第2节 科学探究：加速度与力、质量的关系
核心素养
科学探究
能从生活中的现象提出可探究的物理问题；能在他人帮助下制订科学探究方案，有控制变量的意识，会使用实验器材获取数据；能根据数据形成结论，会分析导致实验误差的原因；能参考教材撰写有一定要求的实验报告，在报告中能对实验操作提出问题并进行讨论，能用学过的物理术语等交流科学探究过程和结果。
注意提升实验设计能力与科学推理能力。
1.实验目的
(1)探究加速度与力、质量的关系。
(2)学习用控制变量法探索物理规律。
2.实验器材
带定滑轮的木板、薄垫块、小车、细绳、重物(小钩码或沙桶等)、打点计时器、纸带、交流电源、天平、砝码、刻度尺。
3.实验原理与设计
采用控制变量法：在探究加速度与力、质量三者关系时，先让其中一个量保持不变来探究其他两个量之间的关系。如图所示，将小车置于水平木板上，通过滑轮与重物相连，小车在重物的牵引下运动。实验中，通过打点计时器打出的纸带测出小车的加速度a，重物通过细绳给小车施加外力F。
(1)加速度与力的关系：保持小车质量m不变，通过增减重物的方式改变作用于小车的拉力F。测得不同拉力下小车运动的加速度a，可得a与F的关系。
(2)加速度与质量的关系：保持小车所受的拉力F不变，通过在小车上增减砝码的方式改变小车的质量m。测得不同质量的小车在拉力下运动的加速度a，可得a与m的关系。
4.实验步骤
(1)安装：将小车置于带有定滑轮的木板上，将纸带穿过打点计时器后挂在小车尾部。
(2)平衡摩擦力：用薄垫块将木板一端垫高，调整其倾斜程度，直至小车运动时打点计时器在纸带上打出的点分布均匀为止。
(3)在细绳一端挂上重物，另一端通过定滑轮系在小车前端。注意重物质量应远小于小车质量。
(4)计算加速度：将小车靠近打点计时器后开启打点计时器，注意操作先后顺序，稍后再将小车由静止释放。打点计时器在纸带上打出一系列点，据此计算出小车的加速度。
(5)加速度与力的关系：保持小车质量不变，增加重物的质量(重物总质量仍远小于小车质量)，重复实验，将小车所受的不同拉力与相应计算出的加速度记录下来。
(6)加速度与质量的关系：保持重物不变，增加或减少小车上的砝码以改变小车的质量，重复实验，将小车的质量与相应的加速度记录下来。
5.数据分析
(1)小车质量m一定时，将所受拉力F与相应加速度a的实验数据填入表中
实验序号
1
2
3
4
5
……
拉力F/N
加速度a/(m·s－2)
以a为纵坐标、F为横坐标，根据数据作a－F图像，通过拟合测量点，作出图像找出规律，分析a与F的关系。
(2)拉力F一定时，将小车质量m与相应加速度a的实验数据填入表中。
实验序号
1
2
3
4
5
……
质量m/kg
/kg－1
加速度a/(m·s－2)
分别以a为纵坐标、m和为横坐标，根据数据作a－m图像和a－图像，分析a与m的关系。
6.实验结论
(1)保持物体质量不变时，物体的加速度a与所受力F成正比。
(2)保持力F不变时，物体的加速度a与质量m成反比。
7.误差分析
(1)系统误差：本实验用重物的总重力mg代替小车受到的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于重物的总重力。重物的总质量越接近于小车的质量，误差越大；反之，重物的总质量越小于小车的质量，由此引起的误差就越小。因此，满足重物的总质量远小于小车的质量就是为了减小因实验原理不完善而引起的误差。
(2)偶然误差：阻力补偿不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差。
8.注意事项
(1)阻力补偿时不要挂重物，整个实验阻力补偿后，不管以后是改变重物的质量还是改变小车及砝码的质量，都不需要重新阻力补偿。
(2)实验中必须满足小车和砝码的总质量远大于重物的总质量。
此时可认为重物的重力近似等于绳的拉力
(3)改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，待打点稳定后，再放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车，以免摔坏器材或砸伤身体。
(4)作图像时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧。
要点一 实验原理和实验方法
[例1] 在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，渗透了研究问题的多种科学方法：
(1)实验环境的等效法：_____________________________________________；
(2)实验条件设计的科学方法：_______________________________________；
(3)实验原理的简化：________________________________________________，
即当小车质量M车?m沙时，细绳对小车的拉力大小近似等于沙及桶的总重力
