Question

6．如圖甲是用來探究小車質(zhì)量一定時，其加速度和力之間關(guān)系的實驗裝置示意圖，圖乙是該裝置的俯視圖．
（1）本實驗有以下步驟
A、將一端附有定滑輪的長木板放在水平桌面上，取兩個質(zhì)量相等的小車，放在近似光滑的水平長木板上．
B、打開夾子，讓兩個小車同時從靜止開始運動，小車運動一段距離后，夾上夾子，讓它們同時停下來，用刻度尺分別測出兩個小車在這一段時間內(nèi)通過的位移大��；
C．分析所得到的兩個小車在相同時間內(nèi)通過的位移大小與小車所受的水平拉力的大小關(guān)系，從而得到質(zhì)量相等的物體運動的加速度與物體所受作用力大小的關(guān)系；
D．在小車的后端也分別系上細繩，用一只夾子夾住這兩根細繩；
E．在兩小車的前端分別系上細繩，繩的另一端跨過定滑輪各掛一個小盤，盤內(nèi)分別放著質(zhì)量不等的砝碼，使砝碼盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，分別用天平測出兩個砝碼盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量．
對上述實驗步驟，正確的排列順序是AEDBC
（2）若測得砝碼盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量分別為 m₁、m₂，對應(yīng)小車的位移大小分別為 x₁、x₂，經(jīng)過多次重復(fù)實驗，在誤差允許的范圍內(nèi)若關(guān)系式$\frac{{m}_{1}}{{m}_{2}}=\frac{{x}_{1}}{{x}_{2}}$總成立，則表明小車的質(zhì)量一定時，其小車的加速度與合力成正比．

Answer 1

分析 （1）實驗步驟一般是先安裝器材，后進行實驗，根據(jù)這個思路排列順序即可；
（2）根據(jù)題意可知，兩小車運動的時間相同，根據(jù)初速度為0的勻變速直線運動位移與時間關(guān)系$x=\frac{1}{2}a{t}^{2}$可以分別求出小車兩次運動的加速度，小車受到的合力為砝碼盤和盤內(nèi)砝碼的總重力，若重力之比等于加速度之比則證明小車的加速度與合力成正比．

解答 解：（1）實驗步驟一般是先安裝器材，后進行實驗，再分析實驗結(jié)果，如在本實驗中，
①安裝實驗器材：先將一端附有定滑輪的長木板放在水平桌面上，取兩個質(zhì)量相等的小車，放在近似光滑的水平長木板上，然后在兩小車的前端分別系上細繩，繩的另一端跨過定滑輪各掛一個小盤，盤內(nèi)分別放著質(zhì)量不等的砝碼，使砝碼盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，分別用天平測出兩個砝碼盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量，在小車的后端也分別系上細繩，用一只夾子夾住這兩根細繩；
②開始實驗：打開夾子，讓兩個小車同時從靜止開始運動，小車運動一段距離后，夾上夾子，讓它們同時停下來，用刻度尺分別測出兩個小車在這一段時間內(nèi)通過的位移大��；
③分析實驗結(jié)果：分析所得到的兩個小車在相同時間內(nèi)通過的位移大小與小車所受的水平拉力的大小關(guān)系，從而得到質(zhì)量相等的物體運動的加速度與物體所受作用力大小的關(guān)系，最后分析數(shù)據(jù)．
故正確的實驗步驟是：AEDBC
（2）已知兩小車運動的時間相同，根據(jù)$x=\frac{1}{2}a{t}^{2}$得：
${a}_{1}=\frac{2{x}_{1}}{t}$；${a}_{2}=\frac{2{x}_{2}}{t}$
若滿足$\frac{{m}_{1}g}{{m}_{2}g}=\frac{{a}_{1}}{{a}_{2}}$，即$\frac{{m}_{1}g}{{m}_{2}g}=\frac{\frac{2{x}_{1}}{t}}{\frac{2{x}_{2}}{t}}=\frac{{x}_{1}}{{x}_{2}}$，則說明小車的加速度與合力成正比，即滿足$\frac{{m}_{1}}{{m}_{2}}=\frac{{x}_{1}}{{x}_{2}}$，則表明小車的質(zhì)量一定時，其小車的加速度與合力成正比．

點評 正確掌握實驗原理，平時加強實驗操作訓(xùn)練，正確使用基本儀器，是正確解答本實驗問題的前提，通過實驗原理結(jié)合運動學(xué)知識找出需滿足的關(guān)系．