Question

16．為了探究加速度與力的關(guān)系，使用如圖所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進(jìn)行實驗．其中G₁、G₂為兩個光電門，它們與數(shù)字計時器相連，當(dāng)滑行器通過G₁、G₂光電門時，光束被遮擋的時間△t₁、△t₂都可以被測量并記錄，滑行器連同上面固定的一條形擋光片的總質(zhì)量為M，擋光片寬度為D，光電門間距離為x，牽引砝碼的質(zhì)量為m．回答下列問題：

（1）實驗開始應(yīng)先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺釘，使氣墊導(dǎo)軌水平，在不增加其他儀器的情況下，如何判定調(diào)節(jié)是否到位？答：取下牽引砝碼，M放在任意位置都不動；或取下牽引砝碼，輕推滑行器M，數(shù)字計時器記錄每一個光電門的光束被擋的時間△t都相等
（2）若取M=0.4kg，改變m的值，進(jìn)行多次實驗，以下m的取值不合適的一個是D．
A．m=5g        B．m=15g       C．m=40g       D．m=400g
（3）在此實驗中，需要測得每一個牽引力對應(yīng)的加速度，求得的加速度的表達(dá)式為$a=\frac{{{{（\frac{D}{{△{t_2}}}）}^2}-{{（\frac{D}{{△{t_1}}}）}^2}}}{2x}$．（用△t₁，△t₂，D，x表示）

Answer 1

分析 分析：（1）明確實驗原理以及氣墊導(dǎo)軌裝置的特點可正確解答；
（2）根據(jù)牛頓第二定律可以推導(dǎo)出滑塊受到的合力與沙和沙桶的總重力大小基本相等的條件，根據(jù)實驗?zāi)康目芍�需要測量的數(shù)據(jù)；
（3）光電門測量滑塊瞬時速度的原理是遮光條通過光電門的速度可以用平均速度代替即v=$\frac4w5i4vb{t}$，再根據(jù)運動學(xué)公式即可求出物體的加速度a．

解答 解答：解：（1）氣墊導(dǎo)軌可以認(rèn)為是光滑的，在判斷其是否水平時可以采取的方法是：接通氣源，將滑塊靜置于氣墊導(dǎo)軌上，滑塊基本保持靜止說明導(dǎo)軌是光滑的，或接通氣源，將滑塊靜置于氣墊導(dǎo)軌上，輕推滑塊，滑塊能基本做勻速直線運動．取下牽引砝碼，M放在任意位置都不動；或取下牽引砝碼，輕推滑行器M，數(shù)字計時器記錄每一個光電門的光束被擋的時間△t都相等．
（2）在該實驗中實際是：mg=（M+m）a，要滿足mg=Ma，應(yīng)該使砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量．
若取M=0.4kg，改變m的值，進(jìn)行多次實驗，m₄=400g不能滿足，故選D．
（3）根據(jù)遮光條通過光電門的速度可以用平均速度代替得通過第一個光電門的速度為：
v₁=$\frac{D}{△{t}_{1}}$
通過第二個光電門的速度為：
v₂=$\frac{D}{△{t}_{2}}$
根據(jù)運動學(xué)公式，則加速度為：
a=$\frac{{{v}_{2}}^{2}-{{v}_{1}}^{2}}{2x}$=$\frac{{（\frac{D}{△{t}_{2}}）}^{2}-{（\frac{D}{△{t}_{1}}）}^{2}}{2x}$
故答案為：（1）取下牽引砝碼，M放在任意位置都不動；或取下牽引砝碼，輕推滑行器M，數(shù)字計時器記錄每一個光電門的光束被擋的時間△t都相等；
（2）D；（3）$a=\frac{{{{（\frac{D}{{△{t_2}}}）}^2}-{{（\frac{D}{{△{t_1}}}）}^2}}}{2x}$．

點評 點評：明確實驗原理以及相應(yīng)的物理規(guī)律，熟悉具體操作，提高應(yīng)用基本物理規(guī)律解決問題的能力．