Question

7．某同学利用如图1所示的装置探究小车的加速度与所受合外力的关系，具体实验步骤如下：
①按照图示安装好实验装置，并测出两光电门间距离L
②平衡摩擦力即调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车沿长木板向下运动，且通过两个光电门的时间相等
③取下细绳和沙桶，测量沙子和沙桶的总质量m，并记录
④把小车置于靠近滑轮的位置，由静止释放小车，记录小车先后通过光电门甲和乙时显示的时间，并计算出小车到达两个光电门时的速度和运动的加速度
⑤重新挂上细绳和沙桶，改变沙桶中沙子的质量，重复②～④步骤

（1）如图2，用游标卡尺测得遮光片宽度d=0.675cm．
（2）关于本实验的说法正确的是B．
A．平衡摩擦力时要取下细绳和沙桶
B．平衡摩擦力时不需要取下细绳和沙桶
C．沙桶和沙子的总质量必须远远小于小车的质量
D．小车的质量必须远远小于沙桶和沙子的总质量
（3）若实验中测量遮光片宽度时存在测量误差，测量结果偏大，其他条件不变，则小车加速度的测量值大于真实值（选填“大于”或“小于”）

Answer 1

分析 （1）根据游标卡尺的读数方法，即主尺读数加上游标读数，不需估读；
（2）探究小车的加速度与所受合外力的关系，平衡摩擦力时不需要取下细绳和沙桶，也不需要沙桶和沙子的总质量必须远远小于小车的质量；
（3）根据运动学公式可知，加速度大小与遮光片宽度的平方成正比，从而即可求解．

解答 解：（1）游标卡尺主尺读数为0.6cm，游标尺上第15个刻度与主尺上某一刻度对齐，
则游标读数为15×0.05=0.75mm=0.075cm，所以最终读数为：0.6cm+0.075cm=0.675cm；
（2）本实验中，沙桶和沙子的总质量所对应的重力即为小车做匀变速运动时，
所受的外力大小，所以不需要“沙桶和沙子的总质量必须远远小于小车的质量”的实验条件；同时平衡摩擦力时不需要取下细绳和沙桶．
（3）由加速度和遮光片宽度之间的数量关系可知，在保持其他实验条件不变的前提下，加速度大小与遮光片宽度的平方成正比，所以加速度测量值大于真实值．
故答案为：（1）0.675； （2）B； （3）大于．

点评 以“验证牛顿第二定律实验”为命题背景，考查学生对基本测量工具的使用，对实验原理、实验操作及误差分析的理解和掌握，注意游标卡尺读数没有估计值．