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这样学高中物理更有益——力学部分
Learning High School Physics This Way is More Beneficial—Mechanics Section

3—3 牛顿第二定律

科学探究与思考

在如图所示的探究加速度
与力、质量的关系的实验中，保证小
车的质量远远大于砝码盘和砝码的质
量，原因是什么？

设车质量为 M，砝码盘和砝码的总质量为 m。本实验满足牛顿
第二定律的表达式为 mg= （M+m） a，则物体的加速度 a=mg/ （M+m）。
有上式可以看出，当 M>>m 时，可将物体的重力近似看成细绳对小
车的拉力，即 a = mg/M，简化了实验操作和测量，且在实验的误差范
围内，满足高中物理实验要求。当保持小车的质量 M 不变，增加砝码
盘和砝码质量 m 时，M 就不再远大于 m，就超出了实验范围，则本实
验就不再成立。那么当 M 就不再远大于 m 时，数据处理时会出现什
么情况呢？
当保持小车的质量 M 不变，增加砝码盘和砝码质量 m 时，M
就不再远大于 m，就超出了实验范围，加速度的测量值小于真实值
越来越明显，从而出现图②的情境。那么图①③又是什么情况呢？
从图①可以可看出，当加速度为零时，合力一定为零，但拉力 F 由
一定数值，说明有一外力与拉力平衡了，本实验外力产生在哪里呢？
阻力只有摩擦力，一定是平衡摩擦力不足，有摩擦力存在。同理，
图③拉力为零时，小车自己产生了加速度，说明有动力存在，根据
①中分析，一定是平衡摩擦力过度，出现了重力的下滑分量。

2013 年 6 月 20 日我
国宇航员王亚平在天宫一号完
成一堂太空授课，弹簧秤、天平都
不能使用，我们如何测量物体
的质量呢？

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