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Δt₁、Δt₂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（滑行器上可以增减砝码），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，判定调节是否到位的方法是_____________________________________________．
(2)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：____________________________．(用Δt₁、Δt₂、D、x表示)
(3) 在滑行器总质量不变时，改变所挂的砝码质量，多次重复测 量，可画出关系图线如图所示，由图线的OA段可得出的实验结论是               ；图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是                              ．

(4)本实验中对m的质量有一定的要求，请对实验原理进行改进，使得对m的质量没有要求，试写出一种改进方案．

Answer 1

(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Δt都相等．）
（2）
（3）在滑行器的质量一定时，其加速度与所受外力成正比；没有满足条件：（或m与M相差不大）
（4）改变m质量的同时，保证m和M的总和保持不变（或改变m质量时，用力电传感器直接测得绳子拉力）

解析试题分析：(1)取下牵引砝码，如果轨道水平，则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Δt都相等，说明滑行器M做匀速运动，轨道是水平的．）
(2) 通过的速度，通过的速度，由可得
(3) 在滑行器的质量一定时，其加速度与所受外力成正比；没有满足条件：（或m与M相差不大）
(4)改变m质量的同时，保证m和M的总和保持不变（或改变m质量时，用力电传感器直接测得绳子拉力）
考点：探究加速度与力的关系
点评：因实验原理不完善造成误差：本实验中用砝码的总重力代替小车受到的拉力(实际上小车受到的拉力要小于砝码的总重力)，存在系统误差．砝码的总质量m越接近小车的质量M，误差就越大；反之，砝码的总质量越小于小车的质量，误差就越小．此误差可通过改变实验方案消除。