Question

17．某活动小组用如图甲所示的装置做“探究动能定理”实验，将光电门固定在水平轨道上，用重物通过细线拉小车，测出小车质量为M且保持不变，改变所挂重物质量多次进行实验，每次小车都从同一位置由静止释放．用重物所受重力的大小当做小车所受的拉力F．测出多组重物重力和相应小车经过电门时的速度v．

（1）用游标卡尺测出遮光条的宽度d如图乙所示，则d=0.950cm；
（2）实验中还需要测出的物理量是小车静止时遮光条中心到光电门中心的距离；
（3）实验过程中，作出v²-F图象如图丙所示，由图象可知小车受到的摩擦力大小为2N；
（4）重物质量较大时，v²-F图象的ab段明显弯曲，为消除此误差，下列措施可行的是D（选填字母代号）．
A．调整轨道的倾角，在未挂重物时使小车能在轨道上匀速运动
B．重物质量增加后，可以改变小车释放的初始位置
C．重物质量增加后，可以减小小车的质量
D．在重物与细绳之间接一力传感器，用力传感器读数代替重物的重力．

Answer 1

分析 游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标读数，不需估读，由于遮光条通过光电门的时间极短，可以用平均速度表示瞬时速度；
根据动能定理推导出s-t的表达式，画图线是线性关系的图象最能反映规律；

解答 解：（1）游标卡尺的主尺读数为9mm，游标读数为0.05×10mm=0.50mm，
所以最终读数为：9mm+0.50mm=9.50mm=0.950cm；
（2）根据动能定理：（F-f）s=$\frac{1}{2}$mv²
由公式可以看出，实验中还需要测出的物理量是小车静止时遮光条中心到光电门中心的距离．
（3）由题图与公式：（F-f）s=$\frac{1}{2}$mv²比较可知，当摩擦力与拉力F相等时，速度为0，所以可知小车受到的摩擦力大小为2N
（4）由图甲可知，该实验的过程中是用物块的重力来代替拉力F，若以物块与小车整体为研究对象，则：
a=$\frac{mg}{M+m}$，绳子的拉力：$F=Ma=\frac{Mmg}{M+m}=\frac{1}{1+\frac{m}{M}}•mg$
可知，物块与小车之间的质量差别越大，拉力就越接近mg，即m＜＜M时，满足F=mg．
由以上的分析可知，图象丙发生弯曲是由于不满足m＜＜M的原因，所以为消除此误差，可以在重物与细绳之间接一力传感器，用力传感器读数代替重物的重力．
故选：D．
故答案为：（1）0.950；（2）小车静止时遮光条中心到光电门中心的距离；（3）2；（4）D

点评 该题中，常用仪器的读数要掌握，这是物理实验的基础．处理实验时一定要找出实验原理，根据实验原理我们可以寻找需要测量的物理量和需要注意的事项．