Question

【题目】在“用DIS研究加速度和力的关系”实验中：

（1）甲同学采用位移传感器测量加速度，实验装置如图a所示。位移传感器测得小车的v-t图像后，分别得到t1和t2时刻的速度v1和v2，则小车的加速度a=___________。

（2）乙同学采用光电门测量加速度，实验装置如图b。将小车放置在轨道上，使挡光片的前端位于A点处，由静止开始释放小车，测出小车上挡光片通过光电门的时间Δt，测出A到B的距离L和挡光片的宽度d。

①根据上述物理量，小车的加速度a=__________；

②在该实验中，下列操作步骤中必须做到的是（______）

A．要用天平称量小车质量 B．钩码的质量应该远小于小车质量

C．每次测量均要改变小车的质量 D．不论轨道光滑与否，轨道一定要保持水平

（3）光电门常被用来测量物体运动的瞬时速度，请分析这种测量方法中误差产生的主要来源_________？得到的速度测量值和真实值相比是偏大还是偏小_________？

Answer 1

【答案】 （或） B 用光电门测出的其实是挡光片经过的平均速度，平均速度只能粗略地描述运动，因而会产生误差 测量值和真实值相比，在不同的运动中情况不同，若加速运动，测量值偏小；减速运动，测量值偏大；匀速运动，测量值等于真实值

【解析】

（1）[1]由加速度的定义式可知，小车的加速度

（2）[2]由得

则小车的加速度

为了更精确，也可把计算结果写成

[3]本次实验的目的是研究加速度和力的关系，所以不需要称量小车质量，也不用改变小车的质量，故AC错误；为了保证实验前小车的合外力为零，轨道光滑时，轨道就要保持水平，轨道不光滑时，轨道一端就要垫高以平衡摩擦，故D错误；为了保证绳子拉力与钩码的重力大小近似相等，钩码的质量应该远小于小车质量，故B正确。

故选B。

（3）[4]物体运动时，速度可能是变化的，用光电门测出的其实是挡光片经过的平均速度，平均速度只能粗略地描述运动，因而会产生误差。

[5]对于匀变速度直线运动，用光电门测出的速度是挡光片经过光电门中间时刻的速度，而真实的速度应该是挡光片经过光电门中间位置的速度，所以测量值和真实值相比，在不同的运动中情况不同，若加速运动，测量值偏小；减速运动，测量值偏大；匀速运动，测量值等于真实值。