Question

9．為了探究加速度與力的關(guān)系，使用如圖甲所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進行實驗．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）實驗開始時應(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，判定調(diào)節(jié)是否到位的方法是在沒掛砝碼與細線連接的情況下，給滑行器一個速度，使其滑行，計算通過G₁、G₂的速度是否近似相等．
（2）若取M=0.4kg，改變m的值，進行多次實驗，以下m的取值不合適的一個是E．

A、m1=5g

B、m2=10g

C、m3=25g

D、m4=30g

E、m5=200g

（3）某同學(xué)經(jīng)過思考與分析，對本實驗進行了改進，選擇了一個帶凹槽的能裝幾個砝碼的滑行器M，將（2）中參與實驗的其它砝碼都裝在滑塊M上，把所有砝碼的質(zhì)量計為m，且把M+m作為研究對象，每次交換一個砝碼（每個砝碼的質(zhì)量不等）進行實驗，他這樣做處理數(shù)據(jù)的圖象最接近圖乙中C圖．

Answer 1

分析 （1）當氣墊導(dǎo)軌水平時，給滑行器一個速度，滑行器將做勻速直線運動．
（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）把M+m作為研究對象，總質(zhì)量不變，對系統(tǒng)研究，則a-F圖線的斜率不變．

解答 解：（1）判斷氣墊導(dǎo)軌是否水平的方法：在沒掛砝碼與細線連接的情況下，給滑行器一個速度，使其滑行，計算通過G₁、G₂的速度是否近似相等．
（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)量遠小于滑塊的質(zhì)量，即M＞＞m．
若取M=0.4kg，改變m的值，進行多次實驗，m₅=200g不能滿足，故選：E．
（3）把M+m作為研究對象，每次交換一個砝碼（每個砝碼的質(zhì)量不等）進行實驗，對系統(tǒng)研究，總質(zhì)量不變，則a-F圖線的斜率不變，故選：C．
故答案為：（1）在沒掛砝碼與細線連接的情況下，給滑行器一個速度，使其滑行，計算通過G₁、G₂的速度是否近似相等；（2）E；（3）C．

點評 解決本題的關(guān)鍵理解實驗的原理，知道當m的質(zhì)量遠小于M的質(zhì)量，m的重力可以認為等于M所受的合力，掌握很短時間內(nèi)的平均速度代表瞬時速度．