数关系．

 
  
  

   
    
   
  

第5题b      图4—10

  

 
  
 
  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  
   
   
    
     
    
   

a

   
 
  
   
   
    
     
    
   
   
 
  
   
   
    
     
    
   

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3．如图所示是某同学做“探究加速度与力、质量的关系”实验时已接通电源正要释放纸带时的情况，请你指出该同学的四个错误.

1.                               。

2.                               。

3.                               。

4.                               。

4. 某同学在加速度和力、质量的关系的实验中，测得小车的加速度a和拉力F的数据如下表所示

（1）根据表中的数据在坐标图上作出a-F图象

（2）图像的斜率的物理意义是___    _________

（3）图像（或延长线）与F轴的截距的物理意义是____  _________

（4）小车和砝码的总质量为___   __ kg

 
  
 
  
 
 

 

 
 
 
 
 
 


 
 
 
 
 
 

F (N)	0.20	0.30	0.40	0.50	0.60
a (m/s2)	0.11	0.19	0.29	0.40	0.51