Question

5．如圖甲所示是某同學(xué)探究“加速度與力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置．他在氣墊導(dǎo)軌上安裝了一個(gè)光電門B，滑塊上固定一遮光條，滑塊用細(xì)線繞過氣墊導(dǎo)軌左端的定滑輪與力傳感器相連，力傳感器可直接測出繩中拉力，傳感器下方懸掛鉤碼，每次滑塊都從A處由靜止釋放．氣墊導(dǎo)軌摩擦阻力很小可忽略不計(jì)，由于遮光條的寬度很小，可認(rèn)為遮光條通過光電門時(shí)速度不變．

①該同學(xué)用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度d，如圖乙所示，則d=2.30mm．
②下列不必要的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)要求是A．
A．應(yīng)使滑塊質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量
B．應(yīng)使A位置與光電門間的距離適當(dāng)大些
C．應(yīng)使細(xì)線與氣墊導(dǎo)軌平行
③實(shí)驗(yàn)時(shí)，該同學(xué)用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度d．將滑塊從A位置由靜止釋放，測量遮光條到光電門的距離L，由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過光電門B的時(shí)間t．改變鉤碼質(zhì)量，測出對(duì)應(yīng)的力傳感器的示數(shù)F，已知滑塊總質(zhì)量為M，用已測物理量和已給物理量寫出M和F間的關(guān)系表達(dá)式F=$\frac{{Md}^{2}}{{2Lt}^{2}}$．

Answer 1

分析 （1）游標(biāo)卡尺讀數(shù)結(jié)果等于固定刻度讀數(shù)加上可動(dòng)刻度讀數(shù)，不需要估讀；
（2）從實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)誤差角度分析操作的步驟；
（3）根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式計(jì)算加速度，根據(jù)牛頓第二定律F=Ma計(jì)算表達(dá)式，從而確定研究滑塊的加速度與力的關(guān)系，處理數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)作什么圖象．

解答 解：（1）由圖知第5條刻度線與主尺對(duì)齊，d=2mm+6×0.05mm=2.30 mm；
（2）A、拉力是直接通過傳感器測量的，故與小車質(zhì)量和鉤碼質(zhì)量大小關(guān)系無關(guān)，故A不必要；
B、應(yīng)使A位置與光電門間的距離適當(dāng)大些，有利于減小誤差，故B是必要的
C、要保持拉線方向與木板平面平行，拉力才等于合力，故C是必要的；
本題選不必要的，故選：A．
（3）由題意可知，該實(shí)驗(yàn)中保持小車質(zhì)量M不變，因此有：v²=2as，
其中：
v=$\frachxl77xl{t}$，
a=$\frac{F}{M}$，
解得：$\frac{xx7vhz9^{2}}{{t}^{2}}$=$\frac{2FL}{M}$，
整理得：F=$\frac{{Md}^{2}}{{2Lt}^{2}}$，
故答案為：（1）2.30；（2）A；（3）$\frac{{Md}^{2}}{{2Lt}^{2}}$

點(diǎn)評(píng) 本題要知道滑塊經(jīng)過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度可近似認(rèn)為是滑塊經(jīng)過光電門的平均速度．要求能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理分析操作的合理性．