m沙g；
(4)实验数据处理的科学方法：_________________________________________；
(5)由a－M车图像转化为a－图像，所用的科学方法：
____________________________________________________________________。
(以上各题均选填“理想实验法”“图像法”“平衡摩擦力法”“化曲为直法”“控制变量法”或“近似法”)
解析 (1)由于小车运动受到摩擦阻力，所以要进行平衡摩擦力，以减小实验误差，称为平衡摩擦力法；
(2)在探究加速度、力与质量三者关系时，先保持其中一个量不变，来探究其他两个量之间的关系，称为控制变量法；
(3)当小车质量M车?m沙时，细绳对小车的拉力大小近似等于沙及桶的总重力m沙g，称为近似法；
(4)通过图像研究实验的结果，称为图像法；
(5)在作图时，由a－M车图像转化为a－图像，使图线由曲线转化为直线，称为化曲为直法。
答案 (1)平衡摩擦力法 (2)控制变量法 (3)近似法
(4)图像法 (5)化曲为直法
要点二 数据处理和误差分析
[例2] 某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m的关系的实验，如图所示，图甲为实验装置简图(交流电的频率为50 Hz)。
(1)图乙为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为________m/s2(保留2位有效数字)。
(2)保持沙和沙桶质量不变，改变小车质量m，分别得到小车加速度a与质量m及对应的数据如下表：
物理量实验次数
1
2
3
4
5
6
7
8
小车加速度a/(m·s－2)
1.90
1.72
1.49
1.25
1.00
0.75
0.50
0.30
小车质量m/kg
0.25
0.29
0.33
0.40
0.50
0.71
1.00
1.67
/kg－1
4.00
3.45
3.03
2.50
2.00
1.41
1.00
0.60
请画出a－图线，并依据图线求出小车加速度a与质量倒数之间的关系式是____________。
(3)保持小车质量不变，改变沙和沙桶质量，该同学根据实验数据作出了加速度a随合力F变化的图线，如图所示。该图线不通过原点，请你分析其主要原因是______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
思路点拨 解答本题时可按以下思路进行分析：
解析 (1)用逐差法计算加速度。由纸带上的数据可知：s1＝6.19 cm，s2＝6.70 cm，s3＝7.21 cm，s4＝7.72 cm。电火花计时器的打点周期为T＝0.02 s，故加速度a＝＝3.2 m/s2。
(2)根据题目提供的小车加速度a与质量m对应的倒数的有关数据，可在坐标系中描出8个对应点，用一条直线“连接”各点，使尽量多的点落在直线上，不在直线上的点大致均匀分布在直线的两侧，得到的a－图线如图所示，由图可得a＝。
(3)由图可分析，当加速度a为零时，拉力F并不为零，说明实验前没有平衡摩擦力或者未完全平衡摩擦力。
答案 见解析
方法凝炼 实验数据的处理方法——图像法、“化曲为直”法
(1)研究加速度a和力F的关系
以加速度a为纵坐标，力F为横坐标，根据测量数据描点，然后作出图像，如图所示，若图像是一条通过原点的直线，就能说明a与F成正比。
(2)研究加速度a与质量m的关系
如图甲所示，因为a－m图像是曲线，检查a－m图像是不是双曲线，就能判断它们之间是不是反比例关系，但检查这条曲线是不是双曲线，相当困难。若a和m成反比，则a与必成正比。我们采取“化曲为直”的方法，以a为纵坐标，为横坐标，作出a－图像，若a－图像是一条直线，如图乙所示，说明a与成正比，即a与m成反比。
要点三 创新方案设计
[例3] 两个相同的小车并排放在光滑水平桌面上，小车前端系上细线，线的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘里分别放有不同质量的砝码(图甲)。小车所受的水平拉力F的大小可以认为等于砝码(包括砝码盘)所受的重力大小。小车后端也系有细线，用一只夹子夹住两根细线(图乙)，控制两辆小车同时开始运动和结束运动。
由于两个小车初速度都是零，运动时间又相同，因为s＝，即s∝a，所以只要测出两小车位移s之比就等于测出它们的加速度a之比。
实验结果是：当两小车质量相同时，______________；当拉力F相等时，______________。实验中用砝码(包括砝码盘)所受的重力G＝mg的大小作为小车所受拉力F的大小，这样做会引起实验误差，为了减小这个误差，G与小车所受重力Mg之间需要满足的关系是：____________。
