Question

16．教材中在探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，采用的是兩輛小車在光滑平板上同時(shí)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行比較的方法，如圖所示．

（1）探究加速度與合外力的關(guān)系時(shí)，應(yīng)使兩小車的質(zhì)量相同，兩托盤中所放砝碼的質(zhì)量相同（填“相同”或“不同”）；探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，應(yīng)在兩托盤中放相同質(zhì)量的砝碼，目的是使兩小車所受合力相同．
（2）為了探究小車的加速度a是否與其質(zhì)量m成反比，在處理數(shù)據(jù)時(shí)可采用作出一次函數(shù)圖象的方法，如果縱坐標(biāo)表示加速度a，那么橫坐標(biāo)應(yīng)選用$\frac{1}{m}$．
（3）在處理數(shù)據(jù)時(shí)，把托盤和砝碼的總重力當(dāng)做小車所受合外力，為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)論的可信度更高一些，應(yīng)使托盤和砝碼的總質(zhì)量盡可能小一些．（填“大”或“小”）

Answer 1

分析 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系應(yīng)采用控制變量法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)看_定需要控制的變量，然后答題．根據(jù)初速度為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)可得出答案．
要求在什么情況下才可以認(rèn)為繩對(duì)小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力，需求出繩子的拉力，而要求繩子的拉力，應(yīng)先以整體為研究對(duì)象求出整體的加速度，再以M為研究對(duì)象求出繩子的拉力，通過比較繩對(duì)小車的拉力大小和盤和盤中砝碼的重力的大小關(guān)系得出只有m＜＜M時(shí)才可以認(rèn)為繩對(duì)小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)中要研究在小車質(zhì)量一定的情況下加速度與合外力的關(guān)系，其做法是使兩小車的質(zhì)量相同，兩托盤中所放砝碼的數(shù)量不同．
在探究速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，實(shí)驗(yàn)中采用的是在兩托盤中放相同數(shù)量的砝碼，這樣做的目的是保證兩小車所受合力相同．
（2）為了檢驗(yàn)小車的加速度a是否與其質(zhì)量m成反比，在處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)可采用做出一次函數(shù)圖象的方法．如果縱坐標(biāo)表現(xiàn)加速度a，其橫坐標(biāo)應(yīng)該選用 $\frac{1}{m}$．
（3）處理數(shù)據(jù)時(shí)，總是把托盤和砝碼的重力當(dāng)作小車所受合力．
以托盤和砝碼作為研究對(duì)象有：mg-F_T=ma
以小車作為研究對(duì)象有：F_T=Ma
聯(lián)立以上兩式可得：F_T=$\frac{Mmg}{m+M}=\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$＜mg，
顯然要有F=mg必有m+M=M，故有M＞＞m，即只有M＞＞m時(shí)才可以認(rèn)為繩對(duì)小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力，所以應(yīng)使托盤和砝碼的總質(zhì)量盡可能小一些．
故答案為：（1）不同，所受合力；（2）$\frac{1}{m}$；（3）��；

點(diǎn)評(píng) 處理實(shí)驗(yàn)時(shí)一定要找出實(shí)驗(yàn)原理，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理我們可以尋找需要測(cè)量的物理量和需要注意的事項(xiàng)．本實(shí)驗(yàn)只有在滿足平衡摩擦力和小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于托盤和砝碼的總質(zhì)量的雙重條件下，才能用托盤和砝碼的重力代替小車所受的合力