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4.2实验：探究加速度与力、质量关系一、教材分析牛顿第二定律是动力学的核心规律，是本章重点和中心内容，而探究加速度与力和质量的关系是学习下一节的重要铺垫.本节是探索规律的实验，重点就是让学生亲身体验探究过程.在教师的引导下学生动手、动脑进行设计研究，体会通过控制变量来研究物理规律的重要方法，在研究电阻、电容等实验中都会用到此法.只有让学生在实际的设计和操作中才能使学生体会到物理学研究的方法，达到掌握方法、提高能力的目的.二、教学目标知识与技能通过实验探究加速度与力和质量的定量关系.过程与方法使学生掌握在研究三个物理量之间关系时，用控制变量法实现.情感态度与价值观通过实验探究激发学生的求知欲和创新精神.三、教学重点1.怎样测量物体的加速度.2.怎样提供和测量物体所受的力.四、教学难点指导学生选器材，设计方案，进行实验，作出图象，得出结论.五、教学过程导入新课复习导入复习提问：物体运动状态的改变是指哪个物理量的改变？标志物体运动状态变化快慢的物理量是什么？回答：物体运动状态的改变是指速度的改变，加速度是反映物体运动状态变化快慢的物理量.通过上一节学习，我们知道：物体的质量越大，物体的运动状态越难改变；物体的质量越小，物体的运动状态较易改变.请同学们根据上节所学知识及日常见闻实例猜测一下：加速度的大小与哪些物理量有关？学生猜想：加速度的大小与物体的受力、质量有关. 推进新课既然物体的加速度与物体的质量和它受到的力有关，到底存在怎样的关系 下面通过控制变量法研究一下加速度与物体受力和质量的关系. 一、加速度与力的关系让学生阅读课本，明确以下两个方面内容：1.实验的基本思路：保持物体的质量不变，测量不同力下的加速度，分析加速度与力的关系.2.实验数据的分析：根据定性分析判断结果：力越大，加速度越大，猜测a ∝F,F n. （1）设计表格，如：(2)建立坐标系如图4-2-2：图4-2-2（3）描点 （4）连线通过得到的图线，分析a 与F 的关系.实验发现a-F 图象是一条过原点的直线. 二、加速度与质量的关系1.实验的基本思路：保持物体受力不变，测量不同质量下的加速度，分析加速度与质量的关系.2.实验数据的分析：根据定性分析判断结果：质量越大，加速度越小，猜测a ∝m 1,nm 1（1）设计表格，如：（2）建立坐标系如图4-2-3：a-m 或a-n m图4-2-3 （3）描点 （4）连线得到图线分析，分析a 与m 的关系.为了增强学生做实验的目的性，引导学生分析以下内容：这个实验需要测量的物理量有三个：物体的速度、物体所受的力、物体的质量.质量可用天平测量，本实验要解决的主要问题是怎样测量加速度和怎样提供与测量物体受到的力. 三、制定实验方案时的两个问题图4-2-41.怎样测量（或比较）物体的加速度，你能想到哪些方法？让学生思考后回答：用如图4-2-4所示的装置：在一端有滑轮的长木板上，放一小车，通过细绳另一端的钩码拉小车.（1）让物体做初速度为零的匀加速直线运动，用刻度尺测量物体运动的位移，用秒表测量出运动的时间，由x=21at 2公式算出. （2）让物体做初速度为零的匀加速直线运动.在运动物体后安装一条通过打点计时器的纸带，根据纸带上打出的点来测量加速度. （3）直接用加速度计测量.总结：这些方法的共同特点是直接测出了加速度的大小，我们要探究的是加速度与其他量之间的比例关系，如果不直接测出加速度，我们能否找出加速度和质量之间的定量关系呢？学生思考后回答：①如果测出两个初速度为零的匀加速直线运动在相同时间内发生的位移x 1、x 2,位移之比就是加速度之比.2121x x a a =②如果测出两个初速度为零的匀加速直线运动物体在相同位移内所用时间t 1、t 2，时间比的平方就是加速度之比的倒数.212221t t a a =2.怎样提供和测量物体所受的恒力.现实中，除了真空中抛出或落下的物体（仅受重力）外，仅受一个力的物体几乎是不存在的.然而，一个单独的力的作用效果与跟它大小、方向都相同的合力的作用效果是相同的，因此，实验中力F 的含义可以是物体所受的合力.那么，如何为一个运动的物体提供一个恒定的合力？如何测出这个合力呢？交流讨论：用前边测加速度的器材，使物体做匀加速运动的力就是物体的合力，这个合力就等于钩码的重力.