题目内容

【题目】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).小车上固定着用于挡光的窄片K,K的宽度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)用米尺测量两光电门的间距为l,则小车的加速度表达式a=(各量均用题目中的已知量的字母表示);
(2)该实验中,为了把绳子拉力当作小车受的合外力,就必须
(3)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中的实线所示.试分析:图线不通过坐标原点O的原因是;曲线上部弯曲的原因是

【答案】
(1)
(2)平衡摩擦力
(3)平衡摩擦力时木板倾角过大,没有满足小车质量远大于砂和砂桶的质量
【解析】解:(1)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= v2=

根据速度与位移关系可知小车的加速度大小为:a=

由上三式可解得:a= (2)为了把绳子拉力当作小车受的合外力,就必须平衡小车受到的摩擦力(3)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.

所以:平衡摩擦力时木板倾角过大(或平衡摩擦力过度),

根据牛顿第二定律,可知曲线上部弯曲的原因是:没有满足小车质量远大于砂和砂桶的质量.

所以答案是:(1) (2)平衡摩擦力 (3)平衡摩擦力时木板倾角过大 没有满足小车质量远大于砂和砂桶的质量.

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