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4.2 探究加速度与力、质量的关系
1、速度是描述物体位置变化快慢的物理量
2、加速度是描述物体速度变化快慢的物理量
（运动状态）
（或运动状态变化快慢）
（1）质量
（2）受力
例如：一般小汽车从静止加速到100km/h，只需十几秒的时间，而满载的汽车加速就慢的多。
例如：竞赛用的小汽车，安装着强大的发动机，可以获得更大的加速度。
问题：物体运动状态变化的快慢（即加速度）和什么有关？
力F相等，质量m1m
m
F1
F2
定性讨论1
理 论 推 理
m1加速度大，m2加速度小
结论：当物体质量一定时，受力越大，加速度越大；受力越小,加速度越小
结论：当物体受力一定时，质量越大，加速度越小；质量越小,加速度越大。
质量m相等，力F1定性讨论2
F2加速度大，F1加速度小
m1
m2
F
F
：控制变量法
实验的探究思路确定为两个方面：
1、控制质量不变，探究加速度与外力的关系；
2、控制外力不变，探究加速度与质量的关系。
实 验 探 究
一、研究方法
质量、力与加速度分别如何测量？
质 量
加速度
外力
天平
打点计时器
弹簧测力器
如何保持质量不变
或
保持外力不变呢？
实验器材：小车、打点计时器、纸带、长木板、细线、砝码、钩码、刻度尺、天平。
F
G
f
N
此时的拉力F是小车所受的合力吗？
方案一：阻力补偿法
把木板的一侧垫高，以补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力。
G
f
N
调节木板的倾斜度，使小车在不受牵引时能拖动纸带沿木板匀速运动。（可以通过观看纸带上的点迹是否均匀，来判断是否平衡摩擦力）
注意：拉力近似等于钩码重力要求钩码的质量远小于小车的质量
控制小车质量m不变，改变钩码个数，即改变F大小，求加速度a
m一定 F
a
a
F
结论：当物体质量一定时，物体的加速度与外力成正比
钩码　
小车　
打点计时器　
纸带
1.在钩码重力为F1时释放小车
m
F1
a2
F2
F3
a1
a3
、、、
、、、
实验1：a与F的关系
2.取下纸带计算加速度a1填表
3.改变钩码总重力为F2重复以上步骤填表
4.按照填表的数据作a-F图像
若有甲、乙、丙三位同学分别作出以下图像，请分析截距的意义和图像不过原点及弯曲的原因
a
F
甲
a
F
乙
a
F
丙
截距表示一开始有F而无a；
原因是：未（完全）平衡摩擦力，长木板倾角过小。
截距表示一开始有F而无a；
原因是：平衡摩擦力过度，长木板倾角过大。
弯曲表示当力增大到一定程度，a与F不成正比；
原因是：钩码质量没有远远小于小车质量，拉力与钩码重力不相近。
实验1：a与F的关系
控制小车外力F不变，改变小车质量m， 求加速度a
F一定 m
a
a
m
结论：当物体受力一定时，物体的加速度与质量成反比
钩码　
小车　
打点计时器　
　
纸带
F
m
a
m2
a2
m3
a3
m1
a1
m1
a1
m3
a3
m2
a2
、、、
、、、
a
实验2：a与m的关系
方案二：比值法
m
夹子
一个钩码 　
两个钩码　
将夹子松开后再按下，
测量小车的位移
X1
X2
F1
F2=2F1
小车运动时间t相同
结论：当物体质量一定时，物体的加速度与外力成正比
控制小车质量m相同，使拉力F不同
实验1：a与F的关系
m
夹子
一个钩码 　
将夹子松开后再按下，
测量小车的位移
X1
X2
F
小车运动时间t相同
结论：当物体质量一定时，物体的加速度与外力成正比
控制拉力F相同，使小车质量m不同
m
实验2：a与m的关系
F
2m
结论
加速度与力成正比，与质量成反比。
思考：
为了避免“钩码质量不远小于小车质量时产生误差”，有什么方法可以准确测出小车所受合力吗？
力传感器准确测力

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