Question

17．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，传感器下方悬挂钩码，每次滑块及遮光条都从位置A处由静止释放．

（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=2.20mm．
（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，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是遮光条到光电门的距离L．
（3）改变钩码质量，读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，该同学已经将实验中的数据描入了图丙所示F-$\frac{1}{t^2}$坐标系中，请你用一平滑的曲线将各点连接起来．
（4）若图丙中所作的F-$\frac{1}{t^2}$图象的斜率为k，设AB间的距离为s，当遮光条的宽度为d时，则滑块和遮光条的总质量为M=$\frac{2ks}{{d}^{2}}$．

Answer 1

分析 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．
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．

解答 解：（1）由图知第6条刻度线与主尺对齐，d=2mm+4×0.05mm=2.20mm；
（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，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．
根据运动学公式得若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是遮光条到光电门的距离L．
（3）
（4）由题意可知，该实验中保持小车质量M不变，因此有：v²=2as，
v=$\frac{d}{t}$，a=$\frac{F}{M}$，
可得：
$\frac{{d}^{2}}{{t}^{2}}=2•\frac{F}{M}•s$，
解得：$M=\frac{2Fs{t}^{2}}{{d}^{2}}$=$\frac{2ks}{{d}^{2}}$．
故答案为：2.20；遮光条到光电门的距离L；如图：；$\frac{2ks}{{d}^{2}}$．

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