Question

如圖1所示為一氣墊導軌，導軌上安裝有一個光電門B，滑塊上固定一遮光條，滑塊用細線繞過氣墊導軌左端的定滑輪與力傳感器相連，力傳感器可測出繩子上的拉力大小．傳感器下方懸掛鉤碼，每次滑塊都從A處由靜止釋放．
（Ⅰ）該同學用游標卡尺測量遮光條的寬度d，如圖2所示，則d=

2.25

mm．
（Ⅱ）實驗時，由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門B的時間t=1.0×10^-2s，則滑塊經過光電門B時的瞬時速度為

0.225

m/s．
（Ⅲ）若某同學用該實驗裝置探究加速度與力的關系，
①要求出滑塊的加速度，還需要測量的物理量是

遮光條到光電門的距離L

（文字說明并用相應的字母表示）．
②下列不必要的一項實驗要求是

A

．（請?zhí)顚戇x項前對應的字母）
A．滑塊質量遠大于鉤碼和力傳感器的總質量
B．應使A位置與光電門間的距離適當大些
C．應將氣墊導軌調節(jié)水平
D．應使細線與氣墊導軌平行
③改變鉤碼質量，測出對應的力傳感器的示數(shù)F和遮光條通過光電門的時間t，通過描點作出線性圖象，研究滑塊的加速度與力的關系，處理數(shù)據(jù)時應作出

1

t2

-F

圖象．（選填“t²-F”、“

1

t

-F”或“

1

t2

-F”）．
（Ⅳ）若某同學用該實驗裝置驗證滑塊A所受合外力做功與動能變化量關系，還需測量的物理量是

遮光條到光電門的距離L、滑塊A的質量M，

（文字說明并用相應的字母表示）；驗證的表達式為

FL=

Md2

2t2

．
（Ⅴ）該實驗裝置能否用于驗證滑塊A、鉤碼和力傳感器組成的系統(tǒng)機械能守恒？

能

（填“能”或“不能”）

Answer 1

分析：游標卡尺讀數(shù)結果等于固定刻度讀數(shù)加上可動刻度讀數(shù)，不需要估讀．
滑塊經過光電門時的瞬時速度可近似認為是滑塊經過光電門的平均速度．根據(jù)運動學公式解答．
用細線拉力表示合力，要考慮摩擦力的影響．
根據(jù)功的定義式求出合力功，再與動能的變化進行比較判斷．
設遮光條前進了s，鉤碼的重力勢能減少了mgs，系統(tǒng)動能增加了

1

2

（M+m）（

d

△t

）²，所以我們可以通過比較mgs和

1

2

（M+m）（

d

△t

）²的大小來驗證系統(tǒng)機械能守恒定律．

解答：解：（Ⅰ）由圖知主尺讀數(shù)是2mm，游標尺第5條刻度線與主尺對齊，即游標尺讀數(shù)是5×0.05mm=0.25 mm；所以d=2mm+0.25mm=2.25 mm；
（Ⅱ）實驗時，將滑塊從A位置由靜止釋放，由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門B的時間t，滑塊經過光電門時的瞬時速度可近似認為是滑塊經過光電門的平均速度．
即v=

d

t

=

2.25×0.001

0.01

=0.225m/s
（Ⅲ）①根據(jù)運動學公式a=

v2

2L

得若要得到滑塊的加速度，還需要測量的物理量是遮光條到光電門的距離L
②A、拉力是直接通過傳感器測量的，故與小車質量和鉤碼質量大小關系無關，故A錯誤；
B、應使A位置與光電門間的距離適當大些，有利于減小誤差，故B正確
C、應將氣墊導軌調節(jié)水平，使拉力才等于合力，故C正確
D、要保持拉線方向與木板平面平行，拉力才等于合力，故D正確；
本題選不必要的一項，故選A．
③由題意可知，該實驗中保持小車質量M不變，因此有：v²=2as，
v=

d

t

，a=

F

M

，

d2

t2

=2

F

M

L
所以研究滑塊的加速度與力的關系，處理數(shù)據(jù)時應作出

1

t2

-F圖象．
（Ⅳ）若某同學用該實驗裝置驗證滑塊A所受合外力做功與動能變化量關系，合外力做功是FL，動能變化量是

1

2

Mv²=

Md2

2t2

還需測量的物理量是遮光條到光電門的距離L、滑塊A的質量M，驗證的表達式為FL=

Md2

2t2

．
（Ⅴ）設遮光條前進了s，鉤碼的重力勢能減少了mgs，系統(tǒng)動能增加了

1

2

（M+m）（

d

△t

）²，
所以我們可以通過比較mgs和

1

2

（M+m）（

d

△t

）²的大小來驗證系統(tǒng)機械能守恒定律．
即該實驗裝置能用于驗證滑塊A、鉤碼和力傳感器組成的系統(tǒng)機械能守恒．
故答案為：（1）（Ⅰ）2.25；（Ⅱ）0.225；（Ⅲ）①遮光條到光電門的距離L；②A；③

1

t2

-F；（Ⅳ）遮光條到光電門的距離L、滑塊A的質量M，F(xiàn)L=

Md2

2t2

；（Ⅴ）能

點評：常用儀器的讀數(shù)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(jù)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．