Question

20．在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗中，由于存在摩擦力的影響，使實驗有較大的誤差．有人設(shè)計了如下實驗：
如圖（1）所示，質(zhì)量為m的滑塊A放在氣墊導(dǎo)軌B上，C為位移傳感器，它能將滑塊A到傳感器C的距離數(shù)據(jù)實時傳送到計算機(jī)上，經(jīng)計算機(jī)處理后在屏幕上顯示滑塊A的位移-時間（x-t）圖象和速率-時間（v-t）圖象．整個裝置置于高度可調(diào)節(jié)的斜面上，斜面的長度為l、高度為h．

（1）本實驗中摩擦力對滑塊A的影響不明顯，可忽略（選填“明顯，不可忽略”或“不明顯，可忽略”）．
（2）本實驗中滑塊A的合外力表達(dá)式為F=mgsinθ．實驗中可以通過改變h來驗證質(zhì)量一定時，加速度與力成正比的關(guān)系．
（3）本實驗還可以采取這樣的方案（如圖甲、乙所示），此實驗使小盤和砝碼牽引小車，使小車做初速度為零的勻加速直線運動．
①此實驗中可以不測量加速度的具體值，原因是a正比于S，故只須研究S之間的比例關(guān)系即可表明a之間的關(guān)系．
②通過改變盤內(nèi)砝碼質(zhì)量，就可以改變小車所受的合力．
③在探究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系時，應(yīng)以a，$\frac{1}{m}$分別為縱坐標(biāo)、橫坐標(biāo)畫出圖象，這樣就能直觀地看出a與m的關(guān)系．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)氣墊導(dǎo)軌的特點即可判斷
（2）對滑塊進(jìn)行運動和受力分析，運用牛頓第二定律結(jié)合運動學(xué)公式解決問題
（3）①根據(jù)初速度為零的勻變速直線運動特點可得出答案．
②實驗滿足砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，砝碼盤和砝碼的重力等于小車所受的合外力．
③物體的加速度a與物體質(zhì)量m的關(guān)系圖線是曲線，不能確定它們的關(guān)系，而加速度a與質(zhì)量倒數(shù)的關(guān)系圖線是直線

解答 解：（1）滑塊放在氣墊導(dǎo)軌，由于氣墊導(dǎo)軌的特性，可知，本實驗中摩擦力對滑塊A的影響不明顯，可忽略；
（2）物體在氣墊導(dǎo)軌上，根據(jù)受力分析可知，受到的合力為F=mgsinθ，其中合力與斜面與水平面的角度有關(guān)，故可改變h來改變
（3）①在初速度為零的勻變速直線運動中有S=$\frac{1}{2}$at²，若運動時間相等，則位移與加速度成正比．
此實驗中可以不測量加速度的具體值，原因是：a正比于S，故只須研究S之間的比例關(guān)系即可表明a之間的關(guān)系．
②實驗滿足砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，砝碼盤和砝碼的重力等于小車所受的合外力．
所以通過改變盤內(nèi)砝碼質(zhì)量，就可以改變小車所受到的合力．
③物體的加速度a與物體質(zhì)量m的關(guān)系圖線是曲線，不能確定它們的關(guān)系，而加速度a與質(zhì)量倒數(shù)的關(guān)系圖線是直線，從而可知加速度a與質(zhì)量m成反比．
所以在探究加速度與質(zhì)量關(guān)系時，分別以a為縱坐標(biāo)、$\frac{1}{m}$為橫坐標(biāo)作圖象，這樣就能直觀地看出其關(guān)系．
故答案為：（1）不明顯，可忽略
（2）F=mgsinθ，h
（3）①a正比于S，故只須研究S之間的比例關(guān)系即可表明a之間的關(guān)系；②盤內(nèi)砝碼質(zhì)量；③a，$\frac{1}{m}$

點評 本實驗在原來的基礎(chǔ)上有所創(chuàng)新，根據(jù)所學(xué)物理知識和實驗裝置的特點明確實驗原理是解答該實驗的關(guān)鍵．