Question

16．如圖所示，小車1、2并排放置在長木板上，車左端由細(xì)繩連接至懸掛鉤碼的滑輪，車右端的細(xì)繩通過一個(gè)夾子控制．這一裝置可以定性地探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系．試簡述其實(shí)驗(yàn)步驟及實(shí)驗(yàn)原理．

Answer 1

分析 本實(shí)驗(yàn)是控制變量法的實(shí)驗(yàn)，探究“加速度與質(zhì)量之間的關(guān)系”時(shí)，要保證拉力不變．盤和盤中砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，繩對(duì)小車?yán)�力大小等于盤和盤中砝碼的重力．根據(jù)初速度為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)位移時(shí)間公式得出位移與加速度關(guān)系．

解答 解：實(shí)驗(yàn)原理：控制變量法
實(shí)驗(yàn)步驟：兩個(gè)相同的小車放在光滑水平板上，車左端各系一條細(xì)繩，繩跨過定滑輪個(gè)掛一個(gè)相同的小盤，盤中可放砝碼．兩個(gè)小車右端通過細(xì)線用夾子固定，打開夾子，小車在小盤和砝碼的牽引下運(yùn)動(dòng)，合上夾子，兩小車同時(shí)停止．實(shí)驗(yàn)中可以通過在車中放砝碼改變小車的質(zhì)量，測(cè)量運(yùn)動(dòng)位移，用位移公式處理，由$x=\frac{1}{2}a{t}_{\;}^{2}$，位移之比等于加速度之比$\frac{{a}_{1}^{\;}}{{a}_{2}^{\;}}=\frac{{x}_{1}^{\;}}{{x}_{2}^{\;}}$，通過刻度尺測(cè)量兩輛小車的位移，
當(dāng)車質(zhì)量一定時(shí)，繩子拉力F近似等于砝碼盤以及其中砝碼的總重力mg，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得$\frac{{F}_{1}^{\;}}{{F}_{2}^{\;}}=\frac{{x}_{1}^{\;}}{{x}_{2}^{\;}}$，得出結(jié)論：小車質(zhì)量一定時(shí)，$\frac{{a}_{1}^{\;}}{{a}_{2}^{\;}}=\frac{{F}_{1}^{\;}}{{F}_{2}^{\;}}$，即a∝F
當(dāng)拉力一定時(shí)，通過在小車上增減砝碼改變小車的質(zhì)量，有$\frac{{x}_{1}^{\;}}{{x}_{2}^{\;}}=\frac{{M}_{2}^{\;}}{{M}_{1}^{\;}}$，所以$\frac{{a}_{1}^{\;}}{{a}_{2}^{\;}}=\frac{{M}_{2}^{\;}}{{M}_{1}^{\;}}$，得出結(jié)論：合力一定時(shí)，$\frac{{a}_{1}^{\;}}{{a}_{2}^{\;}}=\frac{{M}_{2}^{\;}}{{M}_{1}^{\;}}$，即a∝$\frac{1}{M}$
綜上，加速度與力成正比，與質(zhì)量成反比

點(diǎn)評(píng) 只要真正掌握了實(shí)驗(yàn)原理就能順利解決此類實(shí)驗(yàn)題目，而實(shí)驗(yàn)步驟，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理都與實(shí)驗(yàn)原理有關(guān)，故要加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的學(xué)習(xí)和掌握．