Question

【題目】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Δt1、Δt2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以使氣墊導軌水平，根據________________可判定調節已經到位；

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

A．m1＝5 g B．m2＝15 g

C．m3＝40 g D．m4＝400 g

(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：________________(用Δt1、Δt2、D、x表示)．

Answer 1

【答案】（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Δt都相等 （2）D （3）

【解析】試題分析：分析：（1）明確實驗原理以及氣墊導軌裝置的特點可正確解答；

（2）根據牛頓第二定律可以推導出滑塊受到的合力與沙和沙桶的總重力大小基本相等的條件，根據實驗目的可知需要測量的數據；

（3）光電門測量滑塊瞬時速度的原理是遮光條通過光電門的速度可以用平均速度代替即v=，再根據運動學公式即可求出物體的加速度a．

解答：解：（1）氣墊導軌可以認為是光滑的，在判斷其是否水平時可以采取的方法是：接通氣源，將滑塊靜置于氣墊導軌上，滑塊基本保持靜止說明導軌是光滑的，或接通氣源，將滑塊靜置于氣墊導軌上，輕推滑塊，滑塊能基本做勻速直線運動．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）在該實驗中實際是：mg=（M+m）a，要滿足mg=Ma，應該使砝碼的總質量遠小于滑塊的質量．

若取M=0.4kg，改變m的值，進行多次實驗，m4=400g不能滿足，故選D．

（3）根據遮光條通過光電門的速度可以用平均速度代替得通過第一個光電門的速度為：

v1=

通過第二個光電門的速度為：

v2=

根據運動學公式，則加速度為：

a==

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）．