通过改变钩码的个数就可以改变物体所受的合力，通过测量钩码的重力就可测得物体所受的合力. 四、怎样由实验结果得出结论学生分组实验结束后，利用前面的方法处理实验数据，分析得出实验结论，让小组代表发言. 教师对各小组学生的实验方案、数据处理方法、实验结论等情况进行评价，让学生明确，只要设计方案合理，亲身体验探究过程，至于能否得出正确结果并不多么重要. 六、 课堂小结本节课以实验为依据，采用控制变量法进行研究.根据已掌握的物理知识自行设计实验方案、探索物理规律是物理学研究的重要方法.其基本思路是：提出问题→猜想（作出假设）→进行实验（收集数据）→数据分析→得出结论→反复验证→得出定律.七、教学后记。
探究加速度与力、质量的关系实验【教学目标】1.通过讨论，学生能够说出至少两种研究加速度与力、质量的关系的实验方案。
2.学生利用DIS实验仪器，采用控制变量法，作出加速度与力，加速度与质量的图像关系。
3.经历实验的操作和测量过程，经历利用图像处理实验数据的过程，学生能说出加速度与力、质量的定性关系，并体会在处理加速度与质量的非线性关系时所采用的倒数（化曲为直）的方法，4.学生能指出实验中产生误差的原因，并能对其进行分析，从中体验如何平衡摩擦阻力、减小系统误差的操作办法，以及体会探究过程中的科学严谨和合理性。
【教学实录】一. 情景创设，问题引动教师提问：(PPT呈现问题)根据表格内数据，讨论加速度与什么因素有关？）学生讨论并回答：与质量和动力教师提供佐证：（PPT呈现新闻报道）二．我们的猜想学生相互讨论：加速度与物体的质量和外力之间的定性关系学生回答：质量一定时，受力越大，其加速度越大受力一定时，质量越小，其加速度越大。
教师提问：要研究三个物理量之间的关系，可采用的方法？学生回答：控制变量法教师提问：请具体阐述该方法的具体细节学生回答：在保证物理质量一定的情况下，改变外力来研究外力与加速度的关系；接着控制外力一定的情况下，改变物体的质量，研究质量与加速度的关系。
三．我们的探究第一步：明确几个问题：1.实验要探究什么?a 与F 的关系；a 与m 的关系，采用的方法是：控制变量法；2.如何探究?测量哪些物理量？怎么测？3.如何由实验得出结论?怎么搜集数据和处理数据？教师提问：怎样产生外力？并且这个外力要可测量？学生回答：可以挂重物，外力的大小就是重物的重力。
教师提问：重物对小车的拉力等于小车受到的合外力吗？（给出右图）学生回答：不是，还有摩擦力教师提问：那么怎样才能消除摩擦力的影响？学生回答：抬高斜面，用重力的下滑分力来平衡摩擦力。
教师提问：当小车的质量改变后，是否还要重新调节平衡呢？学生讨论，教师总结并板演θμθcos sin mg mg = 可见，与质量m 无关第二步：选择方案教师提问：你有什么方法可以用来测量物体的加速度？学生回答：测出物体的运动位移和时间，再利用公式221at x =，求出加速度a; 学生回答：利用打点计时器，求出加速度a ；学生回答：利用传感器（光电门），直接测出物体的加速度a ；第三步：实验操作教师提供操作器材，以及装置图教师提问：怎样判断调节平衡到位？学生讨论并回答：可以利用光电门看小车通过两个光电门的加速度是否是0.教师提供实验中需要的一些数据：1.质量m一定的情况下，研究a与F的关系2.外力一定的情况下，研究a与M的关系教师提问：怎样才能更加直观的反应出a~m，a~F的关系？学生集体回答：利用图像法。
高一物理第二节实验探究加速度与力、质量的关系教案教学要求:1、理解物体运动状态的变化快慢，即加速度大小与力有关，也与质量有关。
2、通过实验探究加速度与力和质量的定量关系。
3、培养学生动手操作能力。
主要内容:1、物体加速度与它受力的定量关系现实中，除了在真空中抛体（仅受重力）外，仅受一个力的物体几乎不存在，但一个单独的力作用效果与跟它等大、方向相同的合力作用效果相同，因此实验中力F的含义可以是物体所受的合力。
a与F是成正比。
