第2节 科学探究：加速度与力、质量的关系
一、实验目的
1．探究加速度与力、质量的关系．
2．学习用控制变量法探索物理规律．
二、实验器材
带定滑轮的木板、薄垫块、小车、细绳、重物(小钩码或沙桶等)、打点计时器、纸带、交流电源、天平、砝码、刻度尺．
三、实验原理与设计
采用控制变量法
1．保持物体质量m不变，探究加速度a与力F的关系．
2．保持物体所受的力相同，探究加速度a与质量m的关系．
实验设计有一个关键点：如何测量小车受到的合外力？常用方法是将木板一端垫高，使小车不拉重物时能匀速运动，此时小车重力沿斜面的分力恰好抵消其所受摩擦力及其他阻力；同时，所挂重物的质量应远小于小车的质量．在此条件下，对应的重物重力大小便可近似认为等于作用于小车的合外力大小．
四、实验步骤
1．将小车置于带有定滑轮的木板上，将纸带穿过打点计时器后挂在小车尾部．
2．用薄垫块将木板一端垫高，调整其倾斜程度，直至小车运动时打点计时器在纸带上打出的点分布均匀为止．
3．在细绳一端挂上重物，另一端通过定滑轮系在小车前端．注意重物质量应远小于小车质量．
4．将小车靠近打点计时器后开启打点计时器，稍后再将小车由静止释放．打点计时器在纸带上打出一系列点，据此计算出小车的加速度．保持小车质量不变，增加重物的质量(重物总质量仍远小于小车质量)，重复实验，将小车所受的不同拉力与相应计算出的加速度记录下来．
5．保持重物不变，增加或减少小车上的砝码以改变小车的质量，重复实验，将小车的质量与相应的加速度记录下来．
五、数据处理
1．物体的质量一定，探究加速度与受力的关系
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实验序号
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1
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2
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3
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4
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5
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…
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拉力F/N
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加速度a/(m·s－2)
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由表中数据，作出质量m一定时的a－F图像，并得出结论．
2．物体的受力一定，探究加速度与质量的关系
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实验序号
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1
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2
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3
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4
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5
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…
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质量m/kg
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/kg－1
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加速度a/(m·s－2)
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由表中数据，作出力F不变时，a－的图像，并得出结论．
六、误差分析
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产生原因
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减小方法
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偶然误差
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质量测量不准、计数点间距测量不准
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多次测量求平均值
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小车所受拉力测量不准
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(1)准确平衡摩擦力
(2)使细绳和纸带平行于木板
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系统误差
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小桶和沙子的总重力代替小车所受的拉力
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使小桶和沙子的总质量远小于小车的质量
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七、注意事项
1．平衡摩擦力时不要挂重物，整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变小桶和沙子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．实验中必须满足小车和砝码的总质量远大于小桶和沙子的总质量．只有如此，小桶和沙子的总重力才可视为与小车受到的拉力相等．
