加速度与力、质量关系实验的改进

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  探究物体运动的加速度与力、质量关系的实验,是高中物理新课标(必修1)中非常重要的探究实验。
  用打点计时器做实验时,一般采用砂桶加细砂的方法改变拉力的大小,这样做需用天平测砂桶和细砂的质量,给实验带来不便。经平衡摩擦力以后,我改用螺母(M8,质量为10.2克)代替小桶加砂子的质量,作为拉力。现介绍改进后的实验方案以供参考。
  一、保持物體的质量不变
  小车的质量不变,为200克,依次改变拉力为一个螺母(其质量为10.2克)、两个螺母(20.4克)、三个螺母(30.6克)、四个螺母(40.8克)、五个螺母(51.0克)。用打点计时器依次打出五条纸带,分别计算其加速度,做出a-F图像,如图1。
  二、保持物体所受的力不变
  用两个螺母或三个螺母作为拉力,依次增加小车的质量为200克、250克(增加一个50克的钩码)、300克(增加两个50克的钩码)、350克(增加三个50克的钩码)、400克(增加四个50克的钩码)。
  用打点计时器依次打出五条纸带(实际上打出四条纸带就可以,因为小车200克质量时的纸带第一次已经做出),分别计算其加速度值,做出a-m和a-1/m图像,如图2、图3。最后通过分析图像特点,探究得出物体运动的加速度与力、质量的关系。
  通过这种处理方式,省去了用天平测量砂桶和砂子质量的麻烦,提高了实验效率。
  由图1、图2、图3可以看出,物体的加速度与物体所受的力成正比,与物体的质量成反比。
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