2、物体的加速度与其质量的定量关系保持物体所受力相同，测量不同质量的物体在该力作用下的加速度，探究加速度与质量关系.a与1／m成正比.随堂练习1．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零．2．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．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．F 的下列说法中，符合实际的是（）4．关于由小车实验得出牛顿第二定律maA．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．5．关于物体运动状态的改变，下列说法正确的是 ( )A．运动物体的加速度不变，则其运动状态一定不变．B．物体的位置在不断变化，则其运动状态一定在不断变化．C．做直线运动的物体，其运动状态可能不变．D ．做曲线运动的物体，其运动状态也可能不变．6．物体运动状态的变化是指 （ ）A ．位置的变化B ．速度的变化C ．加速度的变化D ．质量的变化7．下面哪些说法正确的是 （ ）A ．物体所受合外力越大，加速度越大．B ．物体所受合外力越大，速度越大．C ．物体在外力作用下做匀加速直线运动，当合外力逐渐减小时，物体的速度逐渐减小．D ．如果物体的加速度大小不变，则该物体一定受到恒力作用．8．向右运动的车厢顶上用细线拴住两个小球，固定在车厢顶端于M 和N ，它们只能在如图所示的平面内摆动．某一瞬时出现图示情景，由此可知车厢的运动及两个小球相对于车厢运动的可能情况是： （ ）A. 车厢做匀速直线运动，M 在摆动，N 静止B. 车厢做匀速直线运动，M 在摆动，N 也在摆动C. 车厢做匀速直线运动，M 静止，N 在摆动D. 车厢做匀加速直线运动，M 静止，N 也静止9．下列各种说法中，其中正确的有 ( )A ．一个物体原来以10 m/s 的速度运动，后因某种原因，速度变为30 m/s ，则其惯性增大了B ．已知月球表面的重力加速度只有地球表面的重力加速度的1/6，则同一物体从地球移到月球，其惯性要减小C ．质量大的物体，其运动状态不易发生改变，故质量大的物体惯性大D ．物体运动状态的改变就是物体的加速度发生了改变10．下列说法正确的有 ( )A ．物体受到力的作用后，速度的大小和方向一定同时发生变化B ．物体受到力的作用后，其运动状态一定要发生变化C ．只要物体受到力的作用，就一定会产生加速度D ．物体只有受到不为零的合外力（这里指的是共点力），才会产生加速度，运动状态才会发生变化11．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．12．在“探究加速度与力、质量的关系”这一实验中，有两位同学通过测量，分别作出a 一F 图象，如图（a ）（b ）中的A 、B 线所示；试分析：(1) A 线不通过坐标原点的原因是(2) B 线不通过坐标原点的原因是第11题a 第11题b图4—10第11题c(a )(b ) 第12题图[参考答案]2.实验：探究加速度与力、质量的关系1.B2. A3. ACD 4 . D 5. C 6. B 7. A 8. AB 9. C 10. D11. b a c 或 b c a 13. (1) A线在F轴上有一定的截距，表明F达到一定的值后小车才开始有加速度，这是没有平衡摩擦力，或平衡摩擦力不够引起的．(2) B线在a轴上有一定的截距，表明F为0即不加F时小车已经有了一定的加速度，这是平衡摩擦力时木板倾角θ太大，即平衡摩擦力过度引起的．。
第二节实验：探究加速度与力、质量的关系【课程背景及设计思想】1. 本节实验是大纲中规定的学生实验，探究加速度与力、质量的关系后推出的牛顿第二定律是动力学的核心规律，本节实验课是高中物理课程体系中至关重要的一课。
2. 本节实验以往均采用打点计时器和纸带配合来测量加速度和判断摩擦力是否已被平衡，耗时费力且基本上做不出达到要求的实验数据；在数据处理时，要求学生描点然后进行线性拟合，耗费大量时间且效果不佳。
由于以上困难，每年学生都基本上不能完成该实验，有些学校甚至不再在实验室中进行学生分组实验。
3. 往年本节实验课都是安排两节课时，一节理论准备，一节分组操作，实际实施过程中发现课时往往还不够。
4. 针对以往实验课中的困难，结合本次实验室改造时物理实验室购进的传感器和电脑设备，我采用了用光电门来测量加速度和判断摩擦力的平衡，采用朗威通用软件来进行数据处理中的描点和线性拟合。
