加速度與力、質量關系實驗的改進

文 吉林市松花江中學 朱振棟

探究物體運動的加速度與力、質量關系的實驗，是高中物理新課標（必修1）中非常重要的探究實驗。

用打點計時器做實驗時，一般采用砂桶加細砂的方法改變拉力的大小，這樣做需用天平測砂桶和細砂的質量，給實驗帶來不便。經平衡摩擦力以后，我改用螺母（M8，質量為10.2克）代替小桶加砂子的質量，作為拉力。現介紹改進后的實驗方案以供參考。

一、保持物體的質量不變

小車的質量不變，為200克，依次改變拉力為一個螺母（其質量為10.2克）、兩個螺母（20.4克）、三個螺母（30.6克）、四個螺母（40.8克）、五個螺母（51.0克）。用打點計時器依次打出五條紙帶，分別計算其加速度，做出a-F圖像，如圖1。

圖1 當小車的質量不變時，a與F的關系

二、保持物體所受的力不變

用兩個螺母或三個螺母作為拉力，依次增加小車的質量為200克、250克（增加一個50克的鉤碼）、300克（增加兩個50克的鉤碼）、350克（增加三個50克的鉤碼）、400克（增加四個50克的鉤碼）。

用打點計時器依次打出五條紙帶（實際上打出四條紙帶就可以，因為小車200克質量時的紙帶第一次已經做出），分別計算其加速度值，做出a-m和a-1/m圖像，如圖2、圖3。最后通過分析圖像特點，探究得出物體運動的加速度與力、質量的關系。

圖2 當F不變時，a與m的關系

圖3 當F不變時，a與1/m的關系

通過這種處理方式，省去了用天平測量砂桶和砂子質量的麻煩，提高了實驗效率。

由圖1、圖2、圖3可以看出，物體的加速度與物體所受的力成正比，與物體的質量成反比。