加速度与力、质量关系实验的改进

文 吉林市松花江中学 朱振栋

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、保持物体的质量不变

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。

图1 当小车的质量不变时，a与F的关系

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。

图2 当F不变时，a与m的关系

图3 当F不变时，a与1/m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。