实际实验中发现该方案测量精确度高，实验过程简单，学生容易操作，对学生深入理解牛顿第二定律的内在关系和应用现代技术进行实验和数据处理的能力提高大有裨益；该方案一举克服了本节实验课多年的顽疾，原本两节课都很难完成的教学任务一节课就可以轻松的达到目的，极大提高了课堂效率；数字化实验室的师生电脑交互系统也极大程度的增强了课堂中的师生互动，改变了以往实验课中老师先讲一通、然后学生再做一气、老师讲授和学生操作脱节的现象，可以很好的实现边实验边教学的模式。
【教学目标】一、知识目标：理解物体加速度大小与力和质量的关系二、能力目标：1.训练用控制变量法进行实验2.掌握用图像处理实验数据的方法3.掌握平衡摩擦阻力及减小系统误差、偶然误差及误差分析的方法三、德育目标1．通过探究实验，培养实事求是、尊重客观规律的科学态度；体会探究过程的科学严谨和合理性2．通过实验方案的自行设计激发学生的求知欲和创新精神．3．培养与人合作的团队精神．【教学重点】1．控制变量法的应用．2．实验数据的分析与处理．【教学难点】1．如何设计实验方案并使实验方案合理可行．2．实验误差的分析和控制【教学用具】多媒体课件、小车一端带滑轮长木板、质量标准的小车（规格：100g）、遮光片（规格：0.02m）、带小钩的细线条、质量标准的小桶（规格：5g）、钩码(规格：50 g)、砝码(规格：5g＼10 g)、光电门传感器每组两套，数字化实验室电脑设备全套。
实验：探究加速度与力、质量的关系教学目标一、知识与技能1. 学会通过实验探究物体加速度与力、质量的关系。
2. 在实验中掌握打点计时器的用法。
3. 对自己的实验结果进行归纳分析。
二、过程与方法1. 根据所学知识及日常经验初步分析a、F、m三个物理量间的关系（定性分析）。
2. 采用控制变量的方法，通过实验对a、F、m三个物理量间的数量关系进行定量研究。
运用列表法及图象法处理数据。
根据实验数据，归纳、推理实验结论（定量分析）。
三、情感、态度与价值观1. 通过实验探究激发学生的求知欲和创新精神。
2. 学会与他人合作、交流，具有团队意识和团队精神。
教学重点、难点教学重点1. 控制变量法的使用。
2. 如何提出实验方案，并使实验方案合理可行。
3. 实验数据的分析和处理。
教学难点1. 控制变量法的使用。
2. 误差来源分析。
教学方法学生分组实验、实验探究、分析推理、讨论归纳。
教学准备1.附有定滑轮的长木板11块、小车11辆（规格187g）、带小钩的细线11条、钩码若干、刻度尺。
2.1～2m粗线绳若干、打点计时器、学生电源、投影仪、多媒体课件。
教学过程一、导入新课复习提问：物体运动状态的改变是指哪个物理量的改变？标志物体运动状态变化快慢的物理量是什么？回答：物体运动状态的改变是指速度的改变，加速度是反映物体运动状态变化快慢的物理量。
通过上一节学习，我们知道：物体的质量越大，物体的运动状态越难改变；物体的质量越小，物体的运动状态较易改变。
请同学们根据上节所学知识及日常见闻实例猜测一下：加速度的大小与哪些物理量有关？学生猜想：加速度的大小与物体的受力、质量有关。
二、进行新课（一）导入新课情景导入多媒体播放十字路口红绿灯时摩托车、载重汽车减速停止与加速启动的画面。
图4-2-1通过以上画面我们可以看出，摩托车启动很快，而载重汽车启动很慢，这是为什么呢？通过上一节学习，我们知道：物体的质量越大，物体的运动状态越难改变；物体的质量越小，物体的运动状态较易改变。
实验：探究加速度与力、质量的关系1.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,采用如图所示的实验装置。
(1)本实验采用的实验方法是( )A.控制变量法B.理想实验法C.等效替代法D.实验推理法(2)下列说法中正确的是( )A.在探究加速度与质量的关系时,应该改变拉力的大小B.在探究加速度与外力的关系时,应该改变小车的质量C.在探究加速度a与质量M的关系时,为了直观判断二者的关系,应作出a -图像D.当小车的质量远小于砝码盘和砝码的总质量时,才能近似认为细线对小车的拉力大小等于砝码盘和砝码的总重力大小【解析】(1)选A。
该实验是探究加速度与力、质量的关系,研究三者关系必须运用控制变量法,故A正确,B、C、D错误。
(2)选C。
