Question

6．如圖甲所示是某同學用水平氣墊導軌探究“加速度與力的關系”的實驗裝置，他將光電門固定在導軌上的B點，吊盤（含金屬片）通過細線與滑塊相連，滑塊上固定一遮光條并放有若干金屬片，實驗中每次滑塊都從導軌上的同一位置A由靜止釋放．

（1）用游標卡尺測量遮光條的寬度d（沿滑塊運動方向的長度）如圖乙所示，則d=11.70mm；用螺旋測微器測量遮光條的厚h如圖丙所示，則h=4.225mm．若光電計時器記錄遮光條通過光電門的時間為△t，則滑塊經過光電門時的速度v=$\fracp9vv5xb5{△t}$（用所測物理量的符號表示）．
（2）若滑塊（含遮光條和金屬片）和吊盤（含金屬片）組成的系統的總質量為M，吊盤及其中的金屬片的質量為m，則滑塊從 A 處釋放后系統的加速度大小為a=$\frac{mg}{M}$．（已知重力加速度為 g）
（3）現保持系統的總質量不變，通過增減吊盤和滑塊中的金屬片改變m，測出多組m、v數據，在坐標紙上以m為橫軸，以v²為縱軸描點作出圖象，若圖線是一條過坐標原點的直線，則系統的加速度大小與所受合力大小成正比．

Answer 1

分析 （1）游標卡尺的讀數等于主尺讀數加上游標讀數，不需估讀，螺旋測微器的讀數等于固定刻度讀數加上可動刻度讀數，需估讀．根據極短時間內的平均速度等于瞬時速度求出滑塊經過光電門時的速度大小．
（2）根據牛頓第二定律求出系統的加速度大小．
（3）研究系統的加速度與合力的關系，結合速度位移公式得出速度與加速度的關系，根據合力與m的關系，確定以什么軸為縱軸．

解答 解：（1）游標卡尺的主尺讀數為11mm，游標讀數為0.05×14mm=0.70mm，則d=11.70mm，
螺旋測微器的固定刻度讀數為4mm，可動刻度讀數為0.01×22.5mm=0.225mm，則h=4.225mm．
根據極短時間內的平均速度等于瞬時速度知，滑塊經過光電門的速度v=$\fracp9vv5xb5{△t}$．
（2）對系統研究，系統所受的合力為mg，根據牛頓第二定律得，系統的加速度大小a=$\frac{mg}{M}$．
（3）現保持系統的總質量不變，通過增減吊盤和滑塊中的金屬片，改變系統的合力，若a與合力成正比，則a與m成正比，根據v²=2ax知，v²與a成正比，所以若以v²為縱軸，m為橫軸，圖線為一條過坐標原點的直線，則系統的加速度大小與所受合力大小成正比．
故答案為：（1）11.70，4.225，$\fracp9vv5xb5{△t}$，（2）$\frac{mg}{M}$，（3）增減吊盤和滑塊中的金屬片，v²．

點評 解決本題的關鍵知道該實驗研究的對象是系統，保證系統質量不變，改變合力，可探究加速度和合力的關系．掌握游標卡尺和螺旋測微器的讀數方法．