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    5．如图甲所示是某同学探究“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，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，力传感器可直接测出绳中拉力，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放．气垫导轨摩擦阻力很小可忽略不计，由于遮光条的宽度很小，可认为遮光条通过光电门时速度不变．

    ①该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示，则d=2.30mm．
    ②下列不必要的一项实验要求是A．
    A．应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量
    B．应使A位置与光电门间的距离适当大些
    C．应使细线与气垫导轨平行
    ③实验时，该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d．将滑块从A位置由静止释放，测量遮光条到光电门的距离L，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t．改变钩码质量，测出对应的力传感器的示数F，已知滑块总质量为M，用已测物理量和已给物理量写出M和F间的关系表达式F=$\frac{{Md}^{2}}{{2Lt}^{2}}$．

    分析 （1）游标卡尺读数结果等于固定刻度读数加上可动刻度读数，不需要估读；
    （2）从实验原理和实验误差角度分析操作的步骤；
    （3）根据运动学公式计算加速度，根据牛顿第二定律F=Ma计算表达式，从而确定研究滑块的加速度与力的关系，处理数据时应作什么图象．

    解答 解：（1）由图知第5条刻度线与主尺对齐，d=2mm+6×0.05mm=2.30 mm；
    （2）A、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A不必要；
    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；
    本题选不必要的，故选：A．
    （3）由题意可知，该实验中保持小车质量M不变，因此有：v2=2as，
    其中：
    v=$\frac{d}{t}$，
    a=$\frac{F}{M}$，
    解得：$\frac{{d}^{2}}{{t}^{2}}$=$\frac{2FL}{M}$，
    整理得：F=$\frac{{Md}^{2}}{{2Lt}^{2}}$，
    故答案为：（1）2.30；（2）A；（3）$\frac{{Md}^{2}}{{2Lt}^{2}}$

    点评 本题要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．要求能够根据实验原理分析操作的合理性．

    练习册系列答案
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