(10分)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、

题文

(10分)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，l、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l、2各自连接的计时器显示窄片K的挡光时间分别为t₁和t₂．



⑴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         ；
⑵为了计算出小车的加速度，除了测量d、t₁和t₂之外，还需要测量        ，若上述测量的量用石表示，则用这些物理量计算加速度的表达式为a＝        ；
⑶某位同学经过测量、计算得到如下表数据，请在图乙中作出小车加速度与所受合外力的关系图像．



⑷由图象可以看出，该实验存在着较大的误差，产生误差的主要原因是               ．

题型：未知 难度：其他题型

答案

⑴用砂和砂桶的总重力mg表示了小车所受的合外力；⑵两光电门之间的距离s，a＝

(或小车通过两光电门的时间t，a＝

)；⑶图略，见解析；⑷木板倾角太小(或平衡摩擦不足)

解析

⑴由于细线不可伸长，因此砂和砂桶与小车具有了相同大小的加速度，根据牛顿第二定律有：mg＝(M＋m)a，解得：a＝

＝

，因此只有当M>>m时，a≈

，即用砂和砂桶的总重力mg表示了小车所受的合外力
⑵小车通过两光电门的速度分别为：v₁＝

，v₂＝

，因此还需知道小车通过两光电门的位移，即两光电门之间的距离s，根据匀变速直线运动规律有：2as＝

－

，联立以上各式解得：a＝


或者，还需知道小车通过两光电门的时间t，根据匀变速直线运动规律有：v₂＝v₁＋at，联立以上各式解得：a＝


⑶根据描点作图的原则，对照表格数据，作出a-F图象如下图所示；



⑷由图象可知，图线不过坐标原点，存在横截距，即施加一定的外力后，小车加速度仍然为零，因此该误差产生的原因是木板倾角太小(或平衡摩擦不足)

考点

据考高分专家说，试题“(10分)光电计时器是一种研究物体运动情.....”主要考查你对 [实验：探究弹力与弹簧伸长的关系 ]考点的理解。

实验：探究弹力与弹簧伸长的关系

探究弹力与弹簧伸长的关系：
实验目的：
1、探究弹力与弹簧的伸长量的定量关系。
2、学会利用图象研究两个物理量之间的关系的方法。
实验原理：
1、如图所示，弹簧在下端悬挂钩码时会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与重力大小相等。



2、用刻度尺测出弹簧在不同的钩码拉力下的伸长量x，建立坐标系，以纵坐标表示弹力大小F，以横坐标表示弹簧的伸长量x，在坐标系中描出实验所测得的各组（x，F）对应的点，用平滑的曲线连接起来，根据实验所得的图线，就可探知弹力大小与伸长量间的关系。
实验器材：
轻质弹簧（一根），钩码（一盒），刻度尺，铁架台，重垂线，坐标纸，三角板。
实验步骤：
1、如图所示，将铁架台放于桌面上（固定好），将弹簧的一端固定于铁架台的横梁上，在挨近弹簧处将刻度尺（最小分度为mm）固定于铁架台上，并用检查刻度尺是否竖直；



2、记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度L₀；
3、在弹簧下端挂上一个钩码，待钩码静止后，记下弹簧下端所对应的刻度L_l；
4、用上面方法，记下弹簧下端挂2个、3个、4个 ……钩码时，弹簧下端所对应的刻度L₂、L₃、L₄……，并将所得数据记录在表格中；
5、用x_n＝L_n－L₀计算出弹簧挂1个、2个、3个……钩码时弹簧的伸长量，并根据当地重力加速度值g，计算出所挂钩码的总重力，这个总重力就等于弹簧弹力的大小，将所得数据填入表格。



数据处理：
1、建立坐标系，标明横轴和纵轴所表示的物理量及单位；
2、标度：标度要适当，让所得到的图线布满整个坐标系；
3、描点：描点时要留下痕迹；
4、连线：让尽可能多的点落在同一直线上，让其余的点落在直线的两侧，误差较大的点舍弃；
5、根据图象做出结论。