题目内容
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，光电门各自连接的计时器显示窄片K的挡光时间分别为t1和t2．
（1）该实验中，在改变小车的质量M或沙桶的总质量m时，为保证小车所受合外力大小约等于mg需要满足的条件是 ；
（2）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 ，若上述测量量用x表示，则用这些物理量计算加速度的表达式为a= ；
（3）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象．
（4）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 ．
（1）该实验中，在改变小车的质量M或沙桶的总质量m时，为保证小车所受合外力大小约等于mg需要满足的条件是
（2）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
（3）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象．
（4）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
分析：（1）根据实验原理可知，只有当满足M＞＞m时沙桶的总重力才可看作小车的合外力．
（2）通过测量的d、t1和t2可以求出小车通过光电门1、2时的速度大小，如果知道了小车通过光电门1和2的时间或者位移，根据运动学公式即可求出物体的加速度，据此可正确解答本题．
（3）运用描点法作图
（4）由图可知开始有外力时，而小车的加速度为零，说明操作过程中没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足．
（2）通过测量的d、t1和t2可以求出小车通过光电门1、2时的速度大小，如果知道了小车通过光电门1和2的时间或者位移，根据运动学公式即可求出物体的加速度，据此可正确解答本题．
（3）运用描点法作图
（4）由图可知开始有外力时，而小车的加速度为零，说明操作过程中没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足．
解答：解：（1）根据牛顿第二定律得：
对m：mg-T=ma
对M：T=Ma
解得：T=
当M＞＞m时，即当沙桶的总重力要远小于小车的重力，绳子的拉力近似等于沙桶的总重力．
（2）通过光电门的测量我们计算出了通过光电门1的速度为：v1=
，
通过2时的速度为：v2=
如果测量出小车由光电门1运动至光电门2所用时间t，
a=
，
若上述测量量用x表示，则用这些物理量计算加速度的表达式为a=
（3）运用描点法作出小车加速度与所受合外力的关系图象．
（4）由图乙可知，开始小车受合外力时，加速度却为零，因此操作过程中可能没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足．
故答案为：（1）M＞＞m
（2）小车由光电门1运动至光电门2所用时间
（3）如图
（4）没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足
对m：mg-T=ma
对M：T=Ma
解得：T=
| mg | ||
1+
|
当M＞＞m时，即当沙桶的总重力要远小于小车的重力，绳子的拉力近似等于沙桶的总重力．
（2）通过光电门的测量我们计算出了通过光电门1的速度为：v1=
| d |
| t1 |
通过2时的速度为：v2=
| d |
| t2 |
如果测量出小车由光电门1运动至光电门2所用时间t，
a=
| v2-v1 |
| t |
若上述测量量用x表示，则用这些物理量计算加速度的表达式为a=
| d(t1-t2) |
| xt1t2 |
（3）运用描点法作出小车加速度与所受合外力的关系图象．
（4）由图乙可知，开始小车受合外力时，加速度却为零，因此操作过程中可能没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足．
故答案为：（1）M＞＞m
（2）小车由光电门1运动至光电门2所用时间
（3）如图
（4）没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足
点评：本实验与教材中的实验有所不同，但是根据所学物理知识，明确了实验原理，即可正确解答．
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