Question

如图甲是某同学研究“小车加速度与力”的关系的实验装置，他将光电门固定在水平轨道上的B点，用不同重物通过细线拉同一小车，每次小车都从同一位置A由静止释放，测得s_AB=50cm，遮光条的宽度d=1.14cm．（计算保留三位有效数字）

 （1）某次实验时，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间t₁=2.0×10^-2s，则小车经过光电门时的速度v₁=

0.570

m/s；
（2）本次实验中小车运动的加速度a₁=

0.325

m/s²；
（3）实验中，该同学认为细线对小车的拉力F等于重物重力的大小，改变重物的重量测出多组重物的重量和对应遮光条通过光电门的时间，计算出小车相应运动的加速度a，通过描点作出图象乙，分析图线的AB段可得出的实验结论是

a随F的增加线性增大

；图象不通过坐标原点的原因是

操作过程中没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足

．
（4）小车的质量M=

0.500

kg；
（5）此图线的BC段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是

C

．
A．小车与轨道间存在摩擦B．导轨保持了水平状态
C．重物的总重量太大D．所用小车的质量太大．

Answer 1

分析：（1）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．
（2）根据匀变速直线运动的速度位移公式求出滑块的加速度．
（3）由图可知开始有外力时，而小车的加速度为零，说明操作过程中没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足．
（4）该实验要求满足小车的质量大于大于钩码的质量．

解答：解：（1）数字计时器记录通过光电门的时间，由位移公式计算出物体通过光电门的平均速度，
用该平均速度代替物体的瞬时速度，故在遮光条经过光电门时滑块的瞬间速度为：v1=

d

t1

=

1.14×10-2

2.0×10-2

m/s=0.570m/s
（2）根据匀变速直线运动的速度位移公式v²=2as
得：a=

v 2 1

2s

=

0.572

2×0.5

m/s2=0.325m/s2
（3）分析图线的AB段可得出的实验结论是：AB段几乎是直线，所以a随F的增加线性增大；
开始当小车挂上重物时，加速度却为零，线性图象不通过坐标原点，故导致图象不过原点的原因是木板倾角偏小．即说明操作过程中没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足．
（4）该实验的研究对象是小车，采用控制变量法研究．当质量一定时，研究小车的加速度和小车所受合力的关系（含摩擦力）．
根据牛顿第二定律得：
对m：F-F_f=ma
解得：m=

F-Ff

a

=

1.2-0.2

2

=0.500kg
（5）此图线的BC段明显偏离直线向下弯曲，说明随钩码质量的增加，不再满足a随F的增加线性增大；造成此误差的主要原因未满足小车的质量大于大于钩码的质量．故正确的选项为C，其他的选项错误．
故答案为：（1）0.570
（2）0.325
（3）a随F的增加线性增大；未平衡摩擦力（其他合理解释均可）
（4）0.500（0.485～0.511）
（5）C

点评：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．