Question

20．在“探究加速度與物體受力的關(guān)系”活動中，某小組設(shè)計了如圖1所示的實驗．圖中上下兩層水平軌道表面光滑，兩完全相同的小車前端系上細(xì)線，細(xì)線跨過滑輪并分別掛上裝有不同質(zhì)量砝碼的盤，兩小車尾部細(xì)線水平連到控制裝置上，實驗時通過控制細(xì)線使兩小車同時由靜止開始運動，然后同時停止．實驗中，
①應(yīng)使砝碼和盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于（填“大于”或“小于”）小車的質(zhì)量，這時可認(rèn)為小車受到合力的大小等于砝碼和盤的總重．
②若測得小車Ⅰ、小車Ⅱ在相同時間內(nèi)的位移分別為x₁和x₂，則小車Ⅰ、小車Ⅱ的加速度之比a₁：a₂=$\frac{{x}_{1}}{{x}_{2}}$．

Answer 1

分析 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．
根據(jù)初速度為零的勻變速直線運動特點可得出答案．

解答 解：（1）設(shè)小車的質(zhì)量為M，砝碼盤和砝碼的質(zhì)量為m，根據(jù)牛頓第二定律得：
對m：mg-F_拉=ma
對M：F_拉=Ma
解得：F_拉=$\frac{mg}{m+M}$
當(dāng)m＜＜M時，即當(dāng)砝碼盤和砝碼的總重力要遠(yuǎn)小于小車的重力，繩子的拉力近似等于砝碼盤和砝碼的總重力．
（2）在初速度為零的勻變速直線運動中有x=$\frac{1}{2}$at²，若運動時間相等，則位移與加速度成正比．
小車1、2的加速度之比a₁：a₂=$\frac{{x}_{1}}{{x}_{2}}$，
故答案為：①小于；②$\frac{{x}_{1}}{{x}_{2}}$

點評 本實驗在原來的基礎(chǔ)上有所創(chuàng)新，根據(jù)所學(xué)物理知識和實驗裝置的特點明確實驗原理是解答該實驗的關(guān)鍵．