Question

7．在“探究加速度与物体受力的关系”活动中，某小组同学设计了如图所示的实验：图中上下两层水平轨道表面可视为光滑，两完全相同的小车前端系上细线，细线跨过滑轮并分别挂上装有不同质量砝码的托盘，两小车尾部细线水平连到
控制装置上．实验时控制装置可同时放开细线，使两小车同时开始运动，经过一段时间后，又能同时收紧细线，使两小车同时停止运动．
（1）小组同学认为小车受到的合力的大小等于砝码和托盘的重力，为此需满足砝码和托盘的总量远小于小车的质量．
（2）若测得小车1、2的位移分别为x₁和x₂，则小车1、2的加速度之比$\frac{{a}_{1}}{{a}_{2}}$=$\frac{{x}_{1}}{{x}_{2}}$
（3）本实验需要的测量工具是刻度尺和天平（或弹簧秤）．

Answer 1

分析 （1）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．
（2）根据初速度为零的匀变速直线运动特点可得出答案．

解答 解：（1）在该实验中实际是：mg=（M+m）a，
要满足mg=Ma，应该使砝码盘和砝码的总质量远小于小车的质量，这时才可认为小车受到的合力的大小等于砝码和盘的总重力．
（2）在初速度为零的匀变速直线运动中有x=$\frac{1}{2}$at²，若运动时间相等，则位移与加速度成正比．
小车1、2的加速度之比$\frac{{a}_{1}}{{a}_{2}}$=$\frac{{x}_{1}}{{x}_{2}}$
（3）实验中要测量位移，故需要刻度尺，要达到实验目的，还需测量的物理量是两组砝码和盘的总重量（质量），故还需要天平（或弹簧秤）．
故答案为：（1）远小于；（2）$\frac{{x}_{1}}{{x}_{2}}$；（3）刻度尺；天平（或弹簧秤）．

点评 本实验在原来的基础上有所创新，根据所学物理知识和实验装置的特点明确实验原理是解答该实验的关键．