Question

4．如圖甲所示是某同學(xué)探究加速度與力的關(guān)系的實驗裝置．他在氣墊導(dǎo)軌上B處安裝了一個光電門，滑塊上固定一遮光條，滑塊用細(xì)線繞過氣墊導(dǎo)軌左端的定滑輪與力傳感器相連，傳感器下方懸掛鉤碼，每次滑塊都從A處由靜止釋放．

（1）該同學(xué)用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度d，如圖乙所示，則d=2.25mm．
（2）下列實驗要求不必要的是A．
A．應(yīng)使滑塊質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量
B．應(yīng)使A位置與光電門間的距離適當(dāng)大些
C．應(yīng)將氣墊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)水平
D．應(yīng)使細(xì)線與氣墊導(dǎo)軌平行
（3）改變鉤碼的質(zhì)量，測出對應(yīng)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(guān)系，處理數(shù)據(jù)時應(yīng)作出$\frac{1}{{t}^{2}}-F$圖象．（選填“t²-F”“$\frac{1}{t}$-F”或“$\frac{1}{t^2}$-F”）．

Answer 1

分析 （1）游標(biāo)卡尺讀數(shù)結(jié)果等于固定刻度讀數(shù)加上可動刻度讀數(shù)，不需要估讀；
（2）從實驗原理和實驗誤差角度分析操作的步驟；
（3）根據(jù)運動學(xué)公式計算加速度，根據(jù)牛頓第二定律F=Ma計算表達(dá)式，從而確定研究滑塊的加速度與力的關(guān)系，處理數(shù)據(jù)時應(yīng)作什么圖象．

解答 解：（1）由圖知第5條刻度線與主尺對齊，d=2mm+×0.05mm=2.25mm；
（2）A、拉力是直接通過傳感器測量的，故與小車質(zhì)量和鉤碼質(zhì)量大小關(guān)系無關(guān)，故A正確；
B、應(yīng)使A位置與光電門間的距離適當(dāng)大些，有利于減小誤差，故B錯誤
C、應(yīng)將氣墊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)水平，使拉力才等于合力，故C錯誤
D、要保持拉線方向與木板平面平行，拉力才等于合力，故D錯誤；
故選：A．
（3）由題意可知，該實驗中保持小車質(zhì)量M不變，因此有：v²=2as，
其中：
v=$\fracu7hl7j6{t}$，
a=$\frac{F}{M}$，
解得：
$\frac{gegn2j3^{2}}{{t}^{2}}=2\frac{F}{M}L$，
整理得：
$F=\frac{{Md}^{2}}{{2Lt}^{2}}$，
所以研究滑塊的加速度與力的關(guān)系，處理數(shù)據(jù)時應(yīng)作出$\frac{1}{{t}^{2}}-F$圖象．
故答案為：（1）2.25；
（2）A；
（3）$\frac{1}{t^2}-F$；

點評 常用儀器的讀數(shù)要掌握，這是物理實驗的基礎(chǔ)．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．