Question

通过对影响加速度因素的分析，我们知道，物体的加速度与它受到的力及其物体的质量有关．为了探究加速度与力、质量的定量关系，简要说明设计实验时，如何应用控制变量法（1）______；（2）______；
直接测量物体运动加速度是不容易的，能否用其他容易测量的物理量来代替呢？某同学设计了以下实验方案，研究加速度与力的关系．
把两辆质量相同的实验小车并排放在光滑长木板上，用不同的拉力F₁、F₂牵引两辆小车，让它们同时由静止开始做匀加速直线运动，再通过拴在两车后面的其它装置（如细线控制），控制两小车同时停止运动．测量两小车的运动位移分别为S₁、S₂．
在忽略实验误差的情况下，这个实验方案是否可行？如果可行，请说明实验原理．如果不可行，请说明原因．______．

Answer 1

解：在研究物体的“加速度、作用力和质量”三个物理量的关系时，由于变量较多，因此采用了“控制变量法”进行研究，分别控制一个物理量不变，看另外两个物理量之间的关系，故：（1）保持小车受力不变，改变小车质量，研究小车加速度与小车质量的关系．
（2）保持小车质量不变，改变小车拉力，研究小车加速度与小车受力的关系．
这实验方案可行：用不同的拉力F₁、F₂牵引两辆小车，让它们同时由静止开始做匀加速直线运动，在相同时间内，位移与时间的平方成正比．
即：根据匀变速直线运动的位移公式，，运动时间相同，物体运动的位移与物体运动的加速度成正比．可以把研究a与F的关系，转化为研究s与F的关系．
故答案为：（1）保持小车受力不变，改变小车质量，研究小车加速度与小车质量的关系．
（2）保持小车质量不变，改变小车拉力，研究小车加速度与小车受力的关系．
这个实验方案是可行的．
根据匀变速直线运动的位移公式，，运动时间相同，物体运动的位移与物体运动的加速度成正比．可以把研究a与F的关系，转化为研究s与F的关系．
分析：在探究加速度与力、质量的定量关系中，有三个量，为研究之间的关系，因此采用控制其中一个量不变，从而研究其他两个量关系，将此称之为控制变量法．
由于小车同时都做匀加速直线运动，要知道小车的加速度的大小关系，因而根据可知，在相同的时间内，位移的大小与加速度的大小成正比．
点评：在学习物理过程中掌握各种研究问题的方法是很重要的，要了解各种方法在物理中的应用．同时采用位移来确定加速度的大小时，注意必须确保时间相同．