Question

13．在探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關系的活動中，某小組設計了如圖甲所示的實驗裝置．圖中上下兩層水平軌道表面光滑，兩小車前端系上細線，細線跨過滑輪并掛上砝碼盤，兩小車尾部細線連到控制裝置上，實驗時通過控制裝置使兩小車同時開始運動，然后同時停止．

（1）在安裝實驗裝置時，應調(diào)整滑輪的高度，使細線與軌道平行（或水平）；在實驗時，為減小系統(tǒng)誤差，應使砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠小于（填“遠大于”“遠小于”或“等于”）小車的質(zhì)量．
（2）本實驗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，是因為兩小車從靜止開始作勻加速直線運動，且兩小車的運動時間相等．
（3）實驗中獲得數(shù)據(jù)如下表所示：
小車Ⅰ、Ⅱ的質(zhì)量m均為200g

實驗次數(shù)	小車	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次實驗中小車Ⅰ從圖中的A點運動到B點（測量結果如圖乙標尺所示），請將測量結果填到表中空格處．通過分析，可知表中第3次實驗數(shù)據(jù)存在明顯錯誤，應舍棄．

Answer 1

分析 解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項．
該實驗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）在安裝實驗裝置時，應調(diào)整滑輪的高度，使細線與軌道平行（或水平），如果細線不保持水平，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m＜＜M時，即當砝碼盤和砝碼的總重力要遠小于小車的重力，繩子的拉力近似等于砝碼盤和砝碼的總重力．
（2）本實驗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，是因為兩小車從靜止開始作勻加速直線運動，且兩小車的運動時間相等．
（3）從刻度尺讀出A點的讀數(shù)為0.49cm，B點的讀數(shù)為23.85cm，所以A點運動到B點的位移為23.36cm．
當小車質(zhì)量一定時，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動，且兩小車的運動時間相等，所以兩小車的位移之比等于加速度之比，
所以拉力之比應該近似等于位移之比，從實驗數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)第3次實驗數(shù)據(jù)存在明顯錯誤，應舍棄．
故答案為：（1）細線與軌道平行（或水平），遠小于；
（2）兩小車從靜止開始作勻加速直線運動，且兩小車的運動時間相等；
（3）23.36，3．

點評 教科書本上的實驗，我們要從實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)處理、實驗注意事項這幾點去搞清楚．
對于刻度尺讀數(shù)要進行估讀．
會運用勻變速直線運動規(guī)律能夠把要測量的物理量進行間接變換測量．