Question

6．如圖甲所示是某同學用水平氣墊導軌探究“加速度與力的關系”的實驗裝置，他將光電門固定在導軌上的B點，吊盤（含金屬片）通過細線與滑塊相連，滑塊上固定一遮光條并放有若干金屬片，實驗中每次滑塊都從導軌上的同一位置A由靜止釋放．

（1）用游標卡尺測量遮光條的寬度d（沿滑塊運動方向的長度）如圖乙所示，則d=11.70mm；用螺旋測微器測量遮光條的厚h如圖丙所示，則h=4.225mm．若光電計時器記錄遮光條通過光電門的時間為△t，則滑塊經(jīng)過光電門時的速度v=$\fracxj4cjvg{△t}$（用所測物理量的符號表示）．
（2）若滑塊（含遮光條和金屬片）和吊盤（含金屬片）組成的系統(tǒng)的總質量為M，吊盤及其中的金屬片的質量為m，則滑塊從 A 處釋放后系統(tǒng)的加速度大小為a=$\frac{mg}{M}$．（已知重力加速度為 g）
（3）現(xiàn)保持系統(tǒng)的總質量不變，通過增減吊盤和滑塊中的金屬片改變m，測出多組m、v數(shù)據(jù)，在坐標紙上以m為橫軸，以v²為縱軸描點作出圖象，若圖線是一條過坐標原點的直線，則系統(tǒng)的加速度大小與所受合力大小成正比．

Answer 1

分析 （1）游標卡尺的讀數(shù)等于主尺讀數(shù)加上游標讀數(shù)，不需估讀，螺旋測微器的讀數(shù)等于固定刻度讀數(shù)加上可動刻度讀數(shù)，需估讀．根據(jù)極短時間內(nèi)的平均速度等于瞬時速度求出滑塊經(jīng)過光電門時的速度大小．
（2）根據(jù)牛頓第二定律求出系統(tǒng)的加速度大�。�
（3）研究系統(tǒng)的加速度與合力的關系，結合速度位移公式得出速度與加速度的關系，根據(jù)合力與m的關系，確定以什么軸為縱軸．

解答 解：（1）游標卡尺的主尺讀數(shù)為11mm，游標讀數(shù)為0.05×14mm=0.70mm，則d=11.70mm，
螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為4mm，可動刻度讀數(shù)為0.01×22.5mm=0.225mm，則h=4.225mm．
根據(jù)極短時間內(nèi)的平均速度等于瞬時速度知，滑塊經(jīng)過光電門的速度v=$\fracjqy1x7p{△t}$．
（2）對系統(tǒng)研究，系統(tǒng)所受的合力為mg，根據(jù)牛頓第二定律得，系統(tǒng)的加速度大小a=$\frac{mg}{M}$．
（3）現(xiàn)保持系統(tǒng)的總質量不變，通過增減吊盤和滑塊中的金屬片，改變系統(tǒng)的合力，若a與合力成正比，則a與m成正比，根據(jù)v²=2ax知，v²與a成正比，所以若以v²為縱軸，m為橫軸，圖線為一條過坐標原點的直線，則系統(tǒng)的加速度大小與所受合力大小成正比．
故答案為：（1）11.70，4.225，$\fracq5x6gfm{△t}$，（2）$\frac{mg}{M}$，（3）增減吊盤和滑塊中的金屬片，v²．

點評 解決本題的關鍵知道該實驗研究的對象是系統(tǒng)，保證系統(tǒng)質量不變，改變合力，可探究加速度和合力的關系．掌握游標卡尺和螺旋測微器的讀數(shù)方法．