Question

如圖甲是某同學(xué)研究“小車加速度與力”的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置，他將光電門固定在水平軌道上的B點(diǎn)，用不同重物通過(guò)細(xì)線拉同一小車，每次小車都從同一位置A由靜止釋放，測(cè)得s_AB=50cm，遮光條的寬度d=1.14cm．（計(jì)算保留三位有效數(shù)字）

 （1）某次實(shí)驗(yàn)時(shí)，由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過(guò)光電門的時(shí)間t₁=2.0×10^-2s，則小車經(jīng)過(guò)光電門時(shí)的速度v₁=

0.570

m/s；
（2）本次實(shí)驗(yàn)中小車運(yùn)動(dòng)的加速度a₁=

0.325

m/s²；
（3）實(shí)驗(yàn)中，該同學(xué)認(rèn)為細(xì)線對(duì)小車的拉力F等于重物重力的大小，改變重物的重量測(cè)出多組重物的重量和對(duì)應(yīng)遮光條通過(guò)光電門的時(shí)間，計(jì)算出小車相應(yīng)運(yùn)動(dòng)的加速度a，通過(guò)描點(diǎn)作出圖象乙，分析圖線的AB段可得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是

a隨F的增加線性增大

；圖象不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是

操作過(guò)程中沒(méi)有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足

．
（4）小車的質(zhì)量M=

0.500

kg；
（5）此圖線的BC段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是

C

．
A．小車與軌道間存在摩擦B．導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)
C．重物的總重量太大D．所用小車的質(zhì)量太大．

Answer 1

分析：（1）由于遮光條通過(guò)光電門的時(shí)間極短，可以用平均速度表示瞬時(shí)速度．
（2）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度位移公式求出滑塊的加速度．
（3）由圖可知開(kāi)始有外力時(shí)，而小車的加速度為零，說(shuō)明操作過(guò)程中沒(méi)有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足．
（4）該實(shí)驗(yàn)要求滿足小車的質(zhì)量大于大于鉤碼的質(zhì)量．

解答：解：（1）數(shù)字計(jì)時(shí)器記錄通過(guò)光電門的時(shí)間，由位移公式計(jì)算出物體通過(guò)光電門的平均速度，
用該平均速度代替物體的瞬時(shí)速度，故在遮光條經(jīng)過(guò)光電門時(shí)滑塊的瞬間速度為：v1=

d

t1

=

1.14×10-2

2.0×10-2

m/s=0.570m/s
（2）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度位移公式v²=2as
得：a=

v 2 1

2s

=

0.572

2×0.5

m/s2=0.325m/s2
（3）分析圖線的AB段可得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：AB段幾乎是直線，所以a隨F的增加線性增大；
開(kāi)始當(dāng)小車掛上重物時(shí)，加速度卻為零，線性圖象不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，故導(dǎo)致圖象不過(guò)原點(diǎn)的原因是木板傾角偏�。�即說(shuō)明操作過(guò)程中沒(méi)有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足．
（4）該實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象是小車，采用控制變量法研究．當(dāng)質(zhì)量一定時(shí)，研究小車的加速度和小車所受合力的關(guān)系（含摩擦力）．
根據(jù)牛頓第二定律得：
對(duì)m：F-F_f=ma
解得：m=

F-Ff

a

=

1.2-0.2

2

=0.500kg
（5）此圖線的BC段明顯偏離直線向下彎曲，說(shuō)明隨鉤碼質(zhì)量的增加，不再滿足a隨F的增加線性增大；造成此誤差的主要原因未滿足小車的質(zhì)量大于大于鉤碼的質(zhì)量．故正確的選項(xiàng)為C，其他的選項(xiàng)錯(cuò)誤．
故答案為：（1）0.570
（2）0.325
（3）a隨F的增加線性增大；未平衡摩擦力（其他合理解釋均可）
（4）0.500（0.485～0.511）
（5）C

點(diǎn)評(píng)：常用儀器的讀數(shù)要掌握，這是物理實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)．處理實(shí)驗(yàn)時(shí)一定要找出實(shí)驗(yàn)原理，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理我們可以尋找需要測(cè)量的物理量和需要注意的事項(xiàng)．