Question

在实验室中，两组同学分别探究合力一定时，物体的加速度与质量之间的关系．

（1）甲组同学使用DIS（位移传感器、数据采集器、计算机）装置进行实验，如图1所示，①是固定在小车上位移传感器的发射器部分，②是接收部分．在该实验中采用控制变量法，保持小车所受拉力不变，用钩码所受的重力作为小车所受拉力，利用图示装置，改变小车的质量，多次重复测量．在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-1/M关系图线．
①如果摩擦力不能忽略，则画出的a-1/M图线为图2中的

丙

．（填“甲”或“乙”或“丙”）
②该实验中某同学画出的图线中AB段明显偏离直线，如图3所示，造成此误差的主要原因是

C

A．小车与轨道之间存在摩擦
B．导轨保持了水平状态
C．所挂钩码的总质量太大
D．所用小车的质量太大
（2）乙组同学利用如图甲所示的气垫导轨实验装置来进行实验．
①做实验时，将滑块从图甲所示位置由静止释放，由数字计时器（图中未画出）可读出遮光条通过光电门1、2的时间分别为△t₁、△t₂；用刻度尺测得两个光电门中心之间的距离x，用游标卡尺测得遮光条宽度d．则滑块经过光电门1时的速度表达式v₁=

d

△t1

；经过光电门2时的速度表达式v₂=

d

△t2

，滑块加速度的表达式a=

( d △t2 )2-( d △t1 )2

2x

．（以上表达式均用已知字母表示）．
②为了保持滑块所受的合力不变，可改变滑块质量M和气垫导轨右端高度h，如图4所示．关于“改变滑块质量M和气垫导轨右端的高度h”的正确操作方法是

BC

．
A．M增大时，h增大，以保持二者乘积增大
B．M增大时，h减小，以保持二者乘积不变
C．M减小时，h增大，以保持二者乘积不变
D．M减小时，h减小，以保持二者乘积减小．

Answer 1

分析：（1）根据加速度与质量倒数的图象可知，乙是不存在摩擦力；而丙有力仍没有加速度，则说明存在摩擦力；而甲还没有施加力，就有加速度，说明平衡摩擦力过度．同时小车的质量要远大于钩码质量．
（2）知道光电门测量滑块瞬时速度的原理．
根据运动学公式求出加速度．表示出滑块的合力，根据表达式判断．

解答：解：（1）加速度与质量倒数的图象可知，乙是不存在摩擦力；而丙有力仍没有加速度，则说明存在摩擦力；而甲还没有施加力，就有加速度，说明平衡摩擦力过度．
若小车质量远大于钩码的质量，则a-

1

M

图线应该是倾斜直线，然而实际出现偏离直线现象，说明钩码的质量没有远大于小车的质量所导致的．
（2）①滑块经过光电门1时的速度表达式v₁=

d

△t1

经过光电门2时的速度表达式v₂=

d

△t2

则有，a=

v 2 2 - v 2 1

2x

=

( d △t1 )2-( d △t2 )2

2x

②滑块的合力F_合=Mg

h

x

，为了保持滑块所受的合力不变，
所以M和h 不能同时增大或减小．
故选BC．
故答案为：（1）①丙②C
（2）①

d

△t1

d

△t2

( d △t2 )2-( d △t1 )2

2x

②BC

点评：知道用很短时间内的平均速度代替瞬间速度．
能够用力学知识找出M和h的关系．