Question

9．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中（如圖）：
我們已經(jīng)知道，物體的加速度（a）同時跟合外力（F）和質(zhì)量（m）兩個因素有關(guān)．要研究這三個物理量之間的定量關(guān)系的基本思路是先保持m不變，研究a與F的關(guān)系；再保持F不變，研究a與m的關(guān)系．
①某同學(xué)的實驗方案如圖所示，她想用沙和沙桶的總重力大小替代小車受到的合外力大小，為了減少這種做法而帶來的實驗誤差，你認(rèn)為在實驗中應(yīng)該采取的兩項措施是：
a．把木板的末端墊起適當(dāng)高度以平衡摩擦力；b．砂和桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量．
②該同學(xué)利用實驗中打出的紙帶求加速度時，處理方案有兩種：
A．利用公式a=$\frac{2s}{{t}^{2}}$計算；      B．根據(jù)a=$\frac{{△}_{s}}{{T}^{2}}$利用逐差法計算．
兩種方案中，你認(rèn)為選擇方案B比較合理．

Answer 1

分析 當(dāng)一個量與多個量有關(guān)系時，則可控制某些量不變，去研究另兩個量的關(guān)系；再去改變讓其它量不變，則再去研究剩余的兩個量關(guān)系，例如：先保持M不變，研究a與F的關(guān)系；再保持F不變，研究a與M的關(guān)系．
在實驗中，為了減少這種做法而帶來的實驗誤差，一要排除摩擦力的影響，二要砂桶的重力接近小車所受的合力．
由于做勻變速直線的物體在相等的時間內(nèi)位移總是相等．所以可借助于a=$\frac{{△}_{s}}{{T}^{2}}$利用逐差法計算加速度大�。�

解答 解：我們已經(jīng)知道，物體的加速度（a）同時跟合外力（F）和質(zhì)量（m）兩個因素有關(guān)．要研究這三個物理量之間的定量關(guān)系的基本思路是運用控制變量法，即先保持m不變，研究a與F的關(guān)系；再保持F不變，研究a與m的關(guān)系；
（1）某同學(xué)的實驗方案如圖所示，她想用砂和砂桶的重力表示小車受到的合外力，由于保持F不變，研究a與M的關(guān)系．則當(dāng)質(zhì)量發(fā)生改變時，若沒有平衡摩擦力，則砂桶的重力就不再是小車所受的合力，所以必須平衡摩擦力．由于小車的加速運動，出現(xiàn)加速度，所以導(dǎo)致砂桶的重力大于拉小車的細(xì)線的拉力．當(dāng)砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量時，砂桶的重力接近拉小車的細(xì)線的拉力．為了減少這種做法而帶來的實驗誤差，在實驗中還應(yīng)該采取的兩項措施是：
a．把木板的末端墊起適當(dāng)高度以平衡摩擦力；b．砂和桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量；
（2）由于做勻變速直線的物體在相等的時間內(nèi)位移總是相等．所以可借助于a=$\frac{{△}_{s}}{{T}^{2}}$利用逐差法計算加速度大�。�故選B．
另一種方案不合理的理由是a方案必須要從初速度為零開始研究．
故答案為：①把木板的末端墊起適當(dāng)高度以平衡摩擦力；砂和桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量；細(xì)線應(yīng)與長木板平行；（只要寫出兩條即可．）②B．

點評 由牛頓第二可得，當(dāng)小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂桶的質(zhì)量時，砂桶的重力就約等于小車的合力．
由加速度與合力的圖象可知，斜率的大小表示物體的質(zhì)量大小，若圖線與縱軸有交點時，則說明摩擦力沒有平衡或沒有平衡徹底；若圖線與橫軸有交點時，則說明摩擦力平衡過度．