Question

圖示是某同學(xué)用來(lái)探究“小車(chē)的加速度與外力關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置．將光電門(mén)固定在軌道上的某點(diǎn)B，用一個(gè)鉤碼通過(guò)滑輪拉動(dòng)小車(chē)，使小車(chē)從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，測(cè)出小車(chē)上擋光板通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間△t．（1）若擋光板的寬度為d，AB間距離為l，則小車(chē)的加速度α=

 

．
（2）該同學(xué)用不同重力的鉤碼拉小車(chē)，測(cè)出對(duì)應(yīng)不同外力時(shí)的△t，然后經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分析，分析F與△t的關(guān)系，從而得出了加速度與外力F成正比的結(jié)論．在該實(shí)驗(yàn)中，下列哪些項(xiàng)是必須做到的

 

（多選）
A．確保鉤碼的質(zhì)量要與小車(chē)的質(zhì)量差不多
B．每次改變鉤碼，需要測(cè)量其質(zhì)量（或重力）
C．開(kāi)始前首先要測(cè)量小車(chē)的質(zhì)量
D．需要測(cè)出AB間的距離
E．每次測(cè)量要保持小車(chē)從同一點(diǎn)靜止出發(fā)
F．不論軌道光滑與否，軌道一定要保持水平．

Answer 1

分析：（1）遮光條通過(guò)光電門(mén)的速度可以用平均速度代替故v=

d

t

，再根據(jù)v²=2al即可求出物體的加速度a．
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知，實(shí)驗(yàn)時(shí)要平衡摩擦力，當(dāng)滿(mǎn)足M＞＞m時(shí)鉤碼的重力才可看作小車(chē)的合外力，實(shí)驗(yàn)時(shí)需要測(cè)量鉤碼的質(zhì)量，由（1）知：計(jì)算加速度時(shí)，通過(guò)勻加速運(yùn)動(dòng)位移時(shí)間公式求解，若小車(chē)從同一點(diǎn)靜止出發(fā)，則加速度與時(shí)間的平方成反比，所以不需要測(cè)量AB間的距離．

解答：解：（1）由題意知物體通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間為△t，則物體通過(guò)光電門(mén)的速度為v=

d

△t

，
設(shè)物體的加速度為a，則有v²=2al，
所以a=

υ2

2l

=

( d △t )2

2l

=

d2

2l

?

1

△t2

（2）A、當(dāng)滿(mǎn)足M＞＞m時(shí)鉤碼的重力才可看作小車(chē)的合外力，實(shí)驗(yàn)時(shí)需要測(cè)量鉤碼的質(zhì)量，故A錯(cuò)誤，B正確；
C、小車(chē)的質(zhì)量固定不變，研究加速度與外力F關(guān)系時(shí)，不需要測(cè)量小車(chē)質(zhì)量，故C錯(cuò)誤；
D、由（1）知：計(jì)算加速度時(shí)，通過(guò)勻加速運(yùn)動(dòng)位移時(shí)間公式求解，若小車(chē)從同一點(diǎn)靜止出發(fā)，則加速度與時(shí)間的平方成反比，所以不需要測(cè)量AB間的距離，故D錯(cuò)誤，E正確；
F、根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知，實(shí)驗(yàn)時(shí)要平衡摩擦力，所以軌道不光滑時(shí)，要適當(dāng)墊高不帶定滑輪的一端，以平衡摩擦力，故F錯(cuò)誤．
故選BE
故答案為：（1）

d2

2l

?

1

△t2

；（2）BE

點(diǎn)評(píng)：本實(shí)驗(yàn)與教材中的實(shí)驗(yàn)有所不同，但是根據(jù)所學(xué)物理知識(shí)，明確了實(shí)驗(yàn)原理，即可正確解答．