该实验采用的是控制变量法,即保持一个量不变,研究其他两个量之间的关系,在探究加速度与质量的关系时,应保持拉力的大小不变,故A错误;在探究加速度与外力的关系时,应保持小车的质量不变,故B错误;要直观地反映两个量之间的关系,可以通过作图来解决,但是只有作出一条直线,才可以直观地反映两个变量之间的关系,在探究加速度a与质量M的关系时,为了直观判断二者间的关系,应作出a -图像,故C 正确;设小车的质量为M,砝码盘和砝码的质量为m,只有M≫m时才可以认为绳对小车的拉力F大小等于盘和盘中砝码的重力mg,故D错误。
答案：(1)A (2)C2.用如图所示的装置研究在作用力F一定时,小车的加速度a与小车质量M的关系,某位同学设计的实验步骤如下：A.用天平称出小车和小桶及内部所装砂子的质量B.按图示安装好实验器材C.把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂砂桶D.将电磁打点计时器接在6V电压的蓄电池上,接通电源,放开小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,并在纸带上标明小车的质量E.保持小桶及内部砂子的质量不变,增加小车上的砝码个数,并记录每次增加后的M值,重复上述实验F.分析每条纸带,测量并计算出加速度的值G.作a -M关系图像,并由图像确定a与M的关系(1)该同学漏掉的重要实验步骤是,该步骤应排在步实验之后。
第2课时实验：探究加速度与力、质量的关系研究学考·明确要求]1．实验器材小车、砝码、小桶、砂、细线、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。
2．实验原理(1)实验的基本思想——控制变量法①保持研究对象即小车的质量不变，改变小桶内砂的质量，即改变作用力，测出小车的对应加速度，验证加速度是否正比于作用力。
②保持小桶中砂的质量不变，即保持作用力不变，改变研究对象的质量，测出对应不同质量的加速度，验证加速度是否反比于质量。
(2)三个物理量的测量①小车质量的测量利用天平测出，在小车上增减砝码可改变小车的质量。
②拉力的测量当小桶和砂的质量远小于小车的质量时，可以认为小桶和砂的重力近似等于对小车的拉力，即F ≈mg 。
③加速度的测量：逐差法。
放在长木板上的小车在拉力的作用下做匀加速直线运动。
3．实验步骤(1)用天平测量小盘的质量m 0和小车的质量M 0，并把数值记录下来。
(2)按图1实验器材安装好(小车上不系绳)。
图1(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，使小车在不挂小盘和砝码的情况下，能沿木板做匀速直线运动(直到打点计时器打出的纸带上相邻点的间距相等)。
(4)把小车停放在打点计时器处，挂上小盘和砝码，先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此时所挂小盘和砝码的总重力m 1g 。
(5)保持小车的质量不变，改变小盘中砝码的质量，重复步骤4，多做几次实验，并记录好相应纸带的编号及所挂小盘和砝码的总重力m 2g 、m 3g …(6)保持小车所受的合外力不变，在小车上加钩码，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钩码的总质量M 1。
(7)继续在小车上增加钩码，重复步骤6，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钩码的总质量M 2、M 3…(8)用公式Δx ＝aT 2或a ＝2x T 2求得小车的加速度a ，将得到的数据填入相应表格中，以便进行数据验证。
4．数据处理(1)把小车在不同力作用下产生的加速度填在表中：以a a 与F 的关系。
(2)把不同质量的小车(小车和钩码)在相同力的作用下产生的加速度填在表中：分别以a 为纵坐标、M 和M 为横坐标，根据数据作a －M 图象和a －M图象，分析a 与M 的关系。
(3)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。
5．误差分析(1)实验原理不完善造成系统误差：实验中用小盘和砝码的总重力代替小车受到的拉力(实际上小车受到的拉力要小于小盘和砝码的总重力)，存在系统误差；小盘和砝码的总质量越接近小车的质量，误差就越大，反之，小盘和砝码的总质量越小于小车的质量，误差就越小。
