Question

8．在“探究牛頓第二定律”時(shí)，某小組設(shè)計(jì)雙車位移比較法來(lái)探究加速度與力的關(guān)系．實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，將軌道分上下雙層排列，兩小車后的剎車線穿過(guò)尾端固定板，由安裝在后面的剎車系統(tǒng)同時(shí)進(jìn)行控制（未畫出剎車系統(tǒng)）．通過(guò)改變砝碼盤中的砝碼來(lái)改變拉力大�。�通過(guò)比較兩小車的位移來(lái)比較兩小車的加速度大小，是因?yàn)槲灰婆c加速度的關(guān)系式為s=$\frac{1}{2}$at²．已知兩車的質(zhì)量均為200g，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表中所示．

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	小車	拉力F/N	位移s/cm	拉力比F甲/F乙	位移比s甲/s乙
1	甲	0.1	22.3	0.50	0.51
	乙	0.2	43.5
2	甲	0.2	29.0	0.67	0.67
	乙	0.3	43.0
3	甲	0.3	41.0	0.75	0.74
	乙	0.4	55.4

（1）分析表中數(shù)據(jù)可得到結(jié)論：在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)當(dāng)小車質(zhì)量保持不變時(shí)，由于s∝F說(shuō)明a∝F．
（2）該裝置中的剎車系統(tǒng)的作用是控制兩車同時(shí)運(yùn)動(dòng)和同時(shí)停止．

Answer 1

分析 由勻變速運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可以推導(dǎo)出加速度與位移的關(guān)系，兩小車的運(yùn)動(dòng)是等時(shí)的，因?yàn)閟=$\frac{1}{2}$at²，所以比較加速度只需要比較位移s．

解答 解：（1）小車由靜止釋放，做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，由位移公式可知，位移與加速度的關(guān)系式為s=$\frac{1}{2}$at²；
兩小車同時(shí)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)停止，所以兩小車的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，所以兩小車的位移之比等于兩小車的加速度大小之比．
（2）①分析表中數(shù)據(jù)可得到結(jié)論：在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)當(dāng)小車質(zhì)量保持不變時(shí)，由于s∝F說(shuō)明a∝F．
②該裝置中的剎車系統(tǒng)的作用是控制兩車同時(shí)運(yùn)動(dòng)和同時(shí)停止．
故答案為：s=$\frac{1}{2}$at²；（1）在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)當(dāng)小車質(zhì)量保持不變時(shí)，由于s∝F說(shuō)明a∝F；（2）控制兩車同時(shí)運(yùn)動(dòng)和同時(shí)停止．

點(diǎn)評(píng) 考查了探究牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)的原理與實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)，會(huì)運(yùn)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律能夠把要測(cè)量的物理量進(jìn)行間接變換測(cè)量．