Question

【題目】某實驗小組在“探究加速度與物體受力的關系”實驗中，設計出如下實驗方案，實驗裝置如圖所示．已知小車（含遮光條））質量M，砝碼盤質量m0，長木板上固定兩個光電門A、B，其實驗步驟是：

A．按圖所示安裝好實驗裝置；

B．掛上細繩和砝碼盤（含砝碼），調節長木板的傾角，輕推小車后，使小車能沿長木板向下做勻速運動；

C．取下細繩和砝碼盤，記下砝碼盤中砝碼的質量m；

D．將小車置于長木板上由靜止釋放，讓小車在木板上運動，并先后經過AB兩個光電門

E．重新掛上細繩和砝碼盤，改變砝碼盤中砝碼的質量，重復B-D步驟，求得小車在不同合外力F作用下的加速度。

回答下列問題：

（1）按上述方案做實驗，是否要求砝碼和砝碼盤的總質量遠小于小車的質量？______（填“是”或“否”）．

（2）如圖，遮光條的寬度為______mm。若遮光條寬度為d，經過光電門A、B時遮光時間分別為t1、t2，光電門A、B中心之間的距離為L，砝碼盤中砝碼的質量為m，重力加速度為g，則小車的加速度為______，小車受到的合外力為______（用題目給定的物理量符號表示）

（3）某同學將有關測量數據填入他所設計的表格中，他根據表中的數據畫出a-F圖象（如圖）．造成圖線不過坐標原點的一條最主要原因是：________。

Answer 1

【答案】 （1）否 （2）5.45 (m0+m)g； （3）在計算小車所受的合外力時未計入砝碼盤的重力

【解析】（1）當小車勻速下滑時有：Mgsinθ=f+（m+m0）g，M為小車的質量，m0為砝碼盤的質量，
當取下細繩和砝碼盤后，放開小車做勻加速運動，由于重力沿斜面向下的分力Mgsinθ和摩擦力f不變，因此其合外力為F=Mgsinθ-f=（m+m0）g，由此可知該實驗中不需要砝碼和砝碼盤的總質量遠小于小車的質量．
（2）游標卡尺的主尺讀數為5mm，游標讀數為0.05×9mm=0.45mm，所以最終讀數為5.45mm．
滑塊經過光電門1時的瞬時速度的表達式，滑塊經過光電門2時的瞬時速度的表達式，根據 解得：a= 小車受到的合外力等于盤和砝碼的總重力(m0+m)g
（3）由圖象可知，當外力為零時，物體有加速度，這說明在計算小車所受的合外力時未計入砝碼盤的重力.