问题 问答题

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=______;

(3)某位同学经测量、计算获得的数据作出了小车加速度与所受合外力的关系图象(图乙),试指出图线不过原点产生误差的主要原因.______.

答案

(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:v1=

d
t1

通过2时的速度为:v2=

d
t2

如果测量出经过1、2时的时间t,根据:a=

v2-v1
t
,得:a=
d(t1-t2)
tt1t2

如果测出经过1、2时的距离x,根据:

v22
-
v21
=2ax,得:a=
d2(
t21
-
t22
)
2x
t21
t22

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”),

d2(
t21
-
t22
)
2x
t21
t22
(或“:a=
d(t1-t2)
tt1t2
”) 

(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”).

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