实验：探究加速度与力、质量的关系
[实验目的]
通过实验探究物体的加速度与它所受的合力、质量的定量关系
[实验原理]
1、控制变量法：
⑴保持m一定时，改变物体受力Ｆ测出加速度ａ，用图像法研究ａ与Ｆ关系
⑵保持Ｆ一定时，改变物体质量m测出加速度ａ，用图像法研究ａ与m关系
2、物理量的测量：
（1）小车质量的测量：天平
（2）合外力的测量：小车受四个力，重力、支持力、摩擦力、绳子的拉力。重力和支持力相互抵消，物体的合外力就等于绳子的拉力减去摩擦力。小车所受的合外力不是钩码的重力。为使合外力等于钩码的重力，必须：
①平衡摩擦力：平衡摩擦力时不要挂小桶，应连着纸带且通过打点记时器的限位孔，．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．将长木板倾斜一定角度，此时物体在斜面上受到的合外力为0。做实验时肯定无法这么准确，我们只要把木板倾斜到物体在斜面上大致能够匀速下滑（可以根据纸带上的点来判断），这就说明此时物体合外力为0，摩擦力被重力的沿斜面向下的分力（下滑力）给抵消了。由于小车的重力G、支持力N、摩擦力f相互抵消，那小车实验中受到的合外力就是绳子的拉力了。 点拨：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绳子的拉力不等于沙和小桶的重力：砂和小桶的总质量远小于小车的总质量．．．．．．．．．．．．．．．．．时，可近似认为．．．．．．．绳子的拉．．．．力等于．．．沙和小桶的重力。．．．．．．．．推导：实际上m/g=(m+ m/)a,F=ma,得F=m m/g/(m+ m/);理论上F= m/g，只有当m/＜＜m时，才能认为绳子的拉力不等于沙和小桶的重力。点拨：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.在画图像时，随着勾码重量的增加或者小车质量的倒数增加时，实际描绘的图线与理论图线不重合，会向下弯折。
实验：探究加速度与力、质量的关系（7大题型）
知识点 1 实验思路
1、探究方法——控制变量法
（1）保持研究对象即小车的质量不变，改变槽码的质量，即改变作用力，测出小车对应的加速度，验证加
速度是否与作用力成正比。
（2）保持槽码的质量不变，即保持作用力不变，在小车上增减砝码可改变小车的质量，测出小车对应的加
速度，验证加速度是否与质量成反比。2、基本思路
（1）探究加速度与力的关系：测量质量m一定的物体在不同的力F作用下的加速度a，分析a与F的关系。
（2）探究加速度与质量的关系：测量质量m不同的物体在同一力F作用下的加速度a，分析a与m的关系。3、实验器材
打点计时器、纸带、小车、一端附有定滑轮的长木板、槽码、细绳低压交流电源、导线、天平、刻度
尺等。4、物理量的测量
（1）质量：用天平测量。为了改变小车的质量，可以在小车中增减砝码的数量。
（2）加速度
方法一：对于初速度为零的匀加速直线运动，可以测量出位移x和时间t，然后由22xat 算出加速度。
方法二：用打点的纸带求加速度。用打点计时器打出纸带，通过对纸带上点的分析，由2xaT可求出加速度a。
方法三：在这个实验中也可以不测量加速度的具体数值。这是因为我们探究的是加速度与其他物理量之间
的比例关系，因此测量不同情况下物体加速度的比值即可。
如果能做到让两个做初速度为0的匀加速直线运动的物体的运动时间t相等，那么由22xat可知， 它们的位移之比就等于加速度之比，即1122xaxa 。这样，测量加速度就转换成测量位移了。
（3）合外力：用悬挂槽码的方法为小车提供拉力，把木板的一端垫高，以补偿打点计时器对小车的阻力及
其他阻力。测出槽码的总重力，它近似等于小车运动时所受的拉力。
知识点 2 实验过程
实验步骤1、用天平测出小车的质量，记录数据。
2、平衡摩擦力：在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
拖动纸带沿木板做匀速直线运动（带上相邻点间距相等）。3、探究加速度与力的关系：
黄龙县中学 高一物理必修1学案 周次：16 时间：2016.12.13
1 课题 5.2 探究加速度与力、质量的关系 编号 25
班级 姓名 编写 杨龙军、关成伟、岳辉 审核 关成伟
学习目标 学会用控制变量法研究物理规律；探究加速度与力、质量的关系；掌握利用图像处理数据的方法。
学习重点 加速度与力、质量的关系。
学习难点 掌握利用图像处理数据的方法。
学法指导 实验、讲解、讨论、练习
学 习 过 程
自主预习
知识点一：加速度的产生
1、力是 改变物体运动状态的原因。物体的运动状态发生变化，说明物体有了 。 是物体产生加速度的原因。
2、定性分析可知：物体的加速度与 、 、 有关。物体质量一定时，受力越大，加速度越 ，物体受力一定时，质量越大，加速度越 。
合
作
探
究
探究一：探究a与F、m的定量关系
一、猜想与假设： 。
二、实验探究：
1、实验器材： 、纸带、复写纸（电火花计时器不用此器材）一端有 的长木板、小盘、夹子、细绳、交流电源、导线、天平、刻度尺、砝码、 。
2、实验原理：（1）采取 法。即先控制小车的质量m不变，探究加速度a与力F的关系；
再控制小盘和砝码的质量不变，即力F不变，探究加速度a与小车质量m的关系。
（2）明确：研究对象是什么？
m、F、a指什么？m指 F指 a指 。
4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系
课前预习：
一、加速度与力的关系
保持物体的__________不变，测量物体在不同的力的作用下的__________，分析__________与__________的关系．二、加速度与质量的关系1．实验的基本思路，保持物体所受的力相同，测量不同__________的物体在该力作用下的__________，分析__________与__________的关系．
2．实验数据的分析，设计第二个表格，把不同物体在__________的作用下的加速度填在表中．在相同力的作用下，质量m越大，加速度a越小．这可能是__________，但也可能是__________，甚至是更复杂的关系．如果以__________为纵坐标、__________为横坐标建立坐标系，根据a－1/m图象是不是__________，就能判断加速度a是不是与质量m成反比．
三、制定实验方案的两个问题
这个实验需要测量的物理量有：物体的加速度、物体所受的力、物体的质量．__________可以用天平测量，本实验主要解决的主要问题是怎样测量__________和怎样提供与测量__________． 例1.在探究加速度和力的关系时，我们使用了两个完全相同的小车，水
平拉小车的绳的另外一端分别挂有不同数目的钩码，设钩码的数目与对
小车的拉力成正比，且操作符合实验要求．试根据下表中记录的信息
(表中小车位移单位为m)，得出加速度和力的关系.
实验次数第一次第二次第三次
项目钩码数目位移x钩码数目位移x钩码数目位移x小车110.1110.1120.23小车220.2330.3430.35 例2：若测得某一物体受力F一定时，a与M的关系数据如下表所示
a/(m·s－2)2.042.663.233.98M/kg2.001.501.251.00（1） 根据表中所列数据，画出图像；（2） 由图像关系可知，当F一定时，a与M成 关系。例3.某实验小组的几名同学在探究加速度与物体的质量以及外力关系