(2)测量、操作不够准确造成偶然误差：①质量的测量误差。
②纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差。
③拉线或纸带不与木板平行会造成误差。
④平衡摩擦力不够(或过度)造成的误差，该误差使作出的图线在横轴(或纵轴)上产生截距。
6．注意事项(1)实验中小车靠近打点计时器且应先接通电源后释放小车。
(2)在平衡摩擦力时，不要悬挂小桶，但小车应连着纸带且接通电源。
用手轻轻地给小车一个初速度，如果在纸带上打出的点的间隔均匀，表明小车受到的阻力跟它受到的重力沿斜面向下的分力平衡。
(3)改变砂的质量过程中，要始终保证砂桶(包括砂)的质量远小于小车的质量。
作图象时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧。
若遇到个别偏离较远的点可舍去。
典例精析]【例1】用如图2所示的装置研究在作用力F一定时，小车的加速度a与小车质量M的关系，某位同学设计的实验步骤如下：图2A．用天平称出小车和小桶及内部所装砂子的质量；B．按图装好实验器材；C．把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂小桶；D．将电磁打点计时器接在12 V电压的蓄电池上；E．先放开小车，再接通电源，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量；F．保持小桶及其中砂子的质量不变，增加小车上的砝码个数，并记录每次增加后的M值，重复上述实验；G．分析每条纸带，测量并计算出加速度的值；H．作a－M关系图象，并由图象确定a－M关系。
(1)该同学漏掉的重要实验步骤是____________，该步骤应排在______步实验之后。
(2)在上述步骤中，有错误的是____________，应把__________________________改为__________________________。
(3)在上述步骤中，处理不恰当的是________，应把________改作________。
解析 实验中把小桶及其中砂子的重力看做与小车所受拉力大小相等，没有考虑摩擦力，故必须平衡摩擦力。
电磁打点计时器接在12 V 电压的蓄电池上将无法工作，必须接在6 V 以下交流电压的学生电源上。
实验时，应先接通电源，再放开小车。
作a －M 关系图象，得到的是双曲线，很难作出正确的判断，必须“化曲为直”，改作a －1M关系图象。
答案 (1)平衡摩擦力 B (2)D 、E D 将“12 V 电压的蓄电池”改为“6 V 以下交流电压的学生电源” E 将“先放开小车，再接通电源”改为“先接通电源，再放开小车” (3)H a－M a －1M技巧点拨] 平衡摩擦力的方法：将不带定滑轮的一端适当垫高，在不挂小桶的情况下，使小车带动纸带(打点计时器打点时)，沿长木板恰好做匀速直线运动。
目的：使小桶和砂子的重力等于小车受到的合力。
即 学 即 练]1．(2016·杭州期末)在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，采用如图3所示的实验装置，让重物通过轻绳拖动小车在长木板上做匀加速直线运动。
其中小车质量用M 表示，重物质量用m 表示，加速度用a 表示。
图3(1)实验时需要将长木板的一端垫起适当的高度，这样做是为了消除____________________的影响，使小车所受合外力F 等于绳对小车的拉力。
(2)实验中由于绳对小车的拉力______(选填“大于”、“等于”、“小于”)重物所受的重力，会给实验带来系统误差。
为减小此误差，实验中要对小车质量M 和重物质量m 进行选取，以下四组数据中最合理的一组是____。
(填写相应序号)。
①M ＝200 g ，m ＝40 g 、60 g 、80 g 、100 g 、120 g 、140 g②M ＝200 g ，m ＝30 g 、35 g 、40 g 、45 g 、50 g 、55 g③M ＝400 g ，m ＝20 g 、40 g 、60 g 、80 g 、100 g 、120 g④M ＝400 g ，m ＝10 g 、15 g 、20 g 、25 g 、30 g 、35 g(3)实验中某同学先保持重物质量m 不变，改变小车质量M ，测出了相应的加速度a 。
