Question

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，1、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），间距为．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，需保持M     m（填＞或＜或=或＞＞或＜＜）,这样做的目的是                     ；

（2）用测得的物理量x、d、t₁和t₂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像．

组别	1	2	3	4	5	6	7
M/kg	0．58	0．58	0．58	0．58	0．58	0．58	0．58
F/N	0．10	0．15	0．20	0．25	0．30	0．35	0．40
a/m·s^-2	0．13	0．17	0．26	0．34	0．43	0．51	0．59

（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：                  ．

Answer

（1）＞＞； 让小车所受合外力大小等于（或约等于）mg。

（2）（3）见解析图。

（4）木板倾角偏小（或末完全平衡摩擦力）

【解析】试题分析：（1）设小车的质量为M，沙桶的质量为m，根据牛顿第二定律得：对m：mg-F拉=ma

对M：F拉=Ma

解得：

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．这样做的目的是小车所受合外力大小等于（或约等于）mg．

（2），，

加速度的表达式为．

（3）如下图

（4）从上图中发现直线没过原点，当F≠0时，a=0．也就是说当绳子上有拉力时小车的加速度还为0，说明小车的摩擦力与绳子的拉力抵消呢．该同学实验前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分．

考点：探究物体的加速度与合外力、质量关系

【名师点睛】对于实验我们要清楚每一项操作存在的理由．比如为什么要平衡摩擦力，为什么要先接通电源后释放纸带等．这样问题我们要从实验原理和减少实验误差方面去解决。