Question

15．探究质量不变时，加速度跟作用力关系的实验中，采用如下方案：
（a）调整气垫导轨水平（如图所示），并给气垫导轨充气．在滑块上放上适当质量的砝码并安装、调整好档光片组成滑块系统．系统通过细线跨过导轨右端定滑轮与砝码盘相连砝码盘中放入质量为m的砝码．然后把滑块系统移动到导轨左侧某处由静止释放，滑块系统在外力的作用下做匀加速运动．分别记录挡光片通过两个光电门的时间△t₁和△t₂．
（b）保持滑块系统的质量不变，改变产生加速度的作用力，即改变砝码盘中的砝码质量m（始终满足滑块系统质量远大于砝码及砝码盘的质量总和），使滑块系统在外力作用下做匀加速运动，重复操作得到多组数据
（c）测得挡光片的宽度l，记录两个光电门的位置坐标为x₁和x₂（x₂＞x₁）
（d）处理数据并分析误差，得到加速度跟作用力的关系．
请回答：
（1）在选择挡光片时应选取B的挡光片．
A．较宽    B．较窄
（2）操作步骤（a）中滑块系统通过光电门的速度分别为$\frac{l}{{△t}_{1}}$、$\frac{l}{{△t}_{2}}$．
（3）滑块系统的加速度a=$\frac{{（\frac{l}{{△t}_{2}}）}^{2}-{（\frac{l}{{△t}_{2}}）}^{2}}{2{（x}_{2}-{x}_{1}）}$．
（4）在实验步骤中遗漏了一个物理量的测量，此物理量是B
A．滑块的质量M        B．砝码盘的质量m₀
（5）只要证明a和（m₀+m）成正比关系，即可证明质量不变时，加速度跟力成正比关系．（用题目中所给符号表示）

Answer 1

分析 光电门的速度根据在较短时间内可以用平均速度代替瞬时速度来求解，根据匀变速直线运动位移速度公式求解加速度，本题中用砝码和砝码盘的总重力代替滑块受到的合力，根据表达式分析满足什么条件时，质量不变，加速度跟力成正比关系．

解答 解：（1）较短时间内可以用平均速度代替瞬时速度来求解，所以在选择挡光片时应选取较窄的挡光片，这样时间更短，故B正确．
故选：B
（2）通过光电门的测量我们计算出了通过光电门1的速度为：v₁=$\frac{l}{{△t}_{1}}$，通过2时的速度为：v₂=$\frac{l}{{△t}_{2}}$，
（3）光电门1、2时的距离为x=x₂-x₁，根据：v₂²-v₁²=2ax，
解得：a=$\frac{{（\frac{l}{{△t}_{2}}）}^{2}-{（\frac{l}{{△t}_{2}}）}^{2}}{2{（x}_{2}-{x}_{1}）}$
（4）本题中用砝码和砝码盘的总重力代替滑块受到的合力，所以在实验步骤中遗漏了砝码盘的质量m₀的测量，故B正确，
故选：B
（5）本题中用砝码和砝码盘的总重力代替滑块受到的合力，只要证明a与（m₀+m）成正比即可证明证明质量不变时，加速度跟力成正比关系．
故答案为：（1）B；（2）$\frac{l}{{△t}_{1}}$；$\frac{l}{{△t}_{2}}$；（3）$\frac{{（\frac{l}{{△t}_{2}}）}^{2}-{（\frac{l}{{△t}_{2}}）}^{2}}{2{（x}_{2}-{x}_{1}）}$；（4）B；（5）a；（m₀+m）

点评 本实验与教材中的实验有所不同，但是根据所学物理知识，明确了实验原理，即可正确解答；
在本实验中要注意运用到两个认为：1、小车所受的合力等于绳子的拉力．（前提是平衡摩擦力）；2、砝码和砝码盘的总重力等于绳子的拉力．（前提是小车的质量远大于砝码和砝码盘的质量）．