Question

探究加速度与力质量的关系实验

Answer 1

探究加速度与力、质量的关系，采用控制变量法，即：

①质量一定，探究加速度与力的关系；②力一定，探究加速度与质量的关系

一、实验原理

如上图所示，若同时打开装置的开关，发现两辆小车同时沿轨道开始运动，关闭开关后，两小车同时停止，由此可见，在小车运动的过程中，运动时间t相同。由于小车做的是初速度为0的匀加速直线运动，在时间t相同时，加速度a正比于位移x。

二、实验步骤

①用天平测量出钩码的质量m1、m2，把两辆相同的小车并列放在光滑的带滑轮的轨道上，与之连接的一端细绳跨过定滑轮各挂一个钩码，另一端细绳一起被一个夹子夹着，使小车在初始状态保持静止。

②在保证钩码的总质量远小于小车质量的前提下，使小车1与小车2的质量相等，即M1=M2。连接不同的质量钩码m1、m2。打开夹子，让小车在轨道上运动一段时间后，关上夹子，用刻度尺测出两小车通过的位移x1、x2。

③多次实验、记录数据。④比较实验中的表格得出实验结论一。

⑤令钩码质量相同，即m1=m2。使小车1与小车2的质量不同，即M1≠M2。打开夹子，让小车在轨道上运动一段时间后，关上夹子，用刻度尺测出两小车通过的位移x1、x2。

⑥多次实验、记录数据。⑦比较实验中的表格得出实验结论二。

三、实验结论：

①在小车质量M1、M2一定时，即M1=M2。通过计算，小车的加速度之比等于小车通过的位移之比，由此得到实验结论：在质量一定时，加速度与力成正比。

②在合外力一定时，即m1=m2。通过计算，小车的加速度之比与小车通过的位移之比为倒数关系，由此得到实验结论：在力一定时，加速度与质量成反比。

基于上述实验，得到了：牛顿第二定律——F=ma