Question

气垫导轨是一种常用的实验仪器，它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，这样滑块在导轨上的运动可视为与导轨间无摩擦，如题图气垫导轨的实验装置如图甲所示，利用带有竖直挡光片的滑块，就可以完成许多力学实验，光电计时器及其光电门的结构如图乙所示，a、b分别是光电门中彼此正对的激光发射和接收装置。挡光片结构如图丙所示，两挡光条之间的距离Δx很小（约2~3 cm）。当挡光片的两遮光部分从a、b间通过时，光电计时器就可以显示两次开始挡光的时间，由此可以较准确测量出挡光片的左右两挡光条通过光电门的时间间隔Δt，这样就可以表示出滑块通过光电门时的速度。

利用气垫导轨来验证牛顿第二定律

（1）使用气垫导轨来验证牛顿第二定律时，首先通过调螺钉使气垫导轨水平，其具体检测导轨水平的方法可以是：                                                   ；

（2）若滑块[包括挡光片]和砝码[连接滑块和砝码的轻绳跨过导轨右端的光滑定定滑轮]的质量分别为M和m（M＞m），滑块从静止释放后，向右做匀加速运动，先后通过光电门1和2（两光电门之间距离为x），结果光电门1和2的示数分别为Δt₁和Δt₂，滑块上挡光片的两挡光条间距为Δx，则滑块通过光电门1时的速度v₁=             ，通过光电门2时的速度v₂=             。利用匀速直线运动的规律可求得滑块运动的加速度a =         (用v₁、v₂、x表示)，则近似验证牛顿第二定律的表达式为：                     ；（用M、m、a、g表示）

（3）本实验的器材除气垫导轨、天平、砝码、滑块[包括挡光片]和光电计时器之外，不仅需要器材用                测出两光电门的间距x，还需要测出两挡光条的间距Δx，为使测量尽可能精确，测Δx时应使用的测量器材是                   ；

（4）若本实验中近似验证牛顿第二定律仍有误差，其主要原因是：

                                                                         。

Answer 1

（1）在气垫导轨的任何位置静止释放滑块均不左右滑动或有初速度地释放滑块观察既不加速也不减速而是匀速运动。

（2）          mg=Ma

（3）毫米刻度尺，游标卡尺，砝码本身的加速运动使绳上的拉力小于砝码的重力。