高中物理 运动与力的关系——实验：探究加速度与力、质量的关系

速度是描述物体运动状态的物理量，加速度是描述速度变化快慢的物理量。因此也可以说，加速度是描述物体运动状态变化快慢的物理量。由前面的学习我们知道，力是改变物体运动状态的原因，质量大的物体运动状态不容易改变。这说明，加速度与力、质量之间必然存在一定的关系，这就需要用实验进行研究了。

实验中需要测量加速度，力和质量。质量比较容易测量，可以使用天平进行测量。力该如何测量呢？之前学习过使用弹簧测力计，但是用弹簧测力计拉小车是行不通的，实验中要保证力的大小始终保持不变，是一个恒力。用手拉肯定不稳定，可以使用砝码的重力。

将砝码放在托盘里，用细绳跨过定滑轮与小车相连接，实验过程中，砝码与托盘的重力产生的拉力，拉动小车向前做匀加速直线运动。当砝码与托盘的总质量远小于小车的质量时，可以近似的认为此时绳子上的拉力和下端重物的重力相等。（原因以后再讲）

这个方法不仅保证小车受到的拉力始终是一个恒力，而且改变托盘中砝码的重力就可以改变小车受到的拉力，非常方便。拉力恒定的问题解决了，但是此时的拉力并不等于小车所受到的合外力，这是因为小车还受到木板摩擦力的作用，所以还需要抵消这个影响。

可以适当调整木板一端的高度，让小车在没有重物时能够匀速滑下，这时小车重力沿斜面方向的分力与小车所受的摩擦力刚好大小相等，这两个力的合力为零，小车此时就相当于不受摩擦力一样。就可以认为细绳对小车的拉力就是小车所受的合外力。

这个拉力近似等于重物的重力，因此合外力也就近似等于重物的重力，这样就将绳子上的拉力测量出来了。

质量和合外力测量出来以后，还剩下加速度，其实这个实验中每一次小车的加速度大小是多少并不重要，我们真正关心的是每一次实验中加速度的比例。那就可以使用更简单的装置进行测量。

把两个小车放在木板上，都按照上面实验的操作系上细绳，挂上重物，在两个小车的后端也系上细绳，把两根细绳用一个夹子夹住，使两个小车保持静止。如果打开夹子，两个小车就开始同时运动，关上夹子两个小车又会同时停下来。

，在相等的运动时间里，两车的位移之比就是加速度之比，即，用刻度尺量出两个小车在相同时间内通过的位移，就可以算出两车加速度之比了。

总结

为了探究加速度与力、质量之间的关系，需要测量小车的质量，所受到的合外力和小车的加速度。小车的质量可以用天平测量；测量合外力的时为了消除摩擦力的影响，需要将木板垫起一个小角度，这样在重物质量远小于小车质量的时候，就可以近似认为小车所受合外力和重物的重力相等；测量加速度时，具体的大小并不重要，可以使用简易装置测量出位移之比来表示加速度之比。