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，1、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，保持M＞＞m，这样做的目的是______；
（2）为了计算小车的加速度，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=______

1-

t

2 2

)2x

t

2 1

t

2 2

（或“”）

Answer

（1）根据实验原理可知，只有当满足M＞＞m时沙桶的总重力才可看作小车的合外力．
（2）通过测量的d、t1和t2可以求出小车通过光电门1、2时的速度大小，如果知道了小车通过光电门1和2的时间或者位移，根据运动学公式即可求出物体的加速度，据此可正确解答本题．
（3）由图可知开始有外力时，而小车的加速度为零，说明操作过程中没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足．
【解析】
（1）实验中我们认为：mg=Ma，而实际上是：mg=（M+m）a，因此只有当M＞＞m时，小车所受合外力大小等于mg．
故答案为：小车所受合外力大小等于（或约等于）mg．
（2）通过光电门的测量我们计算出了通过光电门1的速度为：，
通过2时的速度为：
如果测量出经过1、2时的时间t，根据：，得：
如果测出经过1、2时的距离x，根据：，得：a=．
故答案为：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”），（或“：”） 
（3）由图乙可知，开始小车受合外力时，加速度却为零，因此操作过程中可能没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足．
故答案为：木板倾角偏小（或“平衡摩擦力不足”或“末完全平衡摩擦力”）．