Question

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，l、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。

（1）该实验中，在改变小车的质量M或沙桶的总质量m时，为保证小车所受合外力大小约等于mg需要满足的条件是            ;

（2）为了计算出小车的加速度，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）某位同学经过测量、计算得到如下表数据，请在图乙中作出小车加速度与所受合外力的关系图像。

（4）由图象可以看出，该实验存在着较大的误差，产生误差的主要原因是          。

Answer

⑴M>>m  ⑵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t”） （或“”）………⑶见解析 ⑷木板倾角偏小（或“平衡摩擦力不足”或“末完全平衡摩擦力”）……

【解析】

试题分析：（1）根据牛顿第二定律，对小车，对沙桶 ，联立解得 ，由此式可知，要使得T≈mg,必须满足M>>m；（2）为了计算出小车的加速度，除了测量d、t1和t2之外，还需要测量两光电门之间的距离x。小车经过光电门1时的速度 ；经过光电门2时的速度 ；根据解得(或已知小车由光电门1运动至光电门2所用时间t，根据 解得a=)(3)见下图

（4）由图可看出，当F=0.04N时小车才开始加速运动，所以原因是木板倾角偏小（或“平衡摩擦力不足”或“末完全平衡摩擦力”）

考点：探究物体的加速度与合外力、质量关系；匀变速直线运动及用图像处理数据。