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实验：探究小车速度随时间变化的规律
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光电计时器是一种研究物体运动情况的常见仪器．当有物体从光电门通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间．现利用如图甲所示装置探究物体的加速度与合外力、质量关系，其N
网友投稿 2022-07-30 00:00:00 零零社区
◎ 题目
光电计时器是一种研究物体运动情况的常见仪器．当有物体从光电门通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间．现利用如图甲所示装置探究物体的加速度与合外力、质量关系，其 NQ是水平桌面，PQ是一端带有滑轮的长木板，1、2是固定在木板上的两个光电门（与之连接的两个光电计时器没有画出）．小车上固定着用于挡光的窄片K，测得其宽度为d，让小车从木板的顶端滑下，光电门各自连接的计时器显示窄片K的挡光时间分别为t
1
和t
2
．
（1）该实验中，在改变小车的质量M或沙桶的总质量m时，保持M＞＞m，这样做的目的是______；
（2）为了计算出小车的加速度，除了测量d、t
1
和t
2
之外，还需要测量______，若上述测量量用x表示，则用这些物理量计算加速度的表达式为a=______；
（3）某位同学经过测量、计算得到如下表数据，请在图乙中作出小车加速度与所受合外力的关系图象．
组别
1
2
3
4
5
6
7
M/kg
0.58
0.58
0.58
0.58
0.58
0.58
0.58
F/N
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
a/m?s
-2
0.13
0.17
0.26
0.34
0.43
0.51
0.59
（4）由图象可以看出，该实验存在着较大的误差，产生误差的主要原因是：
______．
◎ 答案
（1）设小车的质量为M，沙桶的质量为m，根据牛顿第二定律得：
对m：mg-F
拉
=ma
对M：F
拉
=Ma
解得：F
拉
=
mMg
m+M
=
mg
1+
m
M
当m＜＜M时，即当沙桶的总重力要远小于小车的重力，绳子的拉力近似等于沙桶的总重力．
这样做的目的是小车所受合外力大小等于（或约等于）mg．
（2）除了测量d、t
1
和t
2
之外，还需要测量两光电门之间的距离，v
1
=
d
t
1
，v
2
=
d
t
2
，
加速度的表达式为a=
v
22
-
v
21
2x
=
d
2
(
t
21
-
t
22
)
2x
t
21
t
22
．
（3）如下图
（4）从上图中发现直线没过原点，当F≠0时，a=0．也就是说当绳子上有拉力时小车的加速度还为0，说明小车的摩擦力与绳子的拉力抵消呢．该同学实验前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分．
故答案为：（1）小车所受合外力大小等于（或约等于）mg
（2）两光电门之间的距离，
d
2
(
t
21
-
t
22
)
2x
t
21
t
22
（3）上图
（4）未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分．
◎ 解析
“略”
◎ 知识点
专家分析，试题“光电计时器是一种研究物体运动情况的常见仪器．当有物体从光电门通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间．现利用如图甲所示装置探究物体的加速度与合外力、质量关系，其N…”主要考查了你对 【实验：探究小车速度随时间变化的规律】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”，你可以点击相应的链接进行查看和学习。
http://www.00-edu.com/html/202207/223079.html
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