“探究加速度與物體質量、受力的關系”實驗梳理

張雙成

一、基礎知識疏導

1.這個實驗的內容是什么？

（1）保持質量不變，探究加速度跟合外力的關系。

（2）保持合外力不變，探究加速度與質量的關系。

（3）作出a-F圖象和a-1/m圖象，確定其相互關系。

2.如何平衡摩擦力？需要反復平衡摩擦力嗎？

在平衡摩擦力時，不要懸掛小盤，但小車應連著紙帶且接通電源。用手給小車一個初速度，如果在紙帶上打出的點的間隔是均勻的，表明小車受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡。

平衡了摩擦力后，不管以后是改變小盤和砝碼的總質量還是改變小車和砝碼的總質量，都不需要重新平衡摩擦力。

3.為什么只有當小車及缺碼的質量遠大于小盤和缺碼總質量時，才可認為小盤和缺碼的重力近似等于小車受到的拉力呢？

分析：根據牛頓第二定律，對小盤和砝碼：

4.本實驗為什么畫a-1/m圖象而不畫a-m圖象。

分析：實驗中作出的是a-1/m圖象，因為a-m圖象是一條曲線，而根據曲線不好確定兩個量的關系，這種情況下物理實驗數據的處理多采用“化曲為直”的思想，作a-1/m圖象而不作a-m圖象.

二、典型例題分析

例1 某同學設計了一個探究小車的加速度a與小車所受拉力F及質量m關系的實驗，圖1（a）為實驗裝置簡圖。（所用交流電的頻率為50Hz）

（1）為了研究加速度和質量的關系，在實驗中必須采用控制變量法，應保持____不變，用沙桶及沙所受的重力作為____，圖1（b）為某次實驗得到的紙帶，實驗數據如圖，圖中相鄰計數點之間還有4個點未畫出，根據紙帶可求出小車的加速度大小為______m/s²。（保留三位有效數字）

（2）在本次實驗中，實驗小組通過改變小車質量共做了8組實驗，得到下表所示的實驗數據，通過分析表中數據，你得出的結論是：__________。

現需通過圖象進一步驗證你的結論，可利用表格數據作圖，應在坐標紙中畫出_______圖線。 （3）在某次實驗中為研究加速度和力的關系，根據測得的多組數據可畫出a-F關系圖線，如圖2所示。此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是（ ）

A.小車與木板之間存在摩擦

B.木板保持了水平狀態

C.所掛沙桶及沙的總質量太大

D.所用小車的質量太大

答案（1）拉力F 小車所受拉力0.64（2）在小車所受外力不變的條件下，加速度與質量成反比例關系a-1/m（3）C

例2 兩小車后端各系一條細繩，一起被夾子夾著使小車靜止。打開夾子，兩小車同時開始運動。關上夾子，兩小車同時停下來，用刻度尺測出兩小車的位移，下表是該同學在幾次實驗中記錄的數據。

請回答下述問題：

（1）在每一次實驗中，甲、乙兩車的位移之比等于_____之比，請簡要說明實驗原理：________________；

（2）第一次實驗控制了___不變，在實驗誤差允許范圍內可得出的結論是__________；

（3）第二次實驗控制了____，在實驗誤差允許范圍內可得出的結論是__________；

（4）第三次實驗時，該同學先測量了甲車的位移，再根據前兩次實驗結論，計算出乙車應該發生的位移，然后再測量了乙車的位移，結果他高興地發現，理論的預言與實際符合得相當好。請問，他計算出的乙車位移應該是_________。

答案（1）加速度 兩小車的運動即可視為初速度為零的勻加速運動.x=1/2at²，因t相同，所以

（2）小車質量 小車加速度與拉力成正比（3）小車所受拉力 小車加速度與質量成反

（4）30cmendprint