Question

3．某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究“合外力一定時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)的加速度與其質(zhì)量之間的關(guān)系”．實(shí)驗(yàn)中鉤碼重力大小與物體所受合外力大小視為相等．
（1）如圖乙所示，由20分度的游標(biāo)卡尺測(cè)得遮光條的寬度d=1.020cm．
（2）實(shí)驗(yàn)中可選擇的鉤碼有2個(gè)，它們的質(zhì)量分別為m₁和m₂，且m₁＞m₂，你認(rèn)為實(shí)驗(yàn)中選擇m₂（選填“m₁”或“m₂”）較合適．
（3）實(shí)驗(yàn)中可選擇的遮光條有2個(gè)，它們的寬度分別為d₁和d₂，且d₁＞d₂，你認(rèn)為實(shí)驗(yàn)中選擇d₂（選填“d₁”或“d₂”）較合適．
（4）該實(shí)驗(yàn)小組又用此裝置探究了物體質(zhì)量一定時(shí)，加速度與所受合外力的關(guān)系，在a-F坐標(biāo)系中，畫出了如圖丙所示的三條曲線．你認(rèn)為符合事實(shí)的曲線是③（從①②③三條曲線中選出一條，填序號(hào)）．曲線未過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因可能是氣墊導(dǎo)軌沒有調(diào)水平（或滑塊受到空氣阻力、繩與滑輪間存在摩擦力）．

Answer 1

分析 （1）游標(biāo)卡尺主尺和副尺兩部分讀數(shù)組成，將主尺讀數(shù)和游標(biāo)尺讀數(shù)相加即可，注意不需要估讀；
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知所掛鉤碼質(zhì)量越小，其重力約和物體所受合外力相等；
（3）遮光條寬度越小，其通過光電門的平均速度約可以代替其瞬時(shí)速度；
（4）明確實(shí)驗(yàn)原理，根據(jù)兩坐標(biāo)軸所代表的物理量量的含義，結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)可正確解答．

解答 解：（1）主尺讀數(shù)為1cm，游標(biāo)尺上第4個(gè)刻度和主尺上某一刻度對(duì)齊，因此其讀數(shù)為：4×0.05=0.20mm=0.020cm，所以最終讀數(shù)為：1cm+0.020cm=1.020cm．
（2）設(shè)繩子上拉力為F，對(duì)小車根據(jù)牛頓第二定律有：
F=Ma…①
對(duì)所掛鉤碼有：mg-F=ma…②
F=$\frac{mgM}{M+m}$=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，由此可知當(dāng)M＞＞時(shí)，鉤碼重力大約等于繩子的拉力，因此鉤碼質(zhì)量越小實(shí)驗(yàn)誤差越小，故選擇m₂更合適．
（3）該實(shí)驗(yàn)中利用遮光條通過光電門的平均速度來代替其瞬時(shí)速度大小，遮光條越窄，其通過光電門的平均速度越能代替其瞬時(shí)速度，誤差越小，故選擇d₂．
（4）隨著所掛重物質(zhì)量的增加，不再滿足鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于物體質(zhì)量即不滿足m＜＜M的條件，圖象將發(fā)生彎曲，由于物體和砝碼的加速度不可能一直無限制的增大，其整體的最大加速度小于g，因此圖③符合事實(shí)；
根據(jù)圖象可知，當(dāng)有外力時(shí)還沒有產(chǎn)生加速度，這說明可能是滑塊受到空氣阻力、繩與滑輪間的摩擦力，或者氣墊導(dǎo)軌沒有調(diào)水平，開始運(yùn)動(dòng)位置低于后來到達(dá)位置．
故答案為：（1）1.020；（2）m₂；（3）d₂；（4）③，氣墊導(dǎo)軌沒有調(diào)水平（或滑塊受到空氣阻力、繩與滑輪間存在摩擦力）．

點(diǎn)評(píng) 正確解決實(shí)驗(yàn)問題的前提是理解其實(shí)驗(yàn)原理，只要正確理解實(shí)驗(yàn)原理，才能知道實(shí)驗(yàn)所采取措施或所進(jìn)行具體實(shí)驗(yàn)操作的含義．