Question

像打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体运动情况的常见计时仪器，每个光电门都是由激光发射和接收装置组成．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1所示装置设计一个“探究物体运动的加速度与合外力、质量关系”的实验，图中NQ是水平桌面、PQ是一端带有滑轮的长木板，1、2是固定在木板上间距为L的两个光电门（与之连接的两个光电计时器没有画出）．可以装载钩码的小车上固定着用于挡光的窄片K，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）在某次测量中，用游标卡尺测量窄片K的宽度，游标卡尺如图3所示，则窄片K的宽度d=

0.00800

m（已知L＞＞d），光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为t₁=4.0×10^-2s，t₂=2.0×10^-2s；
（2）用米尺测量两光电门的间距为L=0.40m，则小车的加速度大小a=

0.15

 m/s²；
（3）该实验中，为了把砂和砂桶拉车的力当作小车受的合外力，就必须平衡小车受到的摩擦力，正确的做法是

在不挂砂和砂桶的情况下将木板一端抬高，当小车能够匀速下滑时说明已经平衡摩擦力

；
（4）某位同学通过测量，把砂和砂桶的重量当作小车的合外力F，作出a-F图线．如图2的实线所示．试分析：图线不通过坐标原点O的原因是

平衡摩擦力时木板倾角过大（或平衡摩擦力过度）

．

Answer 1

分析：（1）游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数，不需估读．
（2）小车做匀变速直线运动，根据速度和位移关系v2-

v

2 0

=2as可以求出加速度的大小；
（3）注意平衡摩擦力的原理，利用重力沿斜面的分力来平衡摩擦力，若物体能匀速运动则说明恰好平衡了摩擦力；
（4）根据图象特点结合牛顿第二定律可正确解答．

解答：解：（1）根据图（3）可知，主尺的读数为8mm，游标尺上第0个刻度与主尺上某一刻度对齐，因此最后读数为：8mm+0×0.05mm=8.00mm=0.00800m
故答案为：0.00800．
（2）窄片K的宽度很小，可以利用平均速度来代替瞬时速度，因此有：
v1=

d

t1

=0.2m/s
v2=

d

t2

=0.4m/s
根据速度与位移关系可知小车的加速度大小为：a=

v 2 2 - v 2 1

2L

=0.15m/s2
故答案为：0.15．
（3）根据物体平衡条件进行平衡摩擦力，具体操作为：在不挂砂和砂桶的情况下将木板一端抬高，当小车能够匀速下滑时说明已经平衡摩擦力．
故答案为：在不挂砂和砂桶的情况下将木板一端抬高，当小车能够匀速下滑时说明已经平衡摩擦力．
（4）由图2可知，开始物体所受拉力为零时，却产生了加速度，故操作过程中平衡摩擦力时木板倾角过大．
故答案为：平衡摩擦力时木板倾角过大（或平衡摩擦力过度）．

点评：对于课本中的基本力学实验，无论形式如何变化，只要根据所学基本物理知识，弄清其实验原理，熟练应用所学物理知识，即可找到解决问题的突破口．