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(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，光電門間距離為x，牽引砝碼的質(zhì)量為m．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，在不增加其他儀器的情況下，如何判定調(diào)節(jié)是否到位？
答：

將滑行器放在導(dǎo)軌上，觀察它能否保持靜止，或輕推滑行器，觀察滑行器是否勻速滑行

（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，記錄得△t₁=0.02s；△t₂=0.01s；D=1cm；x=37.5cm，求得的加速度為

1

 m/s²
（4）測(cè)得小車的加速度a和砝碼重力G的數(shù)據(jù)如下表所示：

G/N	0.20	0.30	0.40	0.50	0.60
a/（m?s-2）	0.10	0.15	0.20	0.25	0.30

則小車和砝碼的總質(zhì)量為

C

A．m=200g　　　　B．m=2g        C．m=2kg         D．m=400g．

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，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．
（4）根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，由牛頓第二定律可由求出小車的質(zhì)量．

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））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)過光電門的速度v2=

D

△t2

=

0.01m

0.01s

=1m/s，v₁=

D

△t2

=

0.01m

0.02s

=0.5m/s，
由勻變速運(yùn)動(dòng)的速度位移公式得：v₂²-v₁²=2ax，a=

v 2 2 - v 2 1

2x

=

12-0．52

2×0.375

=1m/s²．
（4）由表中第一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，G=mg=0.20N，a=0.10m/s²，由牛頓第二定律得：G=Ma，解得M=2kg；
故答案為：（1）將滑行器放在導(dǎo)軌上，觀察它能否保持靜止，或輕推滑行器，觀察滑行器是否勻速滑行．（2）D；（3）1；（4）C．

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．