Question

如圖一所示是某同學(xué)探究小車加速度與力的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置，他將光電門固定在水平軌道上的B點(diǎn)，用不同重物通過(guò)細(xì)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(biāo)卡尺測(cè)出遮光條的寬度d，實(shí)驗(yàn)時(shí)將小車從圖二所示位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過(guò)光電門的時(shí)間△t，則小車經(jīng)過(guò)光電門時(shí)的速度為v=______；
（2）實(shí)驗(yàn)中可近似認(rèn)為細(xì)線對(duì)小車的拉力與重物重力大小相等，則重物的質(zhì)量m與小車的質(zhì)量M間應(yīng)滿足的關(guān)系為______；
（3）測(cè)出多組重物的質(zhì)量m和對(duì)應(yīng)遮光條通過(guò)光電門的時(shí)間△t，通過(guò)描點(diǎn)作出線性圖象，研究小車加速度與力的關(guān)系．處理數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)作出______圖象．
A．△t-m　 B．△t²-m C．　　D．
（4）某同學(xué)在（3）中作出的線性圖象不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，其原因是______?

Answer 1

解：（1）勻加速直線運(yùn)動(dòng)中可以用平拋速度代替瞬時(shí)速度，所以小車經(jīng)過(guò)光電門時(shí)的速度為v=；
（2）該實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象是小車，采用控制變量法研究．當(dāng)質(zhì)量一定時(shí)，研究小車的加速度和小車所受合力的關(guān)系．那么小車的合力怎么改變和測(cè)量呢？為消除摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，可以把木板D的左端適當(dāng)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(jù)牛頓第二定律得：
對(duì)m：mg-F_拉=ma
對(duì)M：F_拉=Ma
解得：F_拉=
當(dāng)M＞＞m時(shí)，即當(dāng)重物重力要遠(yuǎn)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(shí)驗(yàn)中保持小車質(zhì)量M不變，因此有：v²=2as，a==，而a==，所以；
所以要畫出
故選D
（4）開始當(dāng)小車掛上重物時(shí)，加速度卻為零，線性圖象不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，故導(dǎo)致圖象不過(guò)原點(diǎn)的原因是木板傾角偏�。�即說(shuō)明操作過(guò)程中沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足．
故答案為：（1） （2）m遠(yuǎn)小于M （3）D （4）沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足．
分析：（1）小車經(jīng)過(guò)光電門時(shí)的速度等于遮光條的寬度除以時(shí)間；
（2）為使繩子的拉力等于重物的重力，M應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于m；
（3）由題意可知，該實(shí)驗(yàn)中保持小車質(zhì)量M不變，因此有：v²=2as，a==，而a==，所以；
（4）由圖可知開始有外力時(shí)，而小車的加速度為零，說(shuō)明操作過(guò)程中沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足．
點(diǎn)評(píng)：本實(shí)驗(yàn)與教材中的實(shí)驗(yàn)有所不同，但是根據(jù)所學(xué)物理知識(shí)，明確了實(shí)驗(yàn)原理，即可正確解答．