Question

14．某個同學分別做“探究加速度與力、質量關系”的實驗．如圖甲所示是該同學探究小車加速度與力的關系的實驗裝置，他將光電門固定在水平軌道上的B點，用不同重物通過細線拉同一小車，每次小車都從同一位置A由靜止釋放．

（1）若用游標卡尺測出光電門遮光條的寬度d如圖乙所示，則d=1.050　cm；實驗時將小車從圖示位置由靜止釋放，由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門的時間△t，則小車經過光電門時的速度為$v=\frac4fg2um9{△t}$�。ㄓ米帜副硎荆�；
（2）實驗中可近似認為細線對小車的拉力與重物重力大小相等，則重物的質量m與小車的質量M間應滿足的關系為m＜＜M；
（3）測出多組重物的質量m和對應遮光條通過光電門的時間△t，并算出相應小車經過光電門時的速度v，通過描點作出線性圖象，研究小車加速度與力的關系．處理數(shù)據(jù)時應作出${v}_{\;}^{2}-m$　（選填“v-m”或“v₂-m”）圖象；
（4）該同學在③中作出的線性圖象不通過坐標原點，開始實驗前他應采取的做法是C
A．將不帶滑輪的木板一端適當墊高，使小車在鉤碼拉動下恰好做勻速運動
B．將不帶滑輪的木板一端適當墊高，使小車在鉤碼拉動下恰好做勻加速運動
C．將不帶滑輪的木板一端適當墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運動
D．將不帶滑輪的木板一端適當墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻加速運動．

Answer 1

分析 （1）游標卡尺的讀數(shù)等于主尺讀數(shù)加上游標讀數(shù)，不需估讀，由于遮光條通過光電門的時間極短，可以用平均速度表示瞬時速度．
（2）為使繩子的拉力等于重物的重力，M應遠遠大于m；
（3）由題意可知，該實驗中保持小車質量M不變，因此有${v}_{\;}^{2}=2as=2\frac{mg}{M}s$，可知畫出v²-m圖象可以直觀的得出結論．
（4）平衡摩擦力就是讓小車在無拉力的作用下做勻速直線運動，讓重力沿斜面的分力等于小車受到的摩擦力．

解答 解：（1）游標卡尺的主尺讀數(shù)為10mm，游標讀數(shù)為0.05×10mm=0.50mm，
所以最終讀數(shù)為：10mm+0.150mm=10.50mm=1.050cm；
②數(shù)字計時器記錄通過光電門的時間，由位移公式計算出物體通過光電門的平均速度，
用該平均速度代替物體的瞬時速度，故在遮光條經過光電門時滑塊的瞬間速度為：$v=\fracygwuatb{△t}$
（2）該實驗的研究對象是小車，采用控制變量法研究．當質量一定時，研究小車的加速度和小車所受合力的關系．消除摩擦力對實驗的影響，可以把木板D的左端適當墊高，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m：mg-F_拉=ma
對M：F_拉=Ma
解得：${F}_{拉}^{\;}=\frac{Mmg}{M+m}$，當M＞＞m時，即當重物質量要遠小于小車的質量時，繩子的拉力近似等于重物的總重力．
（3）由題意可知，該實驗中保持小車質量M不變，因此有 ${v}_{\;}^{2}=2as=2\frac{mg}{M}s$，由題意可知，g為常量，M、s不變，畫出v²-m圖象，若圖象為過原點的直線，則說明外力和加速度成正比，故畫出v²-m圖象可以直觀的得出結論．
（4）將不帶滑輪的木板一端適當墊高，在不掛鉤碼的情況下使小車恰好做勻速運動，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，當每次改變重物的質量時，不需要重新調節(jié)木板的傾角，故A、B、D錯誤，C正確．
故選C．
故答案為：（1）1.050，$\fracjqbk7nx{△t}$           （2）m＜＜M         （3）v²-m        （4）C

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．