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

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 实验：探究加速度与力、质量的关系/2022-10-27 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 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t1和t2．

魔方格

（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）为了计算小车的加速度，除了测量d、t1和t2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）某位同学经测量、计算获得的数据作出了小车加速度与所受合外力的关系图象（图乙），试指出图线不过原点产生误差的主要原因．______．

◎ 答案

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光电 探究 知识点 木板 答案
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    • （1）实验中我们认为：mg=Ma，而实际上是：mg=（M+m）a，因此只有当M＞＞m时，小车所受合外力大小等于mg．
    故答案为：小车所受合外力大小等于（或约等于）mg．
    （2）通过光电门的测量我们计算出了通过光电门1的速度为：v1=
    d
    t1
    ，
    通过2时的速度为：v2=
    d
    t2

    如果测量出经过1、2时的时间t，根据：a=
    v2-v1
    t
    ，得：a=
    d(t1-t2)
    tt1t2

    如果测出经过1、2时的距离x，根据：
    v22
    -
    v21
    =2ax    ，得：a=
    d2(
    t21
    -
    t22
    )
    2x
    t21
    t22
    ．
    故答案为：两光电门之间的距离（或“小车由光电门1运动至光电门2所用时间”），
    d2(
    t21
    -
    t22
    )
    2x
    t21
    t22
    （或“：a=
    d(t1-t2)
    tt1t2
    ”） 
    （3）由图乙可知，开始小车受合外力时，加速度却为零，因此操作过程中可能没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足．
    故答案为：木板倾角偏小（或“平衡摩擦力不足”或“末完全平衡摩擦力”）．
    如（a）图，质量为M的滑块A放在气垫导轨B上，C为位移传感器，它能将滑块A到传感器C的距离数据实时传送到计算机上，经计算机处理后在屏幕上显示滑块A的位移-时间（s-t）图象和速率
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