Question

（2010?徐匯區(qū)二模）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)計了如圖所示的實驗裝置．圖中上下兩層水平軌道表面光滑，兩小車前端系上細(xì)線，細(xì)線跨過滑輪并掛上砝碼盤，將砝碼和砝碼盤的總重作為小車所受合外力，兩小車尾部細(xì)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，并同時停止．
（1）本實驗可通過比較兩小車的位移來比較兩小車的加速度大小，即

a1

a2

=

s1

s2

，請寫出推導(dǎo)過程

s1=

1

2

a1t2，s2=

1

2

a2t2，t₁=t₂得：

a1

a2

=

s1

s2

．
（2）在安裝實驗裝置時，應(yīng)調(diào)整滑輪的高度，使

使細(xì)繩與木板保持平行

；在實驗時，為減小誤差，應(yīng)使砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量

遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于

小車的質(zhì)量（選填“遠(yuǎn)大于”、“遠(yuǎn)小于”或“等于”）．
（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）通過分析，可知表中第

3

次實驗數(shù)據(jù)存在明顯錯誤，應(yīng)舍棄．

實驗次數(shù)	小車	合外力F/N	位移s/cm
1	Ⅰ	0.1	23.36
	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

Answer 1

分析：（1）兩小車均做初速度為零的勻加速直線運動，根據(jù)公式s=

1

2

at2可正確進(jìn)行推導(dǎo)；
（2）軌道光滑，為了使繩子的拉力大小等于小車所受的合外力，實驗操作中要使小車與滑輪之間的細(xì)線與軌道平行；為了使砝碼盤和砝碼的重力等于小車所受的合外力，實驗應(yīng)該滿足砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量；
（3）根據(jù)（1）得出的結(jié)論，位移應(yīng)該與加速度成正比，由此可判斷那組數(shù)據(jù)存在明顯錯誤．

解答：解：（1）兩小車均做初速度為零的勻加速直線運動，根據(jù)公式s=

1

2

at2有：
對小車1：s1=

1

2

a1t2    ①
對小車2：s2=

1

2

a2t2    ②
由于：t₁=t₂                ③
聯(lián)立①②③得

a1

a2

=

s1

s2

．
故具體推導(dǎo)過程可為：s1=

1

2

a1t2，s2=

1

2

a2t2，t₁=t₂得：

a1

a2

=

s1

s2

．
（2）操作中為了使繩子上的拉力等于小車所受外力大小，應(yīng)該使小車與滑輪之間的細(xì)線與軌道平行；
在該實驗中實際是：mg=（M+m）a，要滿足mg=Ma，應(yīng)該使砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量．
故答案為：使細(xì)繩與木板保持平行；遠(yuǎn)小于．
（3）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，即位移與所受合外力成正比，所以拉力之比應(yīng)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(yīng)舍棄．
故答案為：3．

點評：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)處理方法，正確運用勻變速直線運動規(guī)律能夠把要測量的物理量進(jìn)行間接變換測量．