Question

11．如圖所示為某同學(xué)探究加速度與力和質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置，兩個(gè)相同質(zhì)量的小車放在光滑水平板上，前端各系一條細(xì)繩，繩的一端跨過(guò)定滑輪各掛一個(gè)小盤，盤中可放砝碼．兩小車后端各系一條細(xì)繩，一起被夾子夾著使小車靜止．打開夾子，兩小車同時(shí)開始運(yùn)動(dòng)；關(guān)上夾子，兩小車同時(shí)停下來(lái)，用刻度尺測(cè)出兩小車的位移，下表是該同學(xué)在幾次實(shí)驗(yàn)中記錄的數(shù)據(jù)．

實(shí)驗(yàn) 次數(shù)	車號(hào)	小車質(zhì) 量（g）	小盤質(zhì) 量（g）	車中砝碼 質(zhì)量（g）	盤中砝碼 質(zhì)量（g）	小車位 移（cm）
1	甲	50	10	0	0	15
	乙	50	10	0	10	30
2	甲	50	10	0	10	27.5
	乙	50	10	50	10	14
3	甲	50	10	0	0	18
	乙	50	10	10	10	7

請(qǐng)回答下述問(wèn)題：
（1）在每一次實(shí)驗(yàn)中，甲、乙兩車的位移之比等于加速度之比，請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)位移公式x=$\frac{1}{2}$at²可知，x₁：x₂=a₁：a₂；
（2）第一次實(shí)驗(yàn)是控制了小車質(zhì)量不變的，在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)可得出結(jié)論是：小車加速度與合外力成正比；
（3）第二次實(shí)驗(yàn)是控制了小車所受合外力不變的，在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)可得出結(jié)論是：小車加速度與質(zhì)量成反比；
（4）第三次實(shí)驗(yàn)時(shí)，該同學(xué)先測(cè)量了甲車的位移，再根據(jù)前兩次實(shí)驗(yàn)結(jié)論，計(jì)算出乙車應(yīng)該發(fā)生的位移，然后再測(cè)量了乙車的位移，結(jié)果他高興地發(fā)現(xiàn)，理論的預(yù)言與實(shí)際符合得相當(dāng)好．請(qǐng)問(wèn)，他計(jì)算出的乙車位移應(yīng)該是30cm．

Answer 1

分析 明確實(shí)驗(yàn)原理，根據(jù)位移公式進(jìn)行分析，明確加位移和加速度之間的關(guān)系，再分別控制小車質(zhì)量和拉力不變，分析它們與位移的關(guān)系，從而明確加速度與拉力和質(zhì)量之間的關(guān)系，再利用對(duì)應(yīng)的結(jié)論即可求出第三次實(shí)驗(yàn)中的位移．

解答 解：（1）根據(jù)位移公式可得：
x=$\frac{1}{2}$at²；
由于時(shí)間相等，則可知，位移與加速度成正比；
（2）由表中數(shù)據(jù)可知，第一次實(shí)驗(yàn)中小車的質(zhì)量保持不變，故控制了小車質(zhì)量不變；由表中數(shù)據(jù)可知，小車的位移與合外力成正比，則說(shuō)明小車的位移與加速度成正比；
（3）由表中數(shù)據(jù)可知，第二次實(shí)驗(yàn)中，所加砝碼相同，故保持了小車的合力不變，由表中數(shù)據(jù)可知，小車的位移與質(zhì)量成正比，則說(shuō)明小車的位移與加速度成正比；
則說(shuō)明加速度與質(zhì)量成反比；
（4）由表中數(shù)據(jù)可知，拉力變成2倍，而質(zhì)量變?yōu)樵瓉?lái)的$\frac{6}{5}$，則可知，加速度應(yīng)變?yōu)樵瓉?lái)的2×$\frac{5}{6}$=$\frac{5}{3}$倍，因位移與加速度成正比，故位移應(yīng)變成$\frac{5}{3}×18$=30cm；
故答案為：（1）加速度；據(jù)位移公式x=$\frac{1}{2}$at²可知，x₁：x₂=a₁：a₂
（2）小車質(zhì)量    小車加速度與合外力成正比
（3）小車所受合外力　 小車加速度與質(zhì)量成反比
（4）30 cm

點(diǎn)評(píng) 本題考查加探究加速度和力與質(zhì)量之間的關(guān)系，要注意明確實(shí)驗(yàn)原理，知道控制變量法的正確應(yīng)用，從而分析加速度的決定因素；本方法課本中沒(méi)有涉及，但是要學(xué)會(huì)利用所學(xué)物理規(guī)律分析實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的方法．