Question

8．如图所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置．他在气垫导轨上安装了一个光电门B，在滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连（力传感器可测得细线上的拉力大小），力传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放．该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d．

（1）下列不必要的一项实验要求是D；
A．将气垫导轨调节水平              B．使A位置与光电门间的距离适当大些
C．使细线与气垫导轨平行            D．使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量
（2）实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t，测量出滑块在A位置时遮光条到光电门的距离x，则滑块的加速度a=$\frac{{d}^{2}}{2x{t}^{2}}$（用d、t、x表示）
（3）为探究滑块的加速度与力的关系，改变钩码质量．测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，通过描点要作出它们的线性关系图象，处理数据时纵轴为F，横轴应为D．
A．t            B．t²            C．$\frac{1}{t}$            D．$\frac{1}{{t}^{2}}$．

Answer 1

分析 （1）从实验原理和实验误差角度分析操作的步骤；
（2）滑块经过光电门时的瞬时速度可近似认为是滑块经过光电门的平均速度，根据运动学公式解答．
（3）根据牛顿第二定律分析即可．

解答 解：（1）A、应将气垫导轨调节水平，使拉力才等于合力，故A是必要的；
B、应使A位置与光电门间的距离适当大些，有利于减小误差，故B是必要的；
C、要保持拉线方向与木板平面平行，拉力才等于合力，故C是必要的；
D、拉力是直接通过传感器测量的，故与小车质量和钩码质量大小关系无关，故D是不必要的；
本题选不必要的，故选：D．
（2）根据匀变速直线运动位移速度公式得：v²=2ax，而v=$\frac{d}{t}$，
解得：a=$\frac{{d}^{2}}{2x{t}^{2}}$，
（3）根据牛顿第二定律得：a=$\frac{F}{M}$，
解得：F=$\frac{{Md}^{2}}{2x}•\frac{1}{{t}^{2}}$，所以处理数据时纵轴为F，横轴应为$\frac{1}{{t}^{2}}$，故D正确．
故选：D
故答案为：（1）D；（2）$\frac{{d}^{2}}{2x{t}^{2}}$；（3）D．

点评 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，知道滑块经过光电门时的瞬时速度可近似认为是滑块经过光电门的平均速度．