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（滑行器上可以增減砝碼），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，判定調節是否到位的方法是_____________________________________________．

(2)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)

(3) 在滑行器總質量不變時，改變所掛的砝碼質量，多次重復測 量，可畫出關系圖線如圖所示，由圖線的OA段可得出的實驗結論是               ；圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是                              ．

(4)本實驗中對m的質量有一定的要求，請對實驗原理進行改進，使得對m的質量沒有要求，試寫出一種改進方案．

 

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）

（3）在滑行器的質量一定時，其加速度與所受外力成正比；沒有滿足條件：（或m與M相差不大）

（4）改變m質量的同時，保證m和M的總和保持不變（或改變m質量時，用力電傳感器直接測得繩子拉力）

【解析】

試題分析：(1)取下牽引砝碼，如果軌道水平，則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，說明滑行器M做勻速運動，軌道是水平的．）

(2) 通過的速度，通過的速度，由可得

(3) 在滑行器的質量一定時，其加速度與所受外力成正比；沒有滿足條件：（或m與M相差不大）

(4)改變m質量的同時，保證m和M的總和保持不變（或改變m質量時，用力電傳感器直接測得繩子拉力）

考點：探究加速度與力的關系

點評：因實驗原理不完善造成誤差：本實驗中用砝碼的總重力代替小車受到的拉力(實際上小車受到的拉力要小于砝碼的總重力)，存在系統誤差．砝碼的總質量m越接近小車的質量M，誤差就越大；反之，砝碼的總質量越小于小車的質量，誤差就越小．此誤差可通過改變實驗方案消除。