Question

【題目】如圖所示，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= 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Δt=2．0×s，則小車經過光電門時的速度為 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間應滿足的關系為 ;

（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Δt，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 （選填“V-m”或“-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 。

Answer 1

【答案】（1）1．140；0．57m/s（2）M遠遠大于m

（3）v2-m（4）小車與水平軌道間存在摩擦力（或未平衡摩擦力）

【解析】試題分析：（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；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：

（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．為消除摩擦力對實驗的影響，可以把木板右端適當墊高，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：，對M：，解得：，當時，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：，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小．即說明操作過程中沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足．