为便于得到a 与M 的关系，他采用图象法处理数据，你建议他做a 与________的图象。
解析 (1)为了消除小车所受摩擦力对实验的影响，在实验中需将长木板一端适当垫高。
(2)重物与小车一起加速运动，因为重物对小车的拉力小于重物的重力，只有m ≪M 时才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力，因此④符合要求。
(3)因a －1M图象是一条过原点的直线，容易判断，故应做a 与1M的图象。
答案 (1)木板对小车的摩擦力 (2)小于 ④ (3)1M基 础 梳 理]1．控制变量法：当研究多个物理量的变化规律时，为了简便，可设计保持其他物理量不变，只研究剩余两个变化物理量的关系，这种方法叫做控制变量法。
2．对比实验法：两个相同的小车放在光滑水平板上，前端各系一条细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘中各放数目不等的砝码，就可以验证质量一定的条件下，加速度与力的关系。
对比实验法在物理实验中经常用到。
两小车后端各系一条细绳，一起被一个夹子夹着而使小车静止(如图4所示)。
打开夹子，两小车同时开始运动，关上夹子，两小车同时停下来。
用刻度尺测出两小车通过的位移，位移之比就等于它们的加速度之比。
图43．图象法处理数据：此实验要探究加速度与力、质量的定量关系，当通过实验测出所需的数据后，我们很难直接通过观察数据得出物理量之间的关系，此时，我们可以借助物理图象，通过图象可以比较直观地观察出物理量之间的关系。
典 例 精 析]【例2】 两个相同的小车并排放在光滑水平桌面上，小车前端系上细线，线的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘里分别放有不同质量的砝码(图5甲)。
小车所受的水平拉力F 的大小可以认为等于砝码(包括砝码盘)所受的重力大小。
小车后端也系有细线，用一只夹子夹住两根细线(图乙)，控制两辆小车同时开始运动和结束运动。
图5由于两个小车初速度都是零，运动时间又相同，x ＝12at 2，即x ∝a ，只要测出两小车位移x 之比就等于测出它们的加速度a 之比。
实验结果是：当小车质量相同时，________________；当拉力F 相等时，________________。
实验中用砝码(包括砝码盘)所受的重力G ＝mg 的大小作为小车所受拉力F 的大小，这样做会引起实验误差，为了减小这个误差，G 与小车所受重力Mg 之间需要满足的关系是：________。
解析 实验过程中，当两小车质量相同时，砝码(包括砝码盘)重力越大，相同时间内位移越大，则加速度越大，进行实验时会发现，加速度与所受拉力成正比；若砝码重力不变，即拉力不变时，质量越大的小车，相同时间内位移越小，即加速度越小，进行测量分析知，加速度与质量成反比。
砝码(包括砝码盘)的重力大于小车所受的拉力，但如果砝码(包括砝码盘)的重力G 远小于小车的重力Mg 时，G 近似等于拉力F 。
答案 加速度与拉力成正比 加速度与质量成反比 G ≪Mg即 学 即 练]2．在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”实验中，某小组设计了如图6所示的实验装置。
图中上下两层水平轨道表面光滑，两小车前端系上细线，细线跨过滑轮并挂上砝码盘，两小车尾部细线连到控制装置上，实验时通过控制装置使两小车同时开始运动，然后同时停止。
图6(1)在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使__________________；在实验时，为减小系统误差，应使砝码盘和砝码的总质量________小车的质量(填“远大于”“远小于”或“等于”)。
(2)本实验通过比较两小车的位移来比较两小车加速度的大小，能这样比较，是因为________。
解析 (1)对于实验装置的配备安装，要通过调整滑轮高度使细线与轨道平行，还要使砝码和砝码盘的总质量远小于小车质量，这样才能将砝码和砝码盘的总重力视为小车受到的拉力。
