Question

某实验小组利用如图所示的气垫导轨装置来探究合力一定时，物体的加速度与质量之间的关系．

（1）用游标卡尺测光电门遮光条的宽度d，图甲中游标卡尺读数为

 

cm．
（2）做实验时，将滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器（图中未画出）可读出遮光条通过光电门1、2的时间分别为△t₁、△t₂；用刻度尺测得两个光电门中心之间的距 离x，用游标卡尺测得遮光条宽度d．则滑块经过光电门1时的速度表达式v₁=

 

；滑块加速度的表达式a=

 

．（以上表达式均用已知字母表示）
（3）为了保持滑块所受的合力不变，可改变滑块质量M和气垫导轨右端高度h（见图）．关于“改变滑块质量M和气垫导轨右端的高度h”的正确操作方法是

 

A．M增大时，h增大，以保持二者乘积增大
B．M增大时，h减小，以保持二者乘积不变
C．M减小时，h增大，以保持二者乘积不变
D．M减小时，h减小，以保持二者乘积减小
（4）如果实验想通过图象法进一步确认在合外力不变的情况下，物体运动的加速度跟物体的质量成反比，需建立

 

（选填“a-m”或“a=

1

m

”）坐标系．

Answer 1

分析：知道游标卡尺读数由主尺和游标尺两部分组成；知道光电门测量滑块瞬时速度的原理是用极短时间内的平均速度表示瞬时速度．
根据运动学公式求出加速度．表示出滑块的合力，根据表达式判断；
在探究加速度与质量的关系时，分别以a为纵坐标，

1

m

为横坐标作图象，画出一条倾斜的直线，这样就能直观地看出其关系．

解答：解：（1）游标卡尺的读数由主尺1cm和游标尺：10×

1

20

mm=0.5mm=0.05cm两部分组成．所以读数为1+0.05=1.05cm．
（2）光电门测量滑块瞬时速度的原理是用极短时间内的平均速度表示瞬时速度，
故滑块经过光电门1时的速度表达式：v₁=

d

△t1

，
经过光电门2时的速度表达式：v₂₌

d

△t2

，
加速度a=

v 2 2 - v 2 1

2x

=

( d △t2 )2-( d △t1 )2

2x

（3）滑块的合力F_合=Mg

h

x

，为了保持滑块所受的合力不变，
所以M和h 不能同时增大或减小．故选：BC．
（4）探究加速度与质量的关系时，分别以a为纵坐标，

1

m

为横坐标作图象，画出一条倾斜的直线，这样就能直观地看出其关系
故答案为：（1）1.05，（2）

d

△t1

，

( d △t2 )2-( d △t1 )2

2x

；（3）BC；（4）a-

1

m

点评：解决本题关键要知道用很短时间内的平均速度代替瞬间速度，并能够用力学知识找出M和h的关系，实验步骤，实验数据的处理都与实验原理有关，故要加强对实验原理的学习和掌握．