师：同学们，大家好。今天我们来学习粤教版物理必修一第四章第二节——探究加速度与力、质量之间的关系。上节课我们学习了牛顿第一定律，知道力是改变物体运动状态的原因，也就是力是使物体产生加速度的原因。那么除了力，加速度还跟什么因素有关呢？
我们来看第一个情景：用0.5牛的力去拉质量大的木块，木块不动；第二个情景：用同样大小0.5牛的力去拉质量小的木块，木块拉动了。可见，除了力，质量的大小也会影响物体的加速度。那么加速度与力、质量之间有怎样的关系呢？下面我们通过实验进行探究。
首先我们进行实验方案的设计，需要思考以下几个问题：第一，采用什么方法研究？第二，需要测量哪些物理量？第三，如何测量这些物理量？
我们来看第一个问题，要研究物体的加速度与力和质量这两个因素之间的关系，应该采用什么方法去研究呢？
生：控制变量法。
师：没错，就是控制变量法。接下来我们从两个方面进行研究：第一，保持物体质量m一定，研究加速度a与合外力F的关系；第二，保持合外力F一定，研究加速度a与物体质量m的关系。
确定研究方法之后，我们需要测量哪些物理量呢？
生：物体的加速度a、质量m、受到的合外力F。
师：对，有这三个量。那如何测量这三个物理量呢？我们采用滑块作为研究对象。首先，为了使滑块产生恒定的加速度，用手拉还是用装着橡皮泥的小桶拉？
生：用装着橡皮泥的小桶拉。
师：非常好，因为人手难以保证拉力恒定。获取了恒定的加速度之后，如何测量呢？上一节实验课，我们利用打点计时器来测量匀变速直线运动的加速度，从打出来的纸带中选取计数点，根据Δs = at2得出物体运动的三个加速度：A? =（S? - S?）÷（3t2）；A? =（S? - S?）÷（3t2）；A? =（S? - S?）÷（3t2），再求出a的平均值，a平均 = （A? + A? + A?）÷ 3。
除此之外，我们还可以用气垫导轨的装置来测量物体的加速度。气垫导轨实验装置主要由导轨、滑块、气泵、光电门、光电计时器等组成。它是这样测量加速度的：利用光电计时器记录遮光条通过光电门的挡光时间t，测出遮光条的宽度d，由v平均 = d÷t计算出遮光条通过光电门的平均速度。由于时间极短，可以用遮光条通过光电门的平均速度来代替该点的瞬时速度。再根据速度位移公式v?2 - v?2 = 2aS，如果测量出两个光电门之间的距离S，就能求出滑块的加速度了。
第二个问题，如何测量合外力F？如图一，小车放在水平长木板上，我们对小车进行受力分析，它受到重力、支持力、细绳拉力、摩擦力。小车所受的合外力是细绳拉力减去摩擦力，由于摩擦力的大小不容易测量，如果能有办法抵消它产生的效果就好了。大家能想到什么方法吗？
生：用木块把长木板垫高合适的角度，使重力沿斜面方向的分力刚好等于滑动摩擦力。
师：非常棒，这一步操作叫做平衡摩擦力。平衡摩擦力之后，小车所受的合外力就是细绳的拉力F。在图2中，滑块放在水平气垫导轨上，导轨喷出的气流在滑块和导轨之间形成气垫，使滑块在运动中受到的摩擦力可以忽略，对滑块进行受力分析，它受到重力、支持力、细绳拉力，滑块m所受的合外力就是细绳的拉力F。
我们对比图一和图2两个装置，同学们觉得哪个装置更加简便呢？
生：图2更加简便，不需要平衡摩擦力。
师：没错，这节课我们就选用图2气垫导轨和光电门的装置来进行实验探究。那细绳的拉力F如何测量呢？它和小桶及橡皮泥的重力大小mg相等吗？我们对小桶和橡皮泥进行受力分析，它受到重力、拉力，由于它具有向下的加速度，故拉力F的大小不等于重力的大小mg，但是在满足小桶总质量m远小于滑块总质量M时，F与mg近似相等，以后我们会给出证明。因此我们用小桶的总重力大小mg替代滑块的拉力大小F。
第三个问题，如何测量滑块的质量M？
生：可以利用天平来测量滑块的质量。
师：对，通过实验的设计，我们选用的实验器材有气垫导轨、光电计时器、滑块、砝码、电子天平、小桶及橡皮泥。下面我们开始实验，我们先检查气垫导轨是否水平。打开气源，滑块能静止在导轨上，调节完毕。接下来分两组实验。