Question

15．在DIS中，光电门测量的是运动物体挡光时间内的平均速度，因为挡光片较窄，所以可看作测量的是瞬时速度．为了测量匀变速直线运动小车的加速度，将宽度均为b的挡光片A、B固定在小车上，如图甲所示．
（1）当小车匀变速经过光电门时，测得A、B先后挡光的时间分别为△t₁和△t₂，A、B开始挡光时刻的间隔为t，则小车的加速度a=$\frac{b}{t}（\frac{1}{△{t}_{2}}-\frac{1}{△{t}_{1}}）$．
（2）某同学利用DIS（由加速度传感器、数据采集器、计算机组成）验证牛顿第二定律实验装置如图乙所示．
①用游标卡尺测出挡光片的宽度，由丙图可读出挡光片的宽度b=1.015cm．
②按乙图中所示安装好实验装置，改变砝码盘中砝码质量，测出不同合外力情况下的小车的加速度，记录多组数据如下表，根据表中的数据画出a-F的关系图象．

次数	1	2	3	4	5
合外力	0.10	0.20	0.29	0.39	0.49
加速度a（m/s2）	0.88	1.44	1.48	2.38	2.89

③观察如图丁图线不是（选填“是”或“不是”）过坐标原点．造成此结果的主要原因是B（选正确答案标号）．
A．所用小车质量太大
B．计算合外力F时没有计入砝码盘的重力
C．导轨保持了水平状态
D．所挂钩码质量过大．

Answer 1

分析 （1）游标卡尺的读数等于主尺读数减去游标刻线读数，不需估读；
（2）根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度求出小车通过A、B的瞬时速度，结合速度时间公式求出小车的加速度．由图象可知，当外力为零时，物体有加速度，通过对小车受力分析即可求解．

解答 解：（1）小车通过A点的瞬时速度${v}_{A}=\frac{b}{△{t}_{1}}$，通过B点的瞬时速度${v}_{B}=\frac{b}{△{t}_{2}}$，则小车的加速度a=$\frac{b}{t}（\frac{1}{△{t}_{2}}-\frac{1}{△{t}_{1}}）$
（2）游标卡尺的主尺读数为13mm，游标读数为3×0.95mm=2.85mm，则最终读数为b=13mm-2.85mm=10.15mm=1.015cm；
（3）由图象可知，当外力为零时，物体有加速度，没有过原点，这说明在计算小车所受的合外力时未计入砝码盘的重力，故B正确．
故答案为：（1）$\frac{b}{t}（\frac{1}{△{t}_{2}}-\frac{1}{△{t}_{1}}）$；（2）①1.015，②如图所示，③不是，B．

点评 本题考查“探究加速度与物体受力的关系”实验，要注意明确实验原理，知道实验中应注意的事项，并能根据函数关系分析图象的性质．