解析 实验过程中，当两小车质量相同时，砝码(包括砝码盘)重力越大，相同时间内位移越大，则加速度越大，进行实验时会发现，加速度与所受拉力成正比；若砝码重力不变，即拉力不变时，质量越大的小车，相同时间内位移越小，即加速度越小，进行测量分析知，加速度与质量成反比。如果砝码(包括砝码盘)的重力G远小于小车的重力Mg时，G近似等于拉力F。
答案 加速度与拉力成正比 加速度与质量成反比
G?Mg
总结提升 两种实验研究方法
(1)控制变量法：当研究多个物理量间的变化规律时，为了简便，可设计保持其他物理量不变，只研究剩余两个变化物理量的关系，这种方法叫作控制变量法.两个相同的小车放在水平木板上，前端各系一条细绳，绳的另一端跨过定滑轮与砝码相连，改变砝码的数目进行多次实验，就可以验证质量一定的条件下，加速度与力的关系。
(2)对比实验法：对比实验法在物理实验中经常用到。两小车后端各系一条细绳，一起被一个夹子夹着而使小车静止(如图所示)。打开夹子，两小车同时开始运动，关上夹子，两小车同时停下来。用刻度尺测出两小车通过的位移，位移之比就等于它们的加速度之比。
[例4] 为了探究加速度与力的关系，使用如图所示的气垫导轨装置进行实验，其中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑块通过G1、G2光电门时，光束被遮挡的时间Δt1、Δt2都可以被测量并记录。滑块连同上面固定的挡光片的总质量为M，挡光片宽度为D，光电门间距离为s，牵引钩码的质量为m。回答下列问题。
(1)实验开始前应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气垫导轨水平，在不增加其他仪器的情况下，如何判定调节是否到位？
答：________________________________________________________________。
(2)若取M＝0.4 kg，改变m的值，进行多次实验，以下m的取值不合适的一个是________。
A.m1＝5 g B.m2＝15 g
C.m3＝40 g D.m4＝400 g
(3)在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，其中求得的加速度的表达式为_______________________________________________________________
(用Δt1、Δt2、D、s表示)。
解析 (1)取下牵引钩码，滑块放在任意位置都不动；或取下牵引钩码，轻推滑块，数字计时器记录的两个光电门的光束被遮挡的时间相等。
(2)在探究加速度与力关系的实验中，当钩码的质量与滑块连同上面固定的挡光片的总质量的关系是m?M时，才能近似认为钩码受到的重力等于滑块受到的拉力，故选项D不合适。
(3)当滑块通过G1、G2光电门时，光束被遮挡的时间为Δt1、Δt2，对应的速度分别为v1＝、v2＝，根据2as＝v－v求出加速度a＝。
答案 见解析
1.(多选)如图是某些同学根据实验数据画出的图像，下列说法中正确的是( )
A.形成图甲的原因是补偿阻力时长木板倾角过大
B.形成图乙的原因是补偿阻力时长木板倾角过小
C.形成图丙的原因是补偿阻力时长木板倾角过大
D.形成图丁的原因是补偿阻力时长木板倾角过小
解析 由图甲可知，当F＝0时，a≠0，表示没有拉力作用时，小车已经有加速度，原因可能是补偿阻力时长木板倾角过大，故选项A正确；图乙中图线在a轴上有截距，这是补偿阻力时长木板的倾角过大造成的，故选项B错误；由图丙可知，当F≠0时，a＝0，原因可能是补偿阻力时长木板的倾角过小，故选项C错误；图像在轴上有截距，这是补偿阻力时，长木板的倾角过小造成的，故选项D正确。
答案 AD
2.为了“探究加速度与力、质量的关系”，现提供如图所示的实验装置：
(1)以下实验操作正确的是( )
A.将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码的牵引下恰好做匀速直线运动
B.调节滑轮的高度，使细线与木板平行
C.先接通电源，后释放小车
D.实验中小车的加速度越大越好
(2)在实验中得到一条如图所示的纸带，已知相邻计数点间的时间间隔为T＝
0.1 s，且间距s1、s2、s3、s4、s5、s6已量出分别为3.09 cm、3.43 cm、3.77 cm、4.10 cm、4.44 cm、4.77 cm，则小车的加速度a＝________m/s2。(结果保留2位有效数字)
(3)有一组同学保持小车及车中的砝码质量一定，探究加速度a与所受外力F的关系，他们在轨道水平及倾斜两种情况下分别做了实验，得到了两条a－F图线，如图所示。图线________(填“①”或“②”)是在轨道倾斜情况下得到的。
解析 (1)将不带滑轮的木板一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速直线运动，以使小车的重力沿斜面的分力和阻力抵消，那么小车的合力就是细线的拉力，故选项A错误；细线的拉力为小车的合力，所以应调节定滑轮的高度使细线与木板平行，故选项B正确；实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放，先接通电源，后释放小车，故选项C正确；实验时，为了减小实验的误差，小车的加速度应适当大一些，但不是越大越好，故选项D错误。
