Question

5．在“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”活動中，某小組設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置．圖中上下兩層水平軌道表面光滑，兩小車前端系上細(xì)線，細(xì)線跨過滑輪并掛上砝碼盤，兩小車尾部細(xì)細(xì)連到控制裝置上，實(shí)驗(yàn)時(shí)通過控制裝置使兩小車同時(shí)開始運(yùn)動，然后同時(shí)停止．

（1）在安裝實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)，應(yīng)調(diào)整滑輪的高度，使細(xì)線與軌道平行（或水平）；在實(shí)驗(yàn)時(shí)，為減小系統(tǒng)誤差，應(yīng)使砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于（選填“遠(yuǎn)大于”、“遠(yuǎn)小于”、“等于”）小車的質(zhì)量．
（2）本實(shí)驗(yàn)通過比較兩小車的位移來比較小車加速度的大小，能這樣比較，是因?yàn)閮尚≤噺撵o止開始作勻加速直線運(yùn)動，且兩小車的運(yùn)動時(shí)間相等．
（3）實(shí)驗(yàn)中獲得數(shù)據(jù)如表所示：小車Ⅰ、Ⅱ的質(zhì)量m均為400g．

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	小車	拉力F/N	位移s/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次實(shí)驗(yàn)中小車Ⅰ從圖乙中的A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)，請將測量結(jié)果填到表中空格處．通過分析，可知表中第3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存在明顯錯(cuò)誤，應(yīng)舍棄．

Answer 1

分析 解決實(shí)驗(yàn)問題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng)．
該實(shí)驗(yàn)采用的是控制變量法研究，其中加速度、質(zhì)量、合力三者的測量很重要．

解答 解：（1）在安裝實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)，應(yīng)調(diào)整滑輪的高度，使細(xì)線與軌道平行（或水平），如果細(xì)線不保持水平，那么小車的合力就不等于繩子的拉力，小車的合力就不能正確測量．
設(shè)小車的質(zhì)量為M，砝碼盤和砝碼的質(zhì)量為m，根據(jù)牛頓第二定律得：
對m：mg-F_拉=ma
對M：F_拉=Ma
解得：F_拉=$\frac{mMg}{m+M}=\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$
當(dāng)m＜＜M時(shí)，即當(dāng)砝碼盤和砝碼的總重力要遠(yuǎn)小于小車的重力，繩子的拉力近似等于砝碼盤和砝碼的總重力．
（2）本實(shí)驗(yàn)通過比較兩小車的位移來比較小車加速度的大小，能這樣比較，是因?yàn)閮尚≤噺撵o止開始作勻加速直線運(yùn)動，且兩小車的運(yùn)動時(shí)間相等．
（3）從刻度尺讀出A點(diǎn)的讀數(shù)為0.49cm，B點(diǎn)的讀數(shù)為23.85cm，所以點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)的位移為23.36cm．
當(dāng)小車質(zhì)量一定時(shí)，小車的加速度與合力成正比，
而兩小車從靜止開始作勻加速直線運(yùn)動，且兩小車的運(yùn)動時(shí)間相等，所以兩小車的位移之比等于加速度之比，
所以拉力之比應(yīng)該近似等于位移之比，從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)第3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存在明顯錯(cuò)誤，應(yīng)舍棄．
故答案為：（1）細(xì)線與軌道平行（或水平），遠(yuǎn)小于；
（2）兩小車從靜止開始作勻加速直線運(yùn)動，且兩小車的運(yùn)動時(shí)間相等；
（3）23.36，3．

點(diǎn)評 教科書本上的實(shí)驗(yàn)，我們要從實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)這幾點(diǎn)去搞清楚．
對于刻度尺讀數(shù)要進(jìn)行估讀．
會運(yùn)用勻變速直線運(yùn)動規(guī)律能夠把要測量的物理量進(jìn)行間接變換測量．