实验：探究加速度与力、质量的关系
在前面的学习中，我们知道了如何描述物体的运动状态。我们用什么来描述它呢？对，用速度来描述，那速度无论是大小还是方向有一个发生变化，我们就说物体的运动状态发生改变。那我们又如何描述速度的变化呢？对，用加速度。 那这节课我们就来探讨加速度与力、质量这两个物理量之间的关系。在定量分析之前，我们先来定性地做一个讨论。假如有两辆汽车，咱们有两个同学要驾驶它们比赛。A组呢，是相同质量的法拉利、奇瑞QQ，但是法拉利的马力是1000匹，而QQ的马力是300匹，那我们同学会选哪辆呢？肯定是法拉利，为什么呀？因为法拉利跑的更快一些。也就是说相同质量的物体，受到的外力越大，速度变化的越快，加速度越大；B组是相同马力的两辆车，但是一个车呢质量较小——是小轿车，而另一辆车呢质量较大——是满载的大货车。那同学们会选哪辆？小轿车，为什么呀？这也就是说受到相同的外力的物体，质量越小，加速度越大。那通过这两个例子，我们可以看出来：加速度与外力是呈正相关的，与质量呢是负相关的。那究竟它们有怎样的定量关系，我们通过实验来探究。 运动状态→速度→加速度 a：与F呈正相关，与m呈负相关。 M一定时，F越大，a越大； F 一定时，m越大，a越小。 那这个实验啊，大家看课本73页，有两个方案。但是无论哪个方案都是在围绕这三个量进行。我们先看方案一。在这个实验当中，小车受到的外力F用与小车连接的砝码的重量来表示，砝码的质量我们可以用天平称量；小车的质量m用天平称量后也可以得出；小车的加速度a我们通过第二章中的运动学公式——位移-时间公式：x=1/2at2进行变形得出，由这个式子我们可以知道加速度a=2x/t2,那我们只要测出小车走过的长度x还有经历的时间t就可以得到加速度a.这里要注意一件事：小车的质量M必须远大于砝码和砝码盘的质量m之和。为什么呢？大家看，我们原来是这样设想的：让砝码的重量充当小车的加速度，即mg=Ma，但是在小车运动的同时砝码也要运动，所以这个重力不但给小车提供了加速度，也给了砝码同样的加速度，所以应改为：mg=（m+M）a，所以当M远大于m时，两个a近似相等。
实验一 外力：砝码重量（m远小于M，不严格相等）； 小车质量：天平测量； 加速度：运动学公式。
但是呢，这个实验原理上还存在这一定的问题：我们把砝码的重量当作了作用在小车上的外力，并没有考虑小车其实还会受到座面的摩擦力（座子不可能绝对光滑）、绳和滑轮之间也有一些阻力。其实小车真正受到的应该是二者的合力。 那为了改进这个缺陷，我们有了第二个实验方案：用一个斜面把小车支起来。这样的话，我们可以通过调整斜面的倾角，使小车重力的下滑分力G1=Gsinθ正好与斜面摩擦力、绳与滑轮之间阻力、打点计时器造成的阻力相互抵消，那小车此时受到的外力就严格等于砝码的拉力。检验的标准：在没有连接砝码的情况下，轻轻拨一下小车，因为小车在斜面方向上受力平衡，所以做匀速直线运动，大家一定要注意：在检验过程中，小车一边一定不能跟砝码
相连，否则得到的结果就一定是做匀加速直线运动。那在这个实验中，小车受到的外力：严格等于砝码重力；小车的质量依然用砝码来测量；小车的加速度这时咱们换了测量方法——改用打点计时器测量。我们在纸带上打出点迹，分别用刻度尺测量各点间距，进而求出速度，再比上对应时间就是加速度。 实验二 外力：砝码重量（m远小于M，严格相等）； 小车质量：天平测量； 加速度：打点计时器测量。
做完实验后，我们记录下数据，就应该处理数据啦。那就像书上72页的两个表。这两个表就是在F一定的情况下，a与m的关系：我们从图4.2-2中可以看出两者呈负相关关系，但是图线是双曲线不好辨识，所以我们把自变量变成1/m，可以看出两者是正比例关系；那在m一定的情况下，a与F之间也是正比例关系。那既然a既与F又与1/m成正比例关系，所以我们就得出了它们的定量关系：a=F/m. A∝F a∝1/m a=F/m