Question

為了探究加速度與力的關系，使用如圖所示的氣墊導軌裝置進行實驗．其中G₁、G₂為兩個光電門，它們與數字計時器相連，當滑行器通過G₁、G₂光電門時，光束被遮擋的時間△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量為M，擋光片寬度為D，光電門間距離為x，牽引砝碼的質量為m．回答下列問題：
（1）實驗開始應先調節氣墊導軌下面的螺釘，使氣墊導軌水平，在不增加其他儀器的情況下，如何判定調節是否到位？答：

取下牽引砝碼，M放在任意位置都不動

（2）若取M=0.4kg，改變m的值，進行多次實驗，以下m的取值不合適的一個是

D

A．m₁=5g     B．m₂=15g     C．m₃=40g       D．m₄=400g
（3）在此實驗中，需要測得每一個牽引力對應的加速度，其中求得的加速度的表達式為：

( D △t2 )2-( D △t1 )2

2x

（用△t₁、△t₂、D、x表示）．

Answer 1

分析：（1）當氣墊導軌水平時，滑塊做勻速直線運動，通過光電門的速度相等，即光電門的擋光時間相等．
（2）在實驗中，認為m的重力等于滑塊所受的合力，所以m的質量應遠小于M的質量．
（3）滑塊經過光電門時的速度近似等于滑塊經過光電門時的平均速度，可由v=

D

△t

求出，然后由勻變速運動的速度位移公式求出滑塊的加速度．

解答：解：（1）實驗開始應先調節氣墊導軌下面的螺釘，在不掛重物的情況下輕推滑塊，若滑塊做勻速直線運動，即滑塊通過光電門速度相等，則光電門的擋光時間相等，證明氣墊導軌已經水平．
（2））在實驗中，認為m的重力等于滑塊所受的合力，所以m的質量應遠小于M的質量．故選D．
（3）滑塊經過光電門的速度v₂=

D

△t2

  v₁=

D

△t1

  根據位移速度公式2ax=v22-v₁²
整理得：a=

( D △t2 )2-( D △t1 )2

2x

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

( D △t2 )2-( D △t1 )2

2x

．

點評：解決本題的關鍵理解實驗的原理，知道當m的質量遠小于M的質量，m的重力可以認為等于M所受的合力．