Question

16．如圖所示，小車1、2并排放置在長木板上，車左端由細繩連接至懸掛鉤碼的滑輪，車右端的細繩通過一個夾子控制．這一裝置可以定性地探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系．試簡述其實驗步驟及實驗原理．

Answer 1

分析 本實驗是控制變量法的實驗，探究“加速度與質(zhì)量之間的關(guān)系”時，要保證拉力不變．盤和盤中砝碼的質(zhì)量遠遠小于小車的質(zhì)量，繩對小車拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力．根據(jù)初速度為零的勻變速直線運動位移時間公式得出位移與加速度關(guān)系．

解答 解：實驗原理：控制變量法
實驗步驟：兩個相同的小車放在光滑水平板上，車左端各系一條細繩，繩跨過定滑輪個掛一個相同的小盤，盤中可放砝碼．兩個小車右端通過細線用夾子固定，打開夾子，小車在小盤和砝碼的牽引下運動，合上夾子，兩小車同時停止．實驗中可以通過在車中放砝碼改變小車的質(zhì)量，測量運動位移，用位移公式處理，由$x=\frac{1}{2}a{t}_{\;}^{2}$，位移之比等于加速度之比$\frac{{a}_{1}^{\;}}{{a}_{2}^{\;}}=\frac{{x}_{1}^{\;}}{{x}_{2}^{\;}}$，通過刻度尺測量兩輛小車的位移，
當車質(zhì)量一定時，繩子拉力F近似等于砝碼盤以及其中砝碼的總重力mg，通過實驗測得$\frac{{F}_{1}^{\;}}{{F}_{2}^{\;}}=\frac{{x}_{1}^{\;}}{{x}_{2}^{\;}}$，得出結(jié)論：小車質(zhì)量一定時，$\frac{{a}_{1}^{\;}}{{a}_{2}^{\;}}=\frac{{F}_{1}^{\;}}{{F}_{2}^{\;}}$，即a∝F
當拉力一定時，通過在小車上增減砝碼改變小車的質(zhì)量，有$\frac{{x}_{1}^{\;}}{{x}_{2}^{\;}}=\frac{{M}_{2}^{\;}}{{M}_{1}^{\;}}$，所以$\frac{{a}_{1}^{\;}}{{a}_{2}^{\;}}=\frac{{M}_{2}^{\;}}{{M}_{1}^{\;}}$，得出結(jié)論：合力一定時，$\frac{{a}_{1}^{\;}}{{a}_{2}^{\;}}=\frac{{M}_{2}^{\;}}{{M}_{1}^{\;}}$，即a∝$\frac{1}{M}$
綜上，加速度與力成正比，與質(zhì)量成反比

點評 只要真正掌握了實驗原理就能順利解決此類實驗題目，而實驗步驟，實驗數(shù)據(jù)的處理都與實驗原理有關(guān)，故要加強對實驗原理的學(xué)習(xí)和掌握．