Question

为了探究加速度与力的关系，使用如图所示的气垫导轨装置进行实验．其中G₁、G₂为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G₁、G₂光电门时，光束被遮挡的时间△t₁、△t₂都可以被测量并记录，滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M，挡光片宽度为D，光电门间距离为x，牵引砝码的质量为m．回答下列问题：
（1）实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气垫导轨水平，在不增加其他仪器的情况下，如何判定调节是否到位？答：

取下牵引砝码，M放在任意位置都不动

（2）若取M=0.4kg，改变m的值，进行多次实验，以下m的取值不合适的一个是

D

A．m₁=5g     B．m₂=15g     C．m₃=40g       D．m₄=400g
（3）在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，其中求得的加速度的表达式为：

( D △t2 )2-( D △t1 )2

2x

（用△t₁、△t₂、D、x表示）．

Answer 1

分析：（1）当气垫导轨水平时，滑块做匀速直线运动，通过光电门的速度相等，即光电门的挡光时间相等．
（2）在实验中，认为m的重力等于滑块所受的合力，所以m的质量应远小于M的质量．
（3）滑块经过光电门时的速度近似等于滑块经过光电门时的平均速度，可由v=

D

△t

求出，然后由匀变速运动的速度位移公式求出滑块的加速度．

解答：解：（1）实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉，在不挂重物的情况下轻推滑块，若滑块做匀速直线运动，即滑块通过光电门速度相等，则光电门的挡光时间相等，证明气垫导轨已经水平．
（2））在实验中，认为m的重力等于滑块所受的合力，所以m的质量应远小于M的质量．故选D．
（3）滑块经过光电门的速度v₂=

D

△t2

  v₁=

D

△t1

  根据位移速度公式2ax=v22-v₁²
整理得：a=

( D △t2 )2-( D △t1 )2

2x

故答案为：（1）取下牵引砝码，M放在任意位置都不动；或取下牵引砝码，轻推滑行器M，数字计时器记录每一个光电门的光束被挡的时间△t都相等．
（2）D；（3）a=

( D △t2 )2-( D △t1 )2

2x

．

点评：解决本题的关键理解实验的原理，知道当m的质量远小于M的质量，m的重力可以认为等于M所受的合力．