Question

（2009?南通二模）如圖甲所示是某同學探究小車加速度與力的關系的實驗裝置，他將光電門固定在水平軌道上的B點，用不同重物通過細線拉同一小車，每次小車都從同一位置A由靜止釋放．
（1）若用游標卡尺測出遮光條的寬度d如圖乙所示，則d=

1.140

cm；實驗時將小車從圖示位置由靜止釋放，由數字計時器讀出遮光條通過光電門的時間△t=2.0×10^-2s，則小車經過光電門時的速度為

0.57

m/s；
（2）實驗中可近似認為細線對小車的拉力與重物重力大小相等，則重物的質量m與小車的質量M間應滿足的關系

m＜＜M

；
（3）測出多組重物的質量m和對應遮光條通過光電門的時間△t，并算出相應小車經過光電門時的速度v，通過描點作出線性圖象，研究小車加速度與力的關系．處理數據時應作出

v²-m

（選填“v-m”或“v²-m”）圖象；
（4）某同學在（3）中作出的線性圖象不通過坐標原點，其原因是

操作過程中沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足．

．

Answer 1

分析：（1）游標卡尺的讀數等于主尺讀數加上游標讀數，不需估讀，由于遮光條通過光電門的時間極短，可以用平均速度表示瞬時速度．根據勻變速直線運動的速度位移公式求出滑塊的加速度．
（2）為使繩子的拉力等于重物的重力，M應遠遠大于m；
（3）由題意可知，該實驗中保持小車質量M不變，因此有：v²=2as=

2mg

M

s，可知畫出v²-m圖象可以直觀的得出結論．
（4）由圖可知開始有外力時，而小車的加速度為零，說明操作過程中沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足．

解答：解：（1）游標卡尺的主尺讀數為11mm，游標讀數為0.05×8mm=0.40mm，
所以最終讀數為：11mm+0.40mm=11.40mm=1.140cm；
②數字計時器記錄通過光電門的時間，由位移公式計算出物體通過光電門的平均速度，
用該平均速度代替物體的瞬時速度，故在遮光條經過光電門時滑塊的瞬間速度為：v=

d

△t

=0.57　m/s
（2）該實驗的研究對象是小車，采用控制變量法研究．當質量一定時，研究小車的加速度和小車所受合力的關系．
那么小車的合力怎么改變和測量呢？為消除摩擦力對實驗的影響，可以把木板D的左端適當墊高，以使小車的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小車的合力就是繩子的拉力．
根據牛頓第二定律得：
對m：mg-F_拉=ma
對M：F_拉=Ma
解得：F_拉=

mMg

m+M

當M＞＞m時，即當重物重力要遠小于小車的重力，繩子的拉力近似等于重物的總重力．
（3）由題意可知，該實驗中保持小車質量M不變，因此有：v²=2as=

2mg

M

s，
由題意可知，M、s不變，畫出v²-m圖象，若圖象為過原點的直線，則說明外力和加速度成正比，故畫出v²-m圖象可以直觀的得出結論．
（4）開始當小車掛上重物時，加速度卻為零，線性圖象不通過坐標原點，故導致圖象不過原點的原因是木板傾角偏�。�即說明操作過程中沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足．
故答案為：（1）1.140，0.57（2）m＜＜M （3）v²-m
（4）操作過程中沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足．

點評：常用儀器的讀數要掌握，這是物理實驗的基礎．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．