2025版高考物理一轮总复习知识梳理第3章运动和力的关系实验4探究加速度与物体受力物体质量的关系

实验四探究加速度与物体受力、物体质量的关系实验方案1用控制变量法探究加速度与力、质量的关系1．实验目的(1)学会用控制变量法研究物理规律。(2)学会灵活运用图像法处理物理问题。(3)探究加速度与力、质量的关系，并验证牛顿第二定律。2．实验原理(1)保持小车质量不变，探究小车加速度跟合外力的关系。(2)保持合外力不变，探究小车加速度与质量的关系。(3)作出a－F图像和a－eq\f(1,M)图像，确定a与F、M的关系。3．实验器材小车、砝码、小盘、细绳、一端附有定滑轮的长木板、薄木块、电磁打点计时器、低压交流电源、导线、纸带、复写纸、托盘天平、米尺。4．实验步骤(1)称量质量用托盘天平测小盘的质量m0和小车的质量M。(2)安装器材按照实验原理图把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(即小车无牵引力)。(3)平衡摩擦力在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，反复移动薄木块的位置，直至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为止。(4)测量加速度①保持小车的质量不变，让小车靠近打点计时器，挂上小盘和砝码，先接通电源，再让小车拖着纸带在木板上匀加速下滑，打出一条纸带。计算小盘和砝码的重力，由纸带计算出小车的加速度，并记录数据。改变小盘内砝码的个数，并多做几次。②保持小盘内的砝码个数不变，在小车上放上砝码改变小车的质量，让小车在木板上滑动打出纸带。计算砝码和小车的总质量M，并由纸带计算出小车对应的加速度，记录数据。改变小车上砝码的个数，多做几次。5．数据处理(1)利用Δx＝aT2即逐差法求加速度。(2)以a为纵坐标，F为横坐标，根据各组数据描点，如果这些点在一条过原点的直线上，说明a与F成正比。(3)以a为纵坐标，eq\f(1,M)为横坐标，描点、连线，如果该线为过原点的直线，就能判定a与M成反比。特别提醒：a－F、a－eq\f(1,M)图像的可能情形及对应原因：(1)若平衡摩擦力时，木板垫起的倾角过小，则a－F、a－eq\f(1,M)图像如图甲、乙中①、②所示。(2)若平衡摩擦力时，木板垫起的倾角过大，则a－F、a－eq\f(1,M)图像如图甲、乙中③、④所示。(3)若实验中没有满足M远大于m，则a－F、a－eq\f(1,M)图像如图丙、丁所示。6．注意事项(1)补偿阻力：在补偿阻力时，不要把悬挂槽码的细绳系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，且要让小车拖着纸带匀速运动。(2)不重复补偿阻力：补偿了阻力后，不管以后是改变槽码的质量还是改变小车和小车上砝码的总质量，都不需要重新补偿阻力。(3)实验条件：每条纸带都必须在满足小车和小车上砝码的总质量远大于小盘和砝码总质量的条件下打出。只有如此，小盘和砝码总重力才可视为小车受到的拉力。(4)一先一后一按住：改变拉力或小车质量后，每次实验开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，后放开小车，且应在小车到达定滑轮前按住小车。(5)作图：作图时，两坐标轴单位长度的比例要适当，要使尽可能多的点落在所作直线上，不在直线上的点应尽可能均匀地分布在所作直线两侧。7．误差分析(1)系统误差：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小于小盘和砝码的总重力。(2)偶然误差：摩擦力平衡不准确，质量测量不准确，细绳不严格与木板平行等都会引起误差。实验方案2通过位移之比测量加速度之比将两辆相同的小车放在水平木板上，前端各系一条细线，线的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘中可以放不同的重物。把木板一端垫高，参考方案1的方法补偿阻力的影响。两小车后端各系一条细线，用一个物体，例如黑板擦，把两条细线同时按压在木板上(如图所示)。抬起黑板擦，两小车同时开始运动，按下黑板擦，两小车同时停下来。