Question

如图（a）所示，是某同学在探究“物体质量一定时，加速度与合外力的关系”的实验装置，实验时将小车从光电门A的右侧由静止释放，与光电门连接的数字计时器可以测量遮光片经过光电门A、B所用的时间t_A、t_B，回答下列问题．

（1）下列实验要求必须满足的是_______

A．保证沙桶和沙的质量远小于小车的质量

B．保持沙和沙桶的质量不变

C．保持穿过光电门的细线与长木板平行

D．保持小车的质量不变

（2）为测算小车的加速度，实验中还需要测量的物理量有_______和_______

（3）实验中改变沙和沙桶的质量，得到小车加速度a与弹簧弹力F的对应关系如图（b）所示，图线不经过原点，可能的原因是_______

Answer

CD 遮光片的宽度 光电门AB间的距离 未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足

【解析】（1）由于该实验的连接方式，重物和小车不具有共同的加速度，小车是在绳的拉力下加速运动，此拉力可由测力计示数获得，不需要用重物的重力来代替，故不要求沙桶和沙的质量远小于小车的质量，故A错误；根据控制变量法原理可知，探究“物体质量一定，加速度与合外力的关系”时要保持小车的质量不变，改变沙和沙桶的质量，故B错误，D正确；保持穿过光电门的细线与长木板平行，使平衡摩擦力后，绳子的拉力等于小车受到的合外力，故C正确；故选CD．
（2）已经知道遮光片经过光电门A、B所用的时间tA、tB，则需要测量遮光片的宽度d，从而求出经过AB时的速度，要求出加速度，根据匀变速直线运动位移速度公式即可求解，所以还要测出光电门AB间的距离；
（3）图线不通过坐标原点，F不为零时，加速度仍为零，知实验前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，系统仍存在摩擦力．
点睛：本题第1问选项A为易错选项，这个是课本参考实验的改进版，用这种方法可以准确得到小车受到的合外力，而不需要用重物的重力来近似代替，是一个比课本参考方案更好的办法，题目价值很高．