2 实验：探究加速度与力、质量的关系
[学科素养与目标要求]
科学探究：1.学会用控制变量法研究物理规律.2.会测量加速度、力和质量，能作出物体运动的a－F、a－图象.3.会通过实验探究加速度与力、质量的定量关系．
一、实验器材
小车、砝码、砝码盘、细绳、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、交流电源、纸带、刻度尺、天平．
二、实验原理
1．实验的基本思想——控制变量法
(1)保持研究对象即小车的质量不变，改变砝码盘内砝码的质量，即改变作用力，测出小车的对应加速度，验证加速度是否正比于作用力．
(2)保持砝码盘中砝码的质量不变，即保持作用力不变，改变研究对象即小车的质量，测出小车对应不同质量的加速度，验证加速度是否反比于质量．
2．三个物理量的测量方法——近似法
本实验的研究对象：小车(装置如图1所示)．
图1
(1)小车质量的测量：利用天平测出，在小车上增减砝码可改变小车的质量．
(2)拉力的测量：在砝码盘和砝码的总质量远小于小车质量的情况下，可以认为砝码盘和砝码的总重力近似等于小车所受的拉力(合外力)．
(3)加速度的测量：由纸带根据公式Δx＝aT2，结合逐差法计算出小车的加速度．
三、实验步骤
1．用天平测出小车的质量M，并把数值记录下来．
2．按如图2所示的装置把实验器材安装好(小车上先不系绳)．
图2
3．平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫一木块，反复移动木块位置，启动打点计时器，直到轻推小车使小车在斜面上运动时可保持匀速直线运动为止(纸带上相邻点间距相等)．
4．在砝码盘里放入适量的砝码，用细绳绕过定滑轮系在小车上，在小车上加放适量的砝码，用天平测出砝码盘和砝码的质量m，记录下来．接通电源，放开小车，待打点计时器在纸带上打好点后取下纸带，并设计表格如下．
表1
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次数
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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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6
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小车加速度a/(m·s－2)
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砝码盘和砝码的质量m/kg
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拉力F/N
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5.保持小车的质量不变，改变砝码和砝码盘的质量，按步骤4再做5次实验．
6．用公式Δx＝aT2求得小车的加速度a，并记录到表格中．
7．保持砝码和砝码盘的质量不变，在小车上加放砝码，重复上面的实验，求出相应的加速度，把数据记录到下面的表格中．
表2
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次数
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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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6
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小车加速度a/(m·s－2)
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小车质量M/kg
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/kg－1
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8.整理实验器材，结束实验．
四、数据处理
1.研究加速度a和力F的关系
由表1中记录的数据，以加速度a为纵坐标，力F为横坐标，根据测量数据描点，然后作出图象，如图3所示，若图象是一条通过原点的直线，就能说明a与F成正比．