(2)根据逐差法得a＝＝0.34 m/s2。
(3)由图线①可知，当F＝0时，a≠0，也就是说当细线上没有拉力时小车就有加速度，所以图线①是在轨道倾斜情况下得到的。
答案 (1)BC (2)0.34 (3)①
1.(多选)如图所示的“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，下列说法正确的是( )
A.应尽量保证小车的总质量远小于钩码的总质量
B.应将木板右端适当垫高以补偿阻力
C.应保证牵引小车的细线与木板平行
D.应采用控制变量法分别研究加速度与质量及加速度与力的关系
解析 “探究加速度与力、质量的关系”实验原理为，近似认为钩码的总重力为小车所受合力，所以需要补偿阻力，需要牵引小车的细线与木板平行，B、C正确；实验中运用控制变量法研究各量间的关系，D正确；应使钩码的总质量远小于小车的总质量，A错误。
答案 BCD
2.如图所示是某同学“探究加速度与力、质量的关系”时，已接通电源正要释放纸带时的情况，请你指出该同学的五个差错：
(1)电源____________________________________；
(2)电磁打点计时器位置______________________；
(3)滑轮位置________________________________；
(4)小车位置________________________________；
(5)长木板__________________________________。
解析 探究加速度与力、质量的关系时，电磁打点计时器应使用低压(6 V)交流电源，且要固定在长木板无滑轮的一端，即应靠右端；释放小车时应靠近打点计时器；连接小车的细线应保持水平，故应调节滑轮位置使拉线水平；实验时应补偿阻力，使小车所受重力沿斜面方向的分力与小车所受阻力平衡，故应垫高长木板右端补偿阻力。
答案 (1)应用6 V交流电源 (2)应靠右端 (3)应使拉线水平 (4)应靠近打点计时器 (5)应垫高右端补偿阻力
3.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，某小组设计双车位移比较法来探究加速度与力的关系。实验装置如图所示。将轨道分上下双层排列，两小车后的刹车线穿过尾端固定板，由安装在后面的刹车系统同时进行控制(未画出刹车系统)。通过改变砝码盘中砝码的质量来改变拉力大小。通过比较两小车的位移来比较两小车的加速度大小，是因为位移与加速度的关系式为______________。已知两车质量均为200 g，实验数据如表所示：
实验次数
小车
拉力F/N
位移s/m
拉力之比F甲/F乙
位移之比s甲/s乙
1
甲
0.1
22.3
0.50
0.51
乙
0.2
43.5
2
甲
0.2
29.0
0.67
0.67
乙
0.3
43.0
3
甲
0.3
41.0
0.75
0.74
乙
0.4
55.4
分析表中数据可得到结论：_____________________________________________。
该装置中刹车系统的作用是____________________________________________。
解析 由匀变速直线运动的位移公式s＝at2知时间相同时，两小车的位移之比等于两小车的加速度之比，即 ＝。
分析表中数据，在实验误差范围内，当小车质量保持不变时，由于s∝F，说明a∝F。
该装置中刹车系统的作用是控制两车同时运动和同时停止。
答案 s＝at2 在实验误差范围内，当小车质量不变时，加速度和外力成正比 控制两车同时运动和同时停止
4.“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图甲所示。
(1)在补偿小车与长木板之间阻力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示。计时器打点的时间间隔为0.02 s，从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，测量并标出相邻计数点之间的距离。该小车的加速度a＝______m/s2。
(2)补偿阻力后，将5个相同的砝码都放在小车上。挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度。小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表：
砝码盘中砝码总重力F/N
0.196
0.392
0.588
0.784
0.980
加速度a/(m·s－2)
0.69
1.18
1.66
2.18
2.70
