知识讲解实验：探究加速度与力、质量的关系8页

实验：探究加速度、力、质量之间的关系

【学习目标】
1．掌握在研究三个物理量之间关系时，常用的控制变量法
2．理解物体的加速度大小与力有关，也与质量有关
3．通过实验探究加速度与力和质量的定量关系
4．根据原理去设计实验，处理实验数据，得出结论
5．会分析数据表格，利用图象寻求物理规律
【要点梳理】
要点一、怎样测量（或比较）物体的加速度
1．物体做初速为 0 的匀加速直线运动，测量物体加速度最直接的办法就是用刻度尺测量位移并用秒表测
量时间，由公式 算出加速度。
2．可以在运动物体上连一条纸带，通过打点计时器打点来测量加速度。
3．也可以不测加速度的具体数值，而测不同情况下（即不同受力时、不同质量时）物体加速度的比值。
根据 ，测出两初速度为 0的匀加速运动在相同时间内发生的位移 x1、x2，位移比就是加速度之比，
即 。
要点二、怎样提供和测量物体所受的恒力
在现实中，仅受一个力的情况几乎是不存在的。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，在实验中我们只要测出物体所受的合力即可。如何为运动的物体提供一
个恒定的合力？又如何测出这个合力呢？
可以在绳的一端挂钩码，另一端跨过定滑轮拉物体，使物体做匀加速运动的力就是物体的合力，这个
合力等于钩码的重力。通过测量钩码的重力就可测得物体所受的合力。
要点三、平衡摩擦力
依据上面的方案中做匀变速运动的物体，受的合力并不等于钩码的重力。这是由于物体在相对运动，
还要受到滑动摩擦力。
如何减小滑动摩擦力，使我们所测得的钩码重力尽可能接近于物体所受的合力？
①使用光滑的木板；
②平衡滑动摩擦力。将木板一端垫高，让物体从木板上匀速滑下，此时物体的重力分力就等于物体所受的
摩擦力。
③平衡摩擦力后，当小车的质量发生改变时，不用再平衡摩擦力。这是由于 ，等式
的两边质量可以抵消，即与物体的质量大小没有关系。
要点四、如何处理实验数据
本实验的数据处理可以采用计算法和图象法两种不同的方法：
1．计算法
测得加速度或加速度之比（等于位移之比）后，通过计算看看是否满足
、
2．图象法
测得加速度后，用拉力 F 为横坐标，加速度 a 为纵坐标，描绘 a—F 图象，看看图象是否为过原点的
2
2x
a
t
=
2
2x
a
t
=
1 1
2 2
a x
a x
=
sin cosmg mgθ µ θ=
2
1
2
1
F
F
a
a
=
1
2
2
1
m
m
a
a
=

倾斜直线；用 为横坐标，加速度 a 为纵坐标，描绘 a— 图象，看看图象是否为过原点的倾斜直线。
或者在测得加速度之比（等于位移之比）后，用两车拉力之比 F2/F1为横坐标，两车位移之比 x2/x1表示加
速度之比 a2/a1为纵坐标，描绘 a—F 图象，看看图象是否为过原点的倾斜直线；用 m1/m2为横坐标，加速
度 a2/a1为纵坐标，描绘 a— 图象，看看图象是否为过原点的倾斜直线。
要点五、实验注意事项
1．牵引小车的砝码应有 10g、20g、50g等规格。没有小规格砝码，可用沙桶装沙替代，质量用天平称量。
2．探究加速度与力的关系：小车质量为 200g，两车上面均可加 100g左右的砝码。保持其中一个小车所挂
砝码不变（如 20g），另一小车所挂砝码逐渐加大，但不要过大。砝码质量过大，会使图象线性变差。
3．探究加速度与质量的关系：一车质量固定为 300g，另一车质量可自 200g 起，逐次增加砝码至
。牵引小车的砝码以 为宜。小车质量过大，夹子不容易夹住车后拖线，造成位移
误差。
4．小车后所系线绳要用适当粗些的棉绳，当夹子夹住线绳时不会滑动。如果用表面较光滑的尼龙绳，当
夹子闭合时线绳还会被小车拖一段距离才会停住。解决的办法可在尼龙绳上擦一些松香，以增大线绳与夹
子之间的摩擦力。
5．选择口宽、弹力大的夹子，使夹子张开和闭合动作要迅捷有力。动作缓慢，会使某些夹子张开夹口时
两侧张开的程度不一样，张开较小的一侧所控制的小车拖绳受阻，影响到小车运动。
6．注意小车运动停止的位置不能与定滑轮相碰。实验中如果小车碰到定滑轮才松手让夹子夹住拖线，则
与定滑轮相碰的小车位移偏小而产生误差。
要点六、实验误差分析
1. 因实验原理不完善引起的误差．
本...