Question

在探究加速度a與力F、質量m的關系實驗中，三個小組分別采用了圖甲、圖乙、圖丙不同的實驗器材進行．乙組不同于甲組的是長木板的右端墊著小木塊，丙組不同的是用氣墊導軌代替長木板、數字計時器代替打點計時器（遮光條通過每個光電門需要的時間t都可以直接顯示出來）．
（1）若先探究a與F的關系，則應保持實驗器材中

小車的質量

不變；實驗中測F應該測的是

重物的重力

，在三組器材中測F時產生系統誤差最大的是

甲

，乙組中采取減小系統誤差的關鍵是

將木板墊成斜面使小車受到的重力沿著斜面的分力與摩擦力平衡

．三個組測量了數據后描繪的a-F圖象有所不同，其中有一組得到的如圖丁所示，這是

甲

組器材測得的結果．（每空1分）
（2）用丙組做實驗時兩個光電門間距是30cm，遮光條的寬度為1cm，它通過光電門1和2時需要的時間分別顯示為0.1s和0.025s，計算小車經過兩個光電門時的速度為v₁=

0.1

m/s，v₂=

0.4

m/s，由此計算出小車的加速度a=

0.25

m/s²．

Answer 1

分析：實驗用控制變量法探究加速度a與力F、質量m的關系，用重物的重力代替拉力F，甲組沒有平衡摩擦力，光電門測量滑塊瞬時速度的原理是用極短時間內的平均速度表示瞬時速度；然后根據運動學公式求出加速度．

解答：解：（1）實驗用控制變量法探究加速度a與力F、質量m的關系，若先探究a與F的關系，則應保持實驗器材中小車質量不變，實驗中測F應該測的是重物的重力，甲組沒有平衡摩擦力，所以甲組誤差最大，乙組中采取減小系統誤差的關鍵是將木板墊成斜面使小車受到的重力沿著斜面的分力與摩擦力平衡，保證繩子的拉力即為F，丁圖表示當繩子有拉力時，加速度還為零，說明沒有平衡摩擦力，是甲組器材測得的結果；
（2）滑塊經過光電門1時的速度表達式v₁=

d

△t1

=

0.01

0.1

=0.1m/s
經過光電門2時的速度表達式v₂=

d

△t2

=

0.01

0.025

=0.4m/s
根據速度位移關系公式，加速度為：a=

v22-v12

2x

=

0.16-0.01

0.6

=0.25m/s2
故答案為：（1）小車的質量；重物的重力； 甲；將木板墊成斜面使小車受到的重力沿著斜面的分力與摩擦力平衡；甲；
（2）0.1；0.4；0.25

點評：處理實驗時一定要找出實驗原理，根據實驗原理我們可以尋找需要測量的物理量和需要注意的事項．明確瞬時速度的測量方法，即用極短時間內的平均速度表示瞬時速度，然后根據運動學公式求解加速度．