Question

【題目】在“用DIS研究加速度和力的關系”實驗中：

（1）甲同學采用位移傳感器測量加速度，實驗裝置如圖a所示。位移傳感器測得小車的v-t圖像后，分別得到t1和t2時刻的速度v1和v2，則小車的加速度a=___________。

（2）乙同學采用光電門測量加速度，實驗裝置如圖b。將小車放置在軌道上，使擋光片的前端位于A點處，由靜止開始釋放小車，測出小車上擋光片通過光電門的時間Δt，測出A到B的距離L和擋光片的寬度d。

①根據上述物理量，小車的加速度a=__________；

②在該實驗中，下列操作步驟中必須做到的是（______）

A．要用天平稱量小車質量 B．鉤碼的質量應該遠小于小車質量

C．每次測量均要改變小車的質量 D．不論軌道光滑與否，軌道一定要保持水平

（3）光電門常被用來測量物體運動的瞬時速度，請分析這種測量方法中誤差產生的主要來源_________？得到的速度測量值和真實值相比是偏大還是偏小_________？

Answer 1

【答案】 （或） B 用光電門測出的其實是擋光片經過的平均速度，平均速度只能粗略地描述運動，因而會產生誤差 測量值和真實值相比，在不同的運動中情況不同，若加速運動，測量值偏小；減速運動，測量值偏大；勻速運動，測量值等于真實值

【解析】

（1）[1]由加速度的定義式可知，小車的加速度

（2）[2]由得

則小車的加速度

為了更精確，也可把計算結果寫成

[3]本次實驗的目的是研究加速度和力的關系，所以不需要稱量小車質量，也不用改變小車的質量，故AC錯誤；為了保證實驗前小車的合外力為零，軌道光滑時，軌道就要保持水平，軌道不光滑時，軌道一端就要墊高以平衡摩擦，故D錯誤；為了保證繩子拉力與鉤碼的重力大小近似相等，鉤碼的質量應該遠小于小車質量，故B正確。

故選B。

（3）[4]物體運動時，速度可能是變化的，用光電門測出的其實是擋光片經過的平均速度，平均速度只能粗略地描述運動，因而會產生誤差。

[5]對于勻變速度直線運動，用光電門測出的速度是擋光片經過光電門中間時刻的速度，而真實的速度應該是擋光片經過光電門中間位置的速度，所以測量值和真實值相比，在不同的運動中情況不同，若加速運動，測量值偏小；減速運動，測量值偏大；勻速運動，測量值等于真實值。