Question

14．探究質(zhì)量不變時(shí)，加速度跟作用力關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中學(xué)采用如下方案：
（a）調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平（如圖所示），并給氣墊導(dǎo)軌充氣．在滑塊上放上適當(dāng)質(zhì)量的砝碼并安裝、調(diào)整好擋光片組成滑塊系統(tǒng)．系統(tǒng)通過(guò)細(xì)線跨過(guò)導(dǎo)軌右端定滑輪與砝碼盤相連，砝碼盤中放入質(zhì)量為m的砝碼．然后把滑塊系統(tǒng)移動(dòng)到導(dǎo)軌左側(cè)某處由靜止釋放，滑塊系統(tǒng)在外力的作用下做勻加速運(yùn)動(dòng)．分別記錄擋光片通過(guò)兩個(gè)
光電門的時(shí)間△t₁和△t₂．
（b）保持滑塊系統(tǒng)的質(zhì)量不變，改變產(chǎn)生加速度的作用力，即改變砝碼盤中的砝碼質(zhì)量m（始終滿足滑塊系統(tǒng)質(zhì)量遠(yuǎn)大于砝碼及砝碼盤的質(zhì)量總和），使滑塊系統(tǒng)在外力作用下做勻加速運(yùn)動(dòng)，重復(fù)操作得到多組數(shù)據(jù)．
（c）測(cè)得擋光片的寬度l，記錄兩個(gè)光電門的位置坐標(biāo)為x_l和x₂  （x₂＞x_l）
（d）處理數(shù)據(jù)并分析誤差，得到加速度跟作用力的關(guān)系．

請(qǐng)回答：
（1）在選擇擋光片時(shí)應(yīng)選取B的擋光片．
A．較寬              B．較窄
（2）操作步驟（a）中滑塊系統(tǒng)通過(guò)光電門的速度分別為$\frac{l}{△{t}_{1}}$、$\frac{l}{△{t}_{2}}$
（3）滑塊系統(tǒng)的加速度a=$\frac{（\frac{l}{△{t}_{2}}）^{2}-（\frac{l}{△{t}_{1}}）^{2}}{2（{x}_{2}-{x}_{1}）}$．
（4）在實(shí)驗(yàn)步驟中遺漏了一個(gè)物理量的測(cè)量，此物理量是B
A．滑塊的質(zhì)量M    B．砝碼盤的質(zhì)量mo
（5）只要證明a和m₀+m成正比關(guān)系，即可證明質(zhì)量不變時(shí)，加速度跟作用力成正比關(guān)系．（用題目中所給符號(hào)表示o）

Answer 1

分析 光電門的速度根據(jù)在較短時(shí)間內(nèi)可以用平均速度代替瞬時(shí)速度來(lái)求解，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)位移速度公式求解加速度，本題中用砝碼和砝碼盤的總重力代替滑塊受到的合力，根據(jù)表達(dá)式分析滿足什么條件時(shí)，質(zhì)量不變，加速度跟力成正比關(guān)系．

解答 解：（1）較短時(shí)間內(nèi)可以用平均速度代替瞬時(shí)速度來(lái)求解，所以在選擇擋光片時(shí)應(yīng)選取較窄的擋光片，這樣時(shí)間更短，故B正確．故選：B
（2）通過(guò)光電門的測(cè)量我們計(jì)算出了通過(guò)光電門1的速度為：v₁=$\frac{l}{△{t}_{1}}$，通過(guò)2時(shí)的速度為：v₂=$\frac{l}{△{t}_{2}}$，
（3）光電門1、2時(shí)的距離為x=x₂-x₁，根據(jù)：v₂²-v₁²=2ax，解得：a=$\frac{（\frac{l}{△{t}_{2}}）^{2}-（\frac{l}{△{t}_{1}}）^{2}}{2（{x}_{2}-{x}_{1}）}$；
（4）本題中用砝碼和砝碼盤的總重力代替滑塊受到的合力，所以在實(shí)驗(yàn)步驟中遺漏了砝碼盤的質(zhì)量m₀的測(cè)量，故B正確，故選：B
（5）本題中用砝碼和砝碼盤的總重力代替滑塊受到的合力，只要證明a與（m₀+m）成正比即可證明證明質(zhì)量不變時(shí)，加速度跟力成正比關(guān)系．
故答案為：（1）B；（2）$\frac{l}{△{t}_{1}}$；$\frac{l}{△{t}_{2}}$；（3）$\frac{（\frac{l}{△{t}_{2}}）^{2}-（\frac{l}{△{t}_{1}}）^{2}}{2（{x}_{2}-{x}_{1}）}$；（4）B；（5）a；m₀+m．

點(diǎn)評(píng) 本實(shí)驗(yàn)與教材中的實(shí)驗(yàn)有所不同，但是根據(jù)所學(xué)物理知識(shí)，明確了實(shí)驗(yàn)原理，即可正確解答；在本實(shí)驗(yàn)中要注意運(yùn)用到兩個(gè)認(rèn)為：1、小車所受的合力等于繩子的拉力．（前提是平衡摩擦力）；2、砝碼和砝碼盤的總重力等于繩子的拉力．（前提是小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砝碼和砝碼盤的質(zhì)量）．