探究加速度与力、质量的关系
牛顿第二定律是怎样发现的
用打点计时器和倾斜木板组成实验装置，探究小车加速度与所受拉力、自身质量的关系。
配套虚拟仿真：探究加速度与力、质量的关系（虚拟探究）
用打点计时器和倾斜木板组成实验装置，探究小车加速度与所受拉力、自身质量的关系。
实验目的
- 探究加速度与合外力、质量的关系。
- 会用控制变量法设计实验。
- 理解 F = ma 的实验基础。
实验原理
控制变量法：先保持小车质量不变，改变拉力，研究 a 与 F 的关系；再保持拉力不变，改变小车质量，研究 a 与 m 的关系。
实验中用砂和砂桶的重力近似等于小车所受的拉力（需要满足 m砂桶 ≪ m小车），用打点计时器打出的纸带求加速度。
平衡摩擦力：把木板垫高，让小车拖着纸带匀速下滑，重力沿斜面方向的分力恰好平衡摩擦力。
实验结论：a ∝ F（m 一定），a ∝ 1/m（F 一定），合起来即 a = F / m。
关键公式 / 方程式
a = F / m
实验器材
打点计时器、纸带
小车、长木板
砝码、砂和砂桶
学生电源、天平
刻度尺
实验步骤
1
平衡摩擦力
不挂砂桶，把木板垫高到适当角度，轻推小车后能沿木板匀速下滑（纸带上点距均匀）。
2
探究 a 与 F
保持小车质量不变，改变砂桶质量做 4—5 组实验，每组打出纸带并计算加速度。
3
探究 a 与 m
保持砂桶质量不变，在小车上加放砝码改变总质量，重复实验。
4
数据处理
以 F 为横轴、a 为纵轴作图应得直线；以 1/m 为横轴、a 为纵轴作图应得直线。
5
得出结论
综合两次实验图像，归纳 a、F、m 三者的关系。
实验现象
小车质量不变时，拉力越大，纸带点距变化越快，加速度越大，a—F 图像为过原点的直线。
拉力不变时，小车质量越大，加速度越小，a—1/m 图像为过原点的直线。
实验结论
结论
在质量一定时，加速度与合外力成正比；在合外力一定时，加速度与质量成反比。即 a = F / m，这就是牛顿第二定律。
安全提示
请务必遵守以下安全要求
实验前必须先平衡摩擦力，否则直线不过原点。
砂桶质量要远小于小车质量，且拉小车的绳子必须与木板平行。
小车到达木板末端前要及时断电停止。