Question

為了探究加速度與力的關(guān)系，使用如圖1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，兩個(gè)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，其方法是：在不掛砝碼的情況下，將滑行器自由放在導(dǎo)軌上，如果滑行器能在任意位置靜止不動(dòng)，或輕輕推滑行器后，能使滑行器______運(yùn)動(dòng)，說明氣墊導(dǎo)軌是水平的．

（2）若取M=0.4kg，改變m的值，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，以下m的取值最不合適的一個(gè)是______．
A．m₁=5gB．m₂=15gC．m₃=40gD．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a=______（用△t₁、△t₂、D、x表示）．
（4）在驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)作出的a-

1

M

關(guān)系圖象如圖2．從圖象可以看出，作用在研究對(duì)象上的恒力F=______N，當(dāng)物體的質(zhì)量M=5kg時(shí)，它的加速度a=______m/s²．

Answer 1

（1）如果滑行器能在任意位置靜止不動(dòng)，或輕輕推滑行器后，能使滑行器勻速運(yùn)動(dòng)，說明氣墊導(dǎo)軌是水平的．
（2）根據(jù)牛頓第二定律得，整體的加速度a=

mg

M+m

，隔離對(duì)滑行器分析，繩子的拉力F=Ma=

Mmg

M+m

=

mg

1+ m M

，知到那個(gè)m遠(yuǎn)小于M時(shí)，砝碼的重力等于滑行器的合力．所以最不合適的是：D．
（3）滑行器通過光電門1、2的速度v1=

D

△t1

，v2=

D

△t2

，根據(jù)速度位移公式v22-v12=2ax
得，a=

v22-v12

2x

=

( D △t2 )2-( D △t1 )2

2x

．
（4）圖線的斜率等于恒力F的大小，即F=

1

0.4

=2.5N，則物體的質(zhì)量M=5kg時(shí)，它的加速度a=

F

M

=

2.5

5

m/s2=0.5m/s2．
故答案為：（1）勻速 （2）D （3）

( D △t2 )2-( D △t1 )2

2x

，
（4）2.5，0.5