Question

為了探究加速度與力的關(guān)系，使用如圖所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．其中G₁、G₂為兩個(gè)光電門，它們與數(shù)字計(jì)時(shí)器相連，當(dāng)滑行器通過G₁、G₂光電門時(shí)，光束被遮擋的時(shí)間△t₁、△t₂都可以被測量并記錄．滑行器連同上面固定的一條形擋光片的總質(zhì)量為m₁，擋光片寬度為D，光電門間距離為s，牽引砝碼的質(zhì)量為m₂．回答下列問題：

（1）實(shí)驗(yàn)開始應(yīng)先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺釘，使氣墊導(dǎo)軌水平，在不增加其它儀器的情況下，如何判定調(diào)節(jié)是否到位？答：

 

．
（2）下列說法正確的是

 

．
A．實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先釋放小車后接通電源
B．本實(shí)驗(yàn)m₂應(yīng)遠(yuǎn)大于m₁
C．本實(shí)驗(yàn)m₁應(yīng)遠(yuǎn)小于m₂
D．在用圖象探究加速度與質(zhì)量關(guān)系時(shí)，應(yīng)作a-

1

m1

圖象
（3）在此實(shí)驗(yàn)中，需要測得每一個(gè)牽引力對應(yīng)的加速度，其中求得的加速度的表達(dá)式為：

 

．（用△t₁、△t₂、D、s表示）

Answer 1

分析：（1）當(dāng)氣墊導(dǎo)軌水平時(shí)，滑塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，通過光電門的速度相等，即光電門的擋光時(shí)間相等．
（2）在實(shí)驗(yàn)中，先接通電源后釋放小車；認(rèn)為m₂的重力等于滑塊所受的合力，所以m₂的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于m₁的質(zhì)量．
（3）滑塊經(jīng)過光電門時(shí)的速度近似等于滑塊經(jīng)過光電門時(shí)的平均速度，可由v=

D

△t

求出，然后由勻變速運(yùn)動(dòng)的速度位移公式求出滑塊的加速度．

解答：解：（1）實(shí)驗(yàn)開始應(yīng)先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺釘，在不掛重物的情況下輕推滑塊，若滑塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，即滑塊通過光電門速度相等，則光電門的擋光時(shí)間相等，證明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平．
（2）A、在實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源后釋放小車，故A錯(cuò)誤；
B、本實(shí)驗(yàn)m₂應(yīng)遠(yuǎn)小于m₁，故BC錯(cuò)誤；
D、在用圖象探究加速度與質(zhì)量關(guān)系時(shí)，應(yīng)作a-

1

m1

圖象，故D正確；
故選：D．
實(shí)驗(yàn)中，認(rèn)為m的重力等于滑塊所受的合力，所以m的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于M的質(zhì)量．故選D．
（3）由于擋光片通過光電門的時(shí)間很短，所以可以認(rèn)為擋光片通過光電門的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度，即有v₁=

D

△t1

，v₂=

D

△t2

，
再根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程

v

2 2

-

v

2 1

=2as
解得：a=

( D △t2 )2-( D △t1 )2

2s

．
故答案為：（1）取下牽引砝碼，M放在任意位置都不動(dòng)；或取下牽引砝碼，輕推滑行器M，數(shù)字計(jì)時(shí)器記錄每一個(gè)光電門的光束被擋的時(shí)間△t都相等．
（2）D；
（3）a=

( D △t2 )2-( D △t1 )2

2s

．

點(diǎn)評：解決本題的關(guān)鍵理解實(shí)驗(yàn)的原理，知道當(dāng)m的質(zhì)量遠(yuǎn)小于M的質(zhì)量，m的重力可以認(rèn)為等于M所受的合力，并掌握如何通過光電門來測量瞬時(shí)速度，注意求瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度．