师：同学们，来猜一猜谁会赢得这场比赛呢？是不是有的同学猜摩托车，有的同学猜川崎呀？咱们拭目以待。
好，猜对了。我们可以看到在这个短距离赛当中，摩托车和F1赛车冲在了最前面。同学们想一想，它们靠什么赢了这场比赛呢？好，刚才那位同学说靠发动机，那发动机让车比别的车怎么样呢？嗯，加速度大，还有同学说质量小。好，我们总结一下刚才提到的因素，赢得这场比赛与加速度有关，加速度越大启动得越快。刚才有同学提到了质量，加速度与质量有关；还提到发动机，那就想到车受到的力，所以加速度与力也有关。通过生活经验以及前面牛顿第一定律的学习，大家能感觉到，如果力越大，加速度会越大；如果质量越大，加速度会越小。有了这样的想法，这节课咱们就一起来探究一下加速度与力、质量之间到底有怎样的定量关系。
我把视频中的赛车模型拿到了大家的桌面上，这辆红色的小车就是我们今天的研究对象。同学们来设计一个方案，看看怎样测量出它的加速度、力和质量，从而找出它们之间的定量关系。咱们准备的实验器材有限，但大家脑海中的器材是无限的。同学们，发挥你们的想象力，想一想可以设计什么样的方案来测量这几个物理量，进而找出它们之间的关系。在设计方案的过程中，同学们把装置图画出来，待会儿每组找一个代表简述一下你们组的方案。好，现在开始，给大家3分钟时间，可以讨论一下。
大家看看前面学过的加速度测量方法，都有哪些好思路呢？这套装置可以用，但不要局限于此。还有没有别的想法？嗯，想法很好，画出来，试着画出来。有想法吗？试着画出来，待会跟大家分享。
好，来，我把你们组的图片拍一下。
好，时间到。咱们先请这个组的同学来说一下他们的设计方案图，我已经传到电脑上了。来，出个代表。
生：我们组想探究的是a与m的关系。想探究a与m的关系，还有力这个影响因素，我们想研究加速度与这两个因素之间的关系，采用控制变量法。
师：好，您继续。
生：我们设置两个相同的小车，因为画不出立体图，就只画了一个来代替。两辆相同的小车放在同样的水平桌面上，木板前面有一个定滑轮，两个小车前面各伸出一条细线，在底下挂上不同质量的钩码，然后让它们在相同的地方同时开始运动，用秒表测试它们运动同样距离所需要的时间，就可以比较出它们加速度的大小。
师：比较加速度大小，非常棒。你看，我这儿有这套装置，请坐。相同的导轨，相同的小车，对面还有一个控制开关，我可以控制两个小车同时释放，同时停止。大家注意观察哪个小车的加速度大，上面的小车加速度大，你利用什么原理知道的呢？嗯，相同时间内它们所走过的位移用这个公式。在这套方案当中，我们可以不知道加速度大小的具体值，加速度与小车的位移成正比，通过位移的比就可以比较出加速度的比，想法很好。还有别的办法吗？别的方案，这个组来呈现。
生：在相同的位移内，比较它们走过相同位移时间少的，加速度高。
师：嗯，时间少加速度大，可以比较加速度大小。那要想定量地知道加速度大小是多少，有办法吗？需要具体测量，回忆一下第二章当中我们学过的加速度测量方法。
生：用秒表计算时间，知道位移，还是可以用这个公式计算。
师：嗯，还有吗？嗯，打点计时器，我们可以处理纸带，对吧？
生：嗯，求出加速度来。
师：还有。好，请坐。其他组有补充吗？来，那个组。
生：我们组的方案，只不过我们把里面的砝码放成一样的，然后在小车上一个放三个砝码，一个放两个砝码，让它们的质量不一样，然后再从同一起点出发进行实验。这样它们的动力相同，但是质量不一样，可以研究加速度与力的关系。
师：嗯，好，请坐。刚才大家想了这么多方法。我们看，如果用这套装置的话，就可以用位移的测量来替代加速度的测量，这种方法是不是似曾相识啊？在伽利略研究自由落体运动规律的时候，他就用位移和时间的测量替代了当时难以测量的瞬时速度与时间的测量。同样，我们可以用间接测量的方法，用打点计时器处理纸带得到加速度。在大家桌上摆了一个光电门，这个装置大家在第二章当中也接触过，光电门测加速度的原理是可以测出遮光片过两个光电门的时间，这样就能计算出过两个光电门时的瞬时速度，利用公式计算出加速度。我们还处理过一种照片，在研究自由落体运动的时候，同学们想起来了吗？频闪照片的计算方法和打点计时器处理纸带是同一个原理。好，我们有了这么多测量加速度的方法。再看其他两个物理量，质量的测量比较好说，用天平，老师已经提前用天平称出小车质量是209克。那小车的合外力我们如何测量呢？今天和大家讲的想法一样，用细线挂一个小桶。我们选用光电门这个测量加速度的方法，它通过数据线和电脑相连，电脑可以直接把计算出来的加速度显示出来。有了这个装置，大家想小车在运动过程中的合外力怎么确定呢？
要想确定一个物体受到的合外力，我们应该先对它进行受力分析。好，我们一起来对小车进行受力分析。大家跟我一起说，小车应该受到向下的重力、向上的支持力、细线向前的拉力，还有没有摩擦力？嗯，有滑动摩擦力。我们要找出小车的合外力，就得找出细线的拉力和摩擦力。那细线的拉力怎么找呢？同学们说底下挂的钩码的重力。我们再对钩码进行受力分析，钩码受到向下的重力，向上的绳子的拉力，这两个力相等吗？同学们意见不一致，这是小桶和砝码总的重力和绳的拉力。如果钩码做的是匀速下降，这两个力相等，而小桶在实验过程中做的是什么运动？加速运动，所以这两个力的大小关系应该是重力更大一些。匀速的时候两个力相等，所以在做实验的时候加速度越小，这两个力就越接近。因此在做实验的过程当中，我们选择让小桶和里面砝码的总质量(m)远远小于小车的质量(M)，这个时候加速度比较小，我们认为绳的拉力等于小桶的重力。有了绳的拉力，同学们继续思考摩擦力怎么测量呢？