请根据实验数据在图丙所示坐标系中作出a－F的关系图像。
丙
(3)根据提供的实验数据作出的a－F图线不通过原点，主要原因是____________________________________________________________________。
解析 (1)由题意可知计数点间的时间间隔
T＝5T0＝0.1 s。
由题图乙可知Δs＝(3.84－3.52) cm＝3.2×10－3 m，由Δs＝2aT2，
可得a＝0.16 m/s2。
(2)a－F图像如图所示。
(3)补偿小车与长木板之间的阻力后，a－F图像仍不通过原点，是由于在计算F时忘记加入砝码盘的重力，使作出图像向左平移。
答案 (1)0.16 (2)见解析图 (3)计算F时忘记加入砝码盘的重力
课件30张PPT。第2节 科学探究：加速度与力、质量的关系1.实验目的
(1)探究加速度与力、质量的关系。
(2)学习用__________法探索物理规律。
2.实验器材
带定滑轮的木板、薄垫块、______、细绳、重物(小钩码或沙桶等)、____________、纸带、__________、天平、砝码、刻度尺。控制变量小车打点计时器交流电源3.实验原理与设计采用控制变量法：在探究加速度与力、质量三者关系时，先让其中一个量保持不变来探究其他两个量之间的关系。如图所示，将小车置于水平木板上，通过滑轮与重物相连，小车在重物的牵引下运动。实验中，通过打点计时器打出的纸带测出小车的加速度a，重物通过细绳给小车施加外力F。(1)加速度与力的关系：保持小车质量m不变，通过增减重物的方式改变作用于小车的拉力F。测得不同拉力下小车运动的加速度a，可得a与F的关系。
(2)加速度与质量的关系：保持小车所受的拉力F不变，通过在小车上增减砝码的方式改变小车的质量m。测得不同质量的小车在拉力下运动的加速度a，可得a与m的关系。4.实验步骤(1)安装：将小车置于带有定滑轮的木板上，将纸带穿过打点计时器后挂在小车______。
(2)平衡摩擦力：用薄垫块将木板一端______，调整其倾斜程度，直至小车运动时打点计时器在纸带上打出的点分布______为止。
(3)在细绳一端挂上重物，另一端通过定滑轮系在小车前端。注意重物质量应________小车质量。
(4)计算加速度：将小车______打点计时器后开启打点计时器，注意操作先后顺序，稍后再将小车由______释放。打点计时器在纸带上打出一系列点，据此计算出小车的________。尾部垫高均匀远小于靠近静止加速度(5)加速度与力的关系：保持小车质量不变，增加重物的质量(重物总质量仍远小于小车质量)，重复实验，将小车所受的不同拉力与相应计算出的加速度记录下来。
(6)加速度与质量的关系：保持重物不变，增加或减少小车上的砝码以改变小车的质量，重复实验，将小车的质量与相应的加速度记录下来。5.数据分析(1)小车质量m一定时，将所受拉力F与相应加速度a的实验数据填入表中以a为纵坐标、F为横坐标，根据数据作a－F图像，通过拟合测量点，作出图像找出规律，分析a与F的关系。(2)拉力F一定时，将小车质量m与相应加速度a的实验数据填入表中。6.实验结论
(1)保持物体质量不变时，物体的加速度a与所受力F成正比。
(2)保持力F不变时，物体的加速度a与质量m成反比。
7.误差分析
(1)系统误差：本实验用重物的总重力mg代替小车受到的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于重物的总重力。重物的总质量越接近于小车的质量，误差越大；反之，重物的总质量越小于小车的质量，由此引起的误差就越小。因此，满足重物的总质量远小于小车的质量就是为了减小因实验原理不完善而引起的误差。
(2)偶然误差：阻力补偿不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差。8.注意事项(1)阻力补偿时不要挂重物，整个实验阻力补偿后，不管以后是改变重物的质量还是改变小车及砝码的质量，都不需要重新阻力补偿。
(2)实验中必须满足小车和砝码的总质量 重物的总质量。
(3)改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，待打点稳定后，再放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车，以免摔坏器材或砸伤身体。
(4)作图像时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧。此时可认为重物的重力近似等于绳的拉力远大于要点一 实验原理和实验方法
[例1] 在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，渗透了研究问题的多种科学方法：
(1)实验环境的等效法：_____________________________________________；
(2)实验条件设计的科学方法：_______________________________________；
