Question

1．如圖是某同學(xué)用來(lái)探究“小車(chē)的加速度與外力關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖，軌道上的B點(diǎn)固定一光電門(mén)，將連接小車(chē)的細(xì)線跨過(guò)滑輪系住鉤碼，在A點(diǎn)釋放小車(chē)，測(cè)出小車(chē)上擋光片通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間為△t．
（1）若擋光片的寬度為d，擋光片前端距光電門(mén)的距離為L(zhǎng)，則小車(chē)的加速度a=$\frac{d^2}{{2L{{（△t）}^2}}}$．
（2）在該實(shí)驗(yàn)中，下列操作步驟中必須做到的是BCD．
A．要用天平稱(chēng)量小車(chē)的質(zhì)量
B．每次改變鉤碼個(gè)數(shù)，需要測(cè)量其質(zhì)量（或重力）
C．鉤碼的質(zhì)量應(yīng)該小些
D．每次測(cè)量要保證小車(chē)從同一點(diǎn)由靜止出發(fā)
E．不論軌道光滑與否，軌道一定要保持水平
（3）若實(shí)驗(yàn)中使用的擋光片寬度較寬，其他條件不變，則測(cè)出的小車(chē)加速度比真實(shí)值偏大．（填“偏大”或“偏小”）．

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=$\fracyuo22ga{t}$，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．
（3）利用擋板的長(zhǎng)度除以擋板通過(guò)的時(shí)間求出的擋板通過(guò)的平均速度，等于其通過(guò)時(shí)的中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，若擋板寬度太大，導(dǎo)致測(cè)量瞬時(shí)速度偏小，由此可知所測(cè)加速度的變化情況．

解答 解：（1）小車(chē)運(yùn)動(dòng)到B時(shí)的速度為：v=$\fracya42ieg{△t}$
根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式：${v}_{t}^{2}$-${v}_{0}^{2}$=2ax得：
因v²=2aL
解得：a=$\frac{d^2}{{2L{{（△t）}^2}}}$；
（2）A、探究“小車(chē)的加速度與外力關(guān)系”時(shí)，只要保持小車(chē)質(zhì)量不變即可，沒(méi)有必要測(cè)量其質(zhì)量，故A錯(cuò)誤；
B、實(shí)驗(yàn)中需要求出外力和加速度的大小，因此每次改變鉤碼，需要測(cè)量其質(zhì)量（或重力），故B正確；
C、要使鉤碼的重力大小等于小車(chē)外力，要求小車(chē)的質(zhì)量要遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量，因此鉤碼質(zhì)量要小一些，故C正確；
D、因?yàn)橹�前已有�?jì)算公式L已經(jīng)列入其中，改變L會(huì)讓a改變，所以每次測(cè)量要保持小車(chē)從同一點(diǎn)靜止出發(fā)．故D正確；
E、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E錯(cuò)誤．
故選：BCD．
（3）由a=$\frac{d^2}{{2L{{（△t）}^2}}}$ 知，若實(shí)驗(yàn)中使用的擋光片寬度較寬，其他條件不變，測(cè)出的小車(chē)加速度比真實(shí)值偏大．
故答案為：（1）$\frac{d^2}{{2L{{（△t）}^2}}}$；（2）BCD；（3）偏大．

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．