Question

13．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(shí)驗(yàn)．其中G₁、G₂為兩個(gè)光電門，它們與數(shù)字計(jì)時(shí)器相連，當(dāng)滑行器通過G₁、G₂光電門時(shí)，光束被遮擋的時(shí)間△t₁、△t₂都可以被測(cè)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(shí)驗(yàn)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，如何判斷調(diào)節(jié)是否到位？
答：將滑行器自由放在導(dǎo)軌上，并輕推滑行器，看其能否做勻速運(yùn)動(dòng)．
（2）若取M=0.4kg，改變m的值，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，以下m的取值不合適的一個(gè)是D．
A．m=5g  B．m=15g
C．m=40g  D．m=400g
（3）在此實(shí)驗(yàn)中，需要測(cè)得每一個(gè)牽引力對(duì)應(yīng)的加速度，求得的加速度的表達(dá)式為$\frac{{{（\frac{D}{{△t}_{2}}）}^{2}-（\frac{D}{{△t}_{1}}）}^{2}}{2x}$．（用△t₁、△t₂、D、x表示）

Answer 1

分析 （1）明確實(shí)驗(yàn)原理以及氣墊導(dǎo)軌裝置的特點(diǎn)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(shí)驗(yàn)?zāi)康目芍�需要測(cè)量的數(shù)據(jù)；
（3）光電門測(cè)量滑塊瞬時(shí)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=$\frac7tgzvna{t}$，再根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式即可求出物體的加速度a．

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(shí)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(yùn)動(dòng)．
（2）在該實(shí)驗(yàn)中實(shí)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(shí)驗(yàn)，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(gè)光電門的速度
v₁=$\frac{D}{{△t}_{1}}$
通過第二個(gè)光電門的速度
v₂=$\frac{D}{{△t}_{2}}$
根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式
則加速度為：a=$\frac{{{（\frac{D}{{△t}_{2}}）}^{2}-（\frac{D}{{△t}_{1}}）}^{2}}{2x}$
故答案為：（1）將滑行器自由放在導(dǎo)軌上，并輕推滑行器，看其能否做勻速運(yùn)動(dòng) 
（2）D    
（3）$\frac{{{（\frac{D}{{△t}_{2}}）}^{2}-（\frac{D}{{△t}_{1}}）}^{2}}{2x}$

點(diǎn)評(píng) 明確實(shí)驗(yàn)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．