Question

【题目】在探究加速度与物体质量、物体受力的关系的活动中，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_____（填“远大于”“远小于”或“等于”）小车的质量．

（2）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_____．

（3）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x/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从图中的A点运动到B点（测量结果如图乙标尺所示），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．

Answer 1

【答案】（1）细线与轨道平行（或水平）， 远小于； （2）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； （3）23.36，第3次

【解析】

解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项．
该实验采用的是控制变量法研究，其中加速度、质量、合力三者的测量很重要．

（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：
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）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．
（3）从刻度尺读出A点的读数为0.49cm，B点的读数为23.85cm，所以A点运动到B点的位移为23.36cm．当小车质量一定时，小车的加速度与合力成正比，而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，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．