(3)实验原理的简化：_______________________________________________，
即当小车质量M车?m沙时，细绳对小车的拉力大小近似等于沙及桶的总重
力m沙g；解析 (1)由于小车运动受到摩擦阻力，所以要进行平衡摩擦力，以减小实验误差，称为平衡摩擦力法；
(2)在探究加速度、力与质量三者关系时，先保持其中一个量不变，来探究其他两个量之间的关系，称为控制变量法；答案 (1)平衡摩擦力法 (2)控制变量法 (3)近似法
(4)图像法 (5)化曲为直法(3)当小车质量M车?m沙时，细绳对小车的拉力大小近似等于沙及桶的总重力m沙g，称为近似法；
(4)通过图像研究实验的结果，称为图像法；要点二 数据处理和误差分析
[例2] 某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m的关系的实验，如图所示，图甲为实验装置简图(交流电的频率为50 Hz)。(1)图乙为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为________m/s2(保留2位有效数字)。思路点拨 解答本题时可按以下思路进行分析：(3)由图可分析，当加速度a为零时，拉力F并不为零，说明实验前没有平衡摩擦力或者未完全平衡摩擦力。
答案 见解析方法凝炼 实验数据的处理方法——图像法、“化曲为直”法
(1)研究加速度a和力F的关系
以加速度a为纵坐标，力F为横坐标，根据测量数据描点，然后作出图像，如图所示，若图像是一条通过原点的直线，就能说明a与F成正比。要点三 创新方案设计
[例3] 两个相同的小车并排放在光滑水平桌面上，小车前端系上细线，线的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘里分别放有不同质量的砝码(图甲)。小车所受的水平拉力F的大小可以认为等于砝码(包括砝码盘)所受的重力大小。小车后端也系有细线，用一只夹子夹住两根细线(图乙)，控制两辆小车同时开始运动和结束运动。解析 实验过程中，当两小车质量相同时，砝码(包括砝码盘)重力越大，相同时间内位移越大，则加速度越大，进行实验时会发现，加速度与所受拉力成正比；若砝码重力不变，即拉力不变时，质量越大的小车，相同时间内位移越小，即加速度越小，进行测量分析知，加速度与质量成反比。如果砝码(包括砝码盘)的重力G远小于小车的重力Mg时，G近似等于拉力F。
答案 加速度与拉力成正比 加速度与质量成反比
G?Mg总结提升 两种实验研究方法
(1)控制变量法：当研究多个物理量间的变化规律时，为了简便，可设计保持其他物理量不变，只研究剩余两个变化物理量的关系，这种方法叫作控制变量法.两个相同的小车放在水平木板上，前端各系一条细绳，绳的另一端跨过定滑轮与砝码相连，改变砝码的数目进行多次实验，就可以验证质量一定的条件下，加速度与力的关系。
(2)对比实验法：对比实验法在物理实验中经常用到。两小车后端各系一条细绳，一起被一个夹子夹着而使小车静止(如图所示)。打开夹子，两小车同时开始运动，关上夹子，两小车同时停下来。用刻度尺测出两小车通过的位移，位移之比就等于它们的加速度之比。[例4] 为了探究加速度与力的关系，使用如图所示的气垫导轨装置进行实验，其中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑块通过G1、G2光电门时，光束被遮挡的时间Δt1、Δt2都可以被测量并记录。滑块连同上面固定的挡光片的总质量为M，挡光片宽度为D，光电门间距离为s，牵引钩码的质量为m。回答下列问题。(1)实验开始前应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气垫导轨水平，在不增加其他仪器的情况下，如何判定调节是否到位？
答：________________________________________________________________。
(2)若取M＝0.4 kg，改变m的值，进行多次实验，以下m的取值不合适的一个是________。
A.m1＝5 g B.m2＝15 g
C.m3＝40 g D.m4＝400 g
(3)在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，其中求得的加速度的表达式为：_______________________________________________________________
(用Δt1、Δt2、D、s表示)。答案 见解析解析 (1)取下牵引钩码，滑块放在任意位置都不动；或取下牵引钩码，轻推滑块，数字计时器记录的两个光电门的光束被遮挡的时间相等。
(2)在探究加速度与力关系的实验中，当钩码的质量与滑块连同上面固定的挡光片的总质量的关系是m?M时，才能近似认为钩码受到的重力等于滑块受到的拉力，故选项D不合适。
