Question

氣墊導軌是一種常用的實驗儀器，它是利用氣泵使帶孔的導軌與滑塊之間形成氣墊，這樣滑塊在導軌上的運動可視為與導軌間無摩擦，如題圖氣墊導軌的實驗裝置如圖甲所示，利用帶有豎直擋光片的滑塊，就可以完成許多力學實驗，光電計時器及其光電門的結構如圖乙所示，a、b分別是光電門中彼此正對的激光發射和接收裝置。擋光片結構如圖丙所示，兩擋光條之間的距離Δx很小（約2~3 cm）。當擋光片的兩遮光部分從a、b間通過時，光電計時器就可以顯示兩次開始擋光的時間，由此可以較準確測量出擋光片的左右兩擋光條通過光電門的時間間隔Δt，這樣就可以表示出滑塊通過光電門時的速度。

利用氣墊導軌來驗證牛頓第二定律

（1）使用氣墊導軌來驗證牛頓第二定律時，首先通過調螺釘使氣墊導軌水平，其具體檢測導軌水平的方法可以是：                                                   ；

（2）若滑塊[包括擋光片]和砝碼[連接滑塊和砝碼的輕繩跨過導軌右端的光滑定定滑輪]的質量分別為M和m（M＞m），滑塊從靜止釋放后，向右做勻加速運動，先后通過光電門1和2（兩光電門之間距離為x），結果光電門1和2的示數分別為Δt₁和Δt₂，滑塊上擋光片的兩擋光條間距為Δx，則滑塊通過光電門1時的速度v₁=             ，通過光電門2時的速度v₂=             。利用勻速直線運動的規律可求得滑塊運動的加速度a =         (用v₁、v₂、x表示)，則近似驗證牛頓第二定律的表達式為：                     ；（用M、m、a、g表示）

（3）本實驗的器材除氣墊導軌、天平、砝碼、滑塊[包括擋光片]和光電計時器之外，不僅需要器材用                測出兩光電門的間距x，還需要測出兩擋光條的間距Δx，為使測量盡可能精確，測Δx時應使用的測量器材是                   ；

（4）若本實驗中近似驗證牛頓第二定律仍有誤差，其主要原因是：

                                                                         。

Answer 1

（1）在氣墊導軌的任何位置靜止釋放滑塊均不左右滑動或有初速度地釋放滑塊觀察既不加速也不減速而是勻速運動。

（2）          mg=Ma

（3）毫米刻度尺，游標卡尺，砝碼本身的加速運動使繩上的拉力小于砝碼的重力。