实验 4．1 研究力、质量和加速度三者之间的关系

〔 目 的 〕 1．探究在物体质量一定时，加速度与所受力之间的关系。

2．探究在物体所受力一定时，加速度和质量之间的关系。

〔器材〕打点计时器、纸带及复写纸片、小车、一端附有定滑轮的较光滑的长木板、小桶、沙、细线、低压交流电源、导线、天平、刻度尺、砝码、弹簧秤。

〔原理〕在图 4-3 的实验装置中，研究的对象是小车。如果在小车上加放砝码，质量就是小车和砝码的总质量。把长木板搁置成斜面，调节其倾斜度，使小车沿斜面向下的运动尽可能接近匀速直线运动。用跨过定滑轮的细线把小车和装有沙的小桶连接起来。当沙桶的质量远小于小车的质量时，小车所受的拉力可以认为等于沙桶所受的重力。因此，

用弹簧秤称出沙桶的重力，就得到小车所受的拉力。小车后面拖一条穿过打点计时器的纸带，随着小车的运动，打点计时器在纸带上打下一系列的点，把小车的运动情况记录下来。根据公式

a = ∆s ，

T2

就能算出小车的加速度的值。

〔 步 骤 〕 1．将木板放置在桌面上，用垫片调节其倾斜度至小车恰能沿斜面作

匀速直线运动为止。

2．按图 4-3 把实验器材安装好。接通电源，使小车运动。打点计时器在纸带上打下一系列的点。

3．根据公式a =

∆s 算出小车的加速度。

T2

1. 用天平称出小车的质量 m，用弹簧秤称出沙桶的重力 F。

2. 保持小车的质量不变，改变沙桶所受重力，再做几次实验，把数据记录在表中。

3. 根据实验所得的数据，推测加速度 a 与作用力 F

   之间的关系，然后用图象法进行验证。用纵坐标表示加速度 a，横坐标表示作用力 F，根据实验结果在坐标平面上画出相应的点。然后用平滑的线把这些点连接起来（图 4-4）。

4. 保持沙桶的重力不变，改变小车的质量，重复上面的实验。

5. 根据实验所得的数据，推测加速度 a 与质量 m

   之间的关系，然后用图象法进行验证。在验证加速度 a 与质量 m 是否存在反比关系时，为了方便，可以用图象验证加速度 a 与质量的倒数 1/m 是否成正比关系。即用纵坐标表示加速度 a，横坐标表示质量的倒数 1/m，根据实验结果在坐标平面上画出相应的点，然后用光滑的线把这些点连接起来（图 4-5）。

〔结论〕从实验结果可以得出： 1．当小车质量一定时，小车运动的加速度和所受的力成正比。

a1 = F1 ，即a∝F。

a2 F2

1. 当小车所受的拉力一定时，小车运动的加速度同小车的质量成反比。

a1 = m2 ，即a∝ 1 。

a2 m1 m