Question

（12分）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．现利用如图甲所示的装置探究物体的加速度与合外力、质量的关系，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t_2。

（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象．

组别	1	2	3	4	5	6	7
M/kg	0.58	0.58	0.58	0.58	0.58	0.58	0.58
F/N	0.10	0.15	0.20	0.25	0.30	0.35	0.40
a/m·s^-2	0.13	0.17	0.26	0.34	0.43	0.51	0.59

（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

（1）小车所受合外力大小等于（或约等于）mg；

（2）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）图线如图；

（4）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）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，这样做的目的是使得小车所受合外力大小等于（或约等于）mg；（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，若上述测量量用x表示，小车通过两光电门的速度分别为和则根据可得加速度的表达式为；

（3）图线如图；

（4）由图象可以看出，产生误差的主要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、质量的关系