Question

（2007?汕尾模擬）通過對影響加速度因素的分析，我們知道，物體的加速度與它受到的力及其物體的質量有關．為了探究加速度與力、質量的定量關系，簡要說明設計實驗時，如何應用控制變量法（1）

保持小車受力不變，改變小車質量，研究小車加速度與小車質量的關系

；（2）

保持小車質量不變，改變小車拉力，研究小車加速度與小車受力的關系

；
直接測量物體運動加速度是不容易的，能否用其他容易測量的物理量來代替呢？某同學設計了以下實驗方案，研究加速度與力的關系．
把兩輛質量相同的實驗小車并排放在光滑長木板上，用不同的拉力F₁、F₂牽引兩輛小車，讓它們同時由靜止開始做勻加速直線運動，再通過拴在兩車后面的其它裝置（如細線控制），控制兩小車同時停止運動．測量兩小車的運動位移分別為S₁、S₂．
在忽略實驗誤差的情況下，這個實驗方案是否可行？如果可行，請說明實驗原理．如果不可行，請說明原因．

根據勻變速直線運動的位移公式，s=

1

2

at2，運動時間相同，物體運動的位移與物體運動的加速度成正比．可以把研究a與F的關系，轉化為研究s與F的關系

．

Answer 1

分析：在探究加速度與力、質量的定量關系中，有三個量，為研究之間的關系，因此采用控制其中一個量不變，從而研究其他兩個量關系，將此稱之為控制變量法．
由于小車同時都做勻加速直線運動，要知道小車的加速度的大小關系，因而根據s=

1

2

at2可知，在相同的時間內，位移的大小與加速度的大小成正比．

解答：解：在研究物體的“加速度、作用力和質量”三個物理量的關系時，由于變量較多，因此采用了“控制變量法”進行研究，分別控制一個物理量不變，看另外兩個物理量之間的關系，故：（1）保持小車受力不變，改變小車質量，研究小車加速度與小車質量的關系．
（2）保持小車質量不變，改變小車拉力，研究小車加速度與小車受力的關系．
這實驗方案可行：用不同的拉力F₁、F₂牽引兩輛小車，讓它們同時由靜止開始做勻加速直線運動，在相同時間內，位移與時間的平方成正比．
即：根據勻變速直線運動的位移公式，s=

1

2

at2，運動時間相同，物體運動的位移與物體運動的加速度成正比．可以把研究a與F的關系，轉化為研究s與F的關系．
故答案為：（1）保持小車受力不變，改變小車質量，研究小車加速度與小車質量的關系．
（2）保持小車質量不變，改變小車拉力，研究小車加速度與小車受力的關系．
這個實驗方案是可行的．
根據勻變速直線運動的位移公式，s=

1

2

at2，運動時間相同，物體運動的位移與物體運動的加速度成正比．可以把研究a與F的關系，轉化為研究s與F的關系．

點評：在學習物理過程中掌握各種研究問題的方法是很重要的，要了解各種方法在物理中的應用．同時采用位移來確定加速度的大小時，注意必須確保時間相同．