Question

在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”活动中，某小组设计了如图甲所示的实验装置．图中
上下两层水平轨道表面光滑，两小车前端系上细线，细线跨过滑轮并挂上砝码盘，两小车尾部细线连到控制装置上，实验时通过控制装置使两小车同时开始运动，然后同时停止．
（1）在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使    ；在实验时，为减小系统误差，应使砝码盘和砝码的总质量    小车的质量（选填“远大于”、“远小于”、“等于”），这样小车受到的拉力在数值上等于    ．
（2）其实轨道是有摩擦的，请你想出两种解决办法：①   
②    ．
（3）本实验通过比较两小车的位移来比较小车加速度的大小，能这样比较，是因为    ．
（4）实验中获得数据如下表所示：
小车Ⅰ、Ⅱ的质量m均为200g．

实验次数	小车	拉力F/N	位移s/cm
1	Ⅰ	0.1
	Ⅱ	0.2	46.51
2	Ⅰ	0.2	29.04
	Ⅱ	0.3	43.63
3	Ⅰ	0.3	41.16
	Ⅱ	0.4	44.80
4	Ⅰ	0.4	36.43
	Ⅱ	0.5	45.56

在第1次实验中小车Ⅰ从图乙中的A点运动到B点，请将测量结果填到表中空格处．通过分析，可知表中第    次实验数据存在明显错误，应舍弃．
（5）若想验证加速度与小车质量关系，请你利用本装置设计一实验过程：

Answer 1

【答案】分析：轨道光滑，为了使绳子的拉力大小等于小车所受的合外力，实验操作中要使小车与滑轮之间的细线与轨道平行；为了使砝码盘和砝码的重力等于小车所受的合外力，实验应该满足砝码盘和砝码的总质量远小于小车的质量；两小车均做初速度为零的匀加速直线运动，根据公式可正确进行推导；
根据位移应该与加速度成正比，由此可判断那组数据存在明显错误．
解答：解：（1）在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使细线与轨道平行（或水平），如果细线不保持水平，那么小车的合力就不等于绳子的拉力，小车的合力就不能正确测量．
设小车的质量为M，砝码盘和砝码的质量为m，根据牛顿第二定律得：
对m：mg-F_拉=ma
对M：F_拉=Ma
解得：F_拉=
当m＜＜M时，即当砝码盘和砝码的总重力要远小于小车的重力，绳子的拉力近似等于砝码盘和砝码的总重力．
（2）其实轨道是有摩擦的，两种解决办法①由速度和力传感器可以得到多组不同的加速度a、力F的值，可以不计动滑轮的质量，也不需要砝码的质量要远小于小车的质量．②调节轨道倾角，不挂砝码使小车受到的重力沿轨道向下的分力抵消阻力，小车做匀速运动
（3）本实验通过比较两小车的位移来比较小车加速度的大小，能这样比较，是因为两小车从静止开始作匀加速直线运动，且两小车的运动时间相等．
（4）两小车从静止开始作匀加速直线运动，且两小车的运动时间相等，所以两小车的位移之比等于加速度之比，即位移与所受合外力成正比，所以拉力之比应该近似等于位移之比，从实验数据中发现第3次实验数据存在明显错误，应舍弃．
（5）验证加速度与小车质量关系，实验过程：
（A）用天平称出小车的质量．
（B）按图装好实验器材．使带滑轮长木板右端抬起，平衡摩擦力．
（C）把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂砝码盘．
（D）将打点计时器接在交流电源，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量．
（E）保持砝码盘和砝码的质量不变，增加小车上的砝码个数，并记录每次增加后的M值，重复上述实验．
（F）分析每条纸带，测量并计算出加速度的值．
（G）作a-关系图象，并由图象确定a、M关系
故答案为：（1）细线与轨道平行（或水平），远小于，砝码盘和砝码的总重力
（2）①由速度和力传感器可以得到多组不同的加速度a、力F的值，可以不计动滑轮的质量，也不需要砝码的质量要远小于小车的质量．
②调节轨道倾角，不挂砝码使小车受到的重力沿轨道向下的分力抵消阻力，小车做匀速运动
（3）两小车从静止开始作匀加速直线运动，且两小车的运动时间相等
（4）3
（5）（A）用天平称出小车的质量．
（B）按图装好实验器材．使带滑轮长木板右端抬起，平衡摩擦力．
（C）把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂砝码盘．
（D）将打点计时器接在交流电源，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量．
（E）保持砝码盘和砝码的质量不变，增加小车上的砝码个数，并记录每次增加后的M值，重复上述实验．
（F）分析每条纸带，测量并计算出加速度的值．
（G）作a-关系图象，并由图象确定a、M关系
点评：教科书本上的实验，我们要从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去搞清楚．
对于刻度尺读数要进行估读．
会运用匀变速直线运动规律能够把要测量的物理量进行间接变换测量．