Question

2．某學(xué)習(xí)小組同如圖所示的裝置完成“探究加速度與力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，由導(dǎo)軌標(biāo)尺可以測(cè)出兩個(gè)光電門(mén)之間的距離L，窄遮光板的寬度為d，回答下列問(wèn)題：

（1）實(shí)驗(yàn)前要先調(diào)整氣墊導(dǎo)軌底座使之水平，，實(shí)驗(yàn)中要滿足沙桶和沙的質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊和遮光板的總質(zhì)量；
（2）某次實(shí)驗(yàn)測(cè)得窄遮光板依次通過(guò)兩個(gè)光電門(mén)的時(shí)間分別為t₁、t₂，則滑塊的加速度a=$\frac{pblzjpv^{2}}{2L}$（$\frac{1}{{t}_{2}^{2}}$-$\frac{1}{{t}_{1}^{2}}$）（用題中所給物理量表示）；
（3）實(shí)驗(yàn)中多次改變沙的質(zhì)量，測(cè)出多組對(duì)應(yīng)的滑塊的加速度，作出加速度與沙的質(zhì)量的關(guān)系圖象可能是AB．

Answer 1

分析 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；
由于遮光條通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間極短，可以用平均速度表示瞬時(shí)速度．根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度位移公式求出滑塊的加速度．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)前要先調(diào)整氣墊導(dǎo)軌底座使之水平，
設(shè)繩子上拉力為F（即滑塊的合外力為F），對(duì)小車(chē)根據(jù)牛頓第二定律有：
F=Ma    ①
對(duì)砂桶和砂有：mg-F=ma   ②
F=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，要使沙和沙桶的重力等于繩子的拉力，實(shí)驗(yàn)中要滿足沙桶和沙的質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊和遮光板的總質(zhì)量；
（2）由于遮光條通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間極短，可以用平均速度表示瞬時(shí)速度．
滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)1時(shí)的瞬時(shí)速度的表達(dá)式v₁=$\fracxxblfzz{{t}_{1}}$，
滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)2時(shí)的瞬時(shí)速度的表達(dá)式v₂=$\frac1jhf5bv{{t}_{2}}$．
根據(jù)${v}_{2}^{2}$-${v}_{1}^{2}$=2aL得：a=$\frac{lt51lr5^{2}}{2L}$（$\frac{1}{{t}_{2}^{2}}$-$\frac{1}{{t}_{1}^{2}}$）
（3）根據(jù)牛頓第二定律F=Ma得a=$\frac{F}{M}$，
實(shí)驗(yàn)中多次改變沙的質(zhì)量，用沙桶和沙的重力大小代替滑塊的合力，
所以a=$\frac{mg}{M}$，
由于沙桶本身有重力，所以加速度與沙的質(zhì)量成線性關(guān)系，
故選：AB．
故答案為：（1）底座使之水平；遠(yuǎn)小于
（2）$\frac{pjr9npp^{2}}{2L}$（$\frac{1}{{t}_{2}^{2}}$-$\frac{1}{{t}_{1}^{2}}$）
（3）AB

點(diǎn)評(píng) 了解光電門(mén)測(cè)量瞬時(shí)速度的原理，實(shí)驗(yàn)中我們要清楚研究對(duì)象和研究過(guò)程，對(duì)于系統(tǒng)我們要考慮全面，同時(shí)明確實(shí)驗(yàn)原理是解答實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的前提，熟悉具體操作，提高應(yīng)用基本物理規(guī)律解決問(wèn)題的能力．