Question

在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”活动中，某小组设计了如图甲所示的实验装置．图中
上下两层水平轨道表面光滑，两小车前端系上细线，细线跨过滑轮并挂上砝码盘，两小车尾部细线连到控制装置上，实验时通过控制装置使两小车同时开始运动，然后同时停止．
（1）在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使    ；在实验时，为减小系统误差，应使砝码盘和砝码的总质量    小车的质量（选填“远大于”、“远小于”、“等于”），这样小车受到的拉力在数值上等于    ．
（2）其实轨道是有摩擦的，请你想出两种解决办法：①   
②    ．
（3）本实验通过比较两小车的位移来比较小车加速度的大小，能这样比较，是因为    ．
（4）实验中获得数据如下表所示：
小车Ⅰ、Ⅱ的质量m均为200g．

实验次数	小车	拉力F/N	位移s/cm
1	Ⅰ	0.1
	Ⅱ	0.2	46.51
2	Ⅰ	0.2	29.04
	Ⅱ	0.3	43.63
3	Ⅰ	0.3	41.16
	Ⅱ	0.4	44.80
4	Ⅰ	0.4	36.43
	Ⅱ	0.5	45.56

在第1次实验中小车Ⅰ从图乙中的A点运动到B点，请将测量结果填到表中空格处．通过分析，可知表中第    次实验数据存在明显错误，应舍弃．
（5）若想验证加速度与小车质量关系，请你利用本装置设计一实验过程：

Answer

轨道光滑，为了使绳子的拉力大小等于小车所受的合外力，实验操作中要使小车与滑轮之间的细线与轨道平行；为了使砝码盘和砝码的重力等于小车所受的合外力，实验应该满足砝码盘和砝码的总质量远小于小车的质量；两小车均做初速度为零的匀加速直线运动，根据公式可正确进行推导；
根据位移应该与加速度成正比，由此可判断那组数据存在明显错误．
【解析】
（1）在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使细线与轨道平行（或水平），如果细线不保持水平，那么小车的合力就不等于绳子的拉力，小车的合力就不能正确测量．
设小车的质量为M，砝码盘和砝码的质量为m，根据牛顿第二定律得：
对m：mg-F拉=ma
对M：F拉=Ma
解得：F拉=
当m＜＜M时，即当砝码盘和砝码的总重力要远小于小车的重力，绳子的拉力近似等于砝码盘和砝码的总重力．
（2）其实轨道是有摩擦的，两种解决办法①由速度和力传感器可以得到多组不同的加速度a、力F的值，可以不计动滑轮的质量，也不需要砝码的质量要远小于小车的质量．②调节轨道倾角，不挂砝码使小车受到的重力沿轨道向下的分力抵消阻力，小车做匀速运动
（3）本实验通过比较两小车的位移来比较小车加速度的大小，能这样比较，是因为两小车从静止开始作匀加速直线运动，且两小车的运动时间相等．
（4）两小车从静止开始作匀加速直线运动，且两小车的运动时间相等，所以两小车的位移之比等于加速度之比，即位移与所受合外力成正比，所以拉力之比应该近似等于位移之比，从实验数据中发现第3次实验数据存在明显错误，应舍弃．
（5）验证加速度与小车质量关系，实验过程：
（A）用天平称出小车的质量．
（B）按图装好实验器材．使带滑轮长木板右端抬起，平衡摩擦力．
（C）把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂砝码盘．
（D）将打点计时器接在交流电源，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量．
（E）保持砝码盘和砝码的质量不变，增加小车上的砝码个数，并记录每次增加后的M值，重复上述实验．
（F）分析每条纸带，测量并计算出加速度的值．
（G）作a-关系图象，并由图象确定a、M关系
故答案为：（1）细线与轨道平行（或水平），远小于，砝码盘和砝码的总重力
（2）①由速度和力传感器可以得到多组不同的加速度a、力F的值，可以不计动滑轮的质量，也不需要砝码的质量要远小于小车的质量．
②调节轨道倾角，不挂砝码使小车受到的重力沿轨道向下的分力抵消阻力，小车做匀速运动
（3）两小车从静止开始作匀加速直线运动，且两小车的运动时间相等
（4）3
（5）（A）用天平称出小车的质量．
（B）按图装好实验器材．使带滑轮长木板右端抬起，平衡摩擦力．
（C）把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂砝码盘．
（D）将打点计时器接在交流电源，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量．
（E）保持砝码盘和砝码的质量不变，增加小车上的砝码个数，并记录每次增加后的M值，重复上述实验．
（F）分析每条纸带，测量并计算出加速度的值．
（G）作a-关系图象，并由图象确定a、M关系