Question

8．為了探究在質(zhì)量不變時(shí)，物體的加速度與合力的關(guān)系，某學(xué)生想到用氣墊導(dǎo)軌（物體在其上面運(yùn)動(dòng)時(shí)可認(rèn)為摩擦力為0）和光電門(mén)及質(zhì)量為m的滑塊來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．如圖所示，他將氣墊導(dǎo)軌的一端用木塊墊髙，使導(dǎo)軌有一個(gè)傾角，將滑塊從導(dǎo)軌上端釋放，光電門(mén)自動(dòng)記錄滑塊經(jīng)過(guò)A、B光電門(mén)時(shí)，滑塊上擋光片的擋光時(shí)間t₁、t₂，用游標(biāo)卡尺測(cè)得擋光片的寬度為d，用量角器測(cè)得氣墊導(dǎo)軌的傾角為θ，則
（1）要測(cè)出滑塊的加速度還必須測(cè)出兩光電門(mén)之間的距離x（同時(shí)用符號(hào)表示該測(cè)量量）；
（2）滑塊的加速度為a=$\frac{{（\frac6m0a1zw{{t}_{2}}）}^{2}-{（\fracgyvaa8h{{t}_{1}}）}^{2}}{2x}$（用上面的已知量和測(cè)量量符號(hào)表示）．
（3）要改變滑塊受到的合力，只須改變氣墊導(dǎo)軌的傾角θ，在利用圖象探究加速度與合力的關(guān)系時(shí)，以縱軸表示加速度，在不用合力表示橫軸的情況下，可用sinθ（填“sinθ”“cosθ”或“tanθ”）表示橫軸．

Answer 1

分析 根據(jù)極短時(shí)間內(nèi)的平均速度等于瞬時(shí)速度求出滑塊通過(guò)光電門(mén)1和光電門(mén)2的瞬時(shí)速度，結(jié)合速度位移公式求出滑塊的加速度；對(duì)小車(chē)在斜面上受力分析，可知，滑塊受到的合力F=mgsinθ，所以可以改變?chǔ)葋?lái)改變合力，根據(jù)牛頓第二定律求解即可．

解答 解：（1）滑塊在氣墊導(dǎo)軌上做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)光電門(mén)可以求出AB兩點(diǎn)的速度，根據(jù)勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)位移速度公式可知，要求加速度，再需要測(cè)量?jī)晒怆婇T(mén)之間的距離x即可；
（2）滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)A時(shí)的瞬時(shí)速度為${v}_{A}=\fracvinfkcx{{t}_{1}}$，滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)B時(shí)的瞬時(shí)速度為${v}_{B}=\fracxlt4fak{{t}_{2}}$，
根據(jù)2ax=${{v}_{B}}^{2}-{{v}_{A}}^{2}$得：a=$\frac{（\frac8g13m5q{{t}_{2}}）^{2}-（{\frac7yf2mcq{{t}_{1}}）}^{2}}{2x}$
（3）對(duì)滑塊受力分析可知，滑塊受到的合力F=mgsinθ，要改變滑塊受到的合力，只須改變氣墊導(dǎo)軌的傾角θ即可，
根據(jù)牛頓第二定律可知：mgsinθ=ma，則a=gsinθ，所以以縱軸表示加速度，在不用合力表示橫軸的情況下，可用sinθ表示橫軸．
故答案為：（1）兩光電門(mén)之間的距離x；（2）$\frac{{（\fracz4vqvsl{{t}_{2}}）}^{2}-{（\fracvuowf3z{{t}_{1}}）}^{2}}{2x}$；（3）氣墊導(dǎo)軌的傾角θ；sinθ

點(diǎn)評(píng) 要清楚實(shí)驗(yàn)的原理，實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的物理量是直接測(cè)量還是間接測(cè)量，通過(guò)物理規(guī)律可以把變量進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以便更好研究和測(cè)量，滑塊通過(guò)光電門(mén)時(shí)時(shí)間極短，可以用平均速度代替瞬時(shí)速度求解通過(guò)光電門(mén)的速度．