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(mén)，它們與數(shù)字計(jì)時(shí)器相連，當(dāng)滑行器通過(guò)G₁、G₂光電門(mén)時(shí)，光束被遮擋的時(shí)間△t₁、△t₂都可以被測(cè)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M，擋光片寬度為D，光電門(mén)間距離為x，牽引砝碼的質(zhì)量為m．回答下列問(wèn)題：
（1）實(shí)驗(yàn)開(kāi)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，在不增加其他儀器的情況下，如何判定調(diào)節(jié)是否到位？答：

取下?tīng)恳�砝碼，M放在任意位置都不動(dòng)

（2）若取M=0.4kg，改變m的值，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，以下m的取值不合適的一個(gè)是

D

A．m₁=5g     B．m₂=15g     C．m₃=40g       D．m₄=400g
（3）在此實(shí)驗(yàn)中，需要測(cè)得每一個(gè)牽引力對(duì)應(yīng)的加速度，其中求得的加速度的表達(dá)式為：

( D △t2 )2-( D △t1 )2

2x

（用△t₁、△t₂、D、x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(guò)光電門(mén)的速度相等，即光電門(mén)的擋光時(shí)間相等．
（2）在實(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．
（3）滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的速度近似等于滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)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(kāi)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(guò)光電門(mén)速度相等，則光電門(mén)的擋光時(shí)間相等，證明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平．
（2））在實(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）滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)的速度v₂=

D

△t2

  v₁=

D

△t1

  根據(jù)位移速度公式2ax=v22-v₁²
整理得：a=

( D △t2 )2-( D △t1 )2

2x

故答案為：（1）取下?tīng)恳�砝碼，M放在任意位置都不動(dòng)；或取下?tīng)恳�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(mén)的光束被擋的時(shí)間△t都相等．
（2）D；（3）a=

( D △t2 )2-( D △t1 )2

2x

．

點(diǎn)評(píng)：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．