Question

【題目】某實驗小組在“探究加速度與物體受力的關(guān)系”實驗中，設(shè)計出如下實驗方案，實驗裝置如圖所示．已知小車（含遮光條））質(zhì)量M，砝碼盤質(zhì)量m0，長木板上固定兩個光電門A、B，其實驗步驟是：

A．按圖所示安裝好實驗裝置；

B．掛上細繩和砝碼盤（含砝碼），調(diào)節(jié)長木板的傾角，輕推小車后，使小車能沿長木板向下做勻速運動；

C．取下細繩和砝碼盤，記下砝碼盤中砝碼的質(zhì)量m；

D．將小車置于長木板上由靜止釋放，讓小車在木板上運動，并先后經(jīng)過AB兩個光電門

E．重新掛上細繩和砝碼盤，改變砝碼盤中砝碼的質(zhì)量，重復(fù)B-D步驟，求得小車在不同合外力F作用下的加速度。

回答下列問題：

（1）按上述方案做實驗，是否要求砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量？______（填“是”或“否”）．

（2）如圖，遮光條的寬度為______mm。若遮光條寬度為d，經(jīng)過光電門A、B時遮光時間分別為t1、t2，光電門A、B中心之間的距離為L，砝碼盤中砝碼的質(zhì)量為m，重力加速度為g，則小車的加速度為______，小車受到的合外力為______（用題目給定的物理量符號表示）

（3）某同學將有關(guān)測量數(shù)據(jù)填入他所設(shè)計的表格中，他根據(jù)表中的數(shù)據(jù)畫出a-F圖象（如圖）．造成圖線不過坐標原點的一條最主要原因是：________。

Answer 1

【答案】 （1）否 （2）5.45 (m0+m)g； （3）在計算小車所受的合外力時未計入砝碼盤的重力

【解析】（1）當小車勻速下滑時有：Mgsinθ=f+（m+m0）g，M為小車的質(zhì)量，m0為砝碼盤的質(zhì)量，
當取下細繩和砝碼盤后，放開小車做勻加速運動，由于重力沿斜面向下的分力Mgsinθ和摩擦力f不變，因此其合外力為F=Mgsinθ-f=（m+m0）g，由此可知該實驗中不需要砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量．
（2）游標卡尺的主尺讀數(shù)為5mm，游標讀數(shù)為0.05×9mm=0.45mm，所以最終讀數(shù)為5.45mm．
滑塊經(jīng)過光電門1時的瞬時速度的表達式，滑塊經(jīng)過光電門2時的瞬時速度的表達式，根據(jù) 解得：a= 小車受到的合外力等于盤和砝碼的總重力(m0+m)g
（3）由圖象可知，當外力為零時，物體有加速度，這說明在計算小車所受的合外力時未計入砝碼盤的重力.