Question

某研究性學習小組采用如圖甲所示的裝置，探究物體的加速度與質量的關系．提供的器材有：氣墊導軌、滑塊（總質量為m，左端裝有遮光板）、光電門（配接數(shù)字計時器）、米尺、鐵架臺．實驗中，測出導軌頂端A與光電門所在位置B的距離為L，導軌頂端距水平面的高度為h．
（1）用游標卡尺測量遮光板的寬度d，如圖所示，則d=

3.20

mm
（2）接通氣源，讓滑塊從A端由靜止開始向下運動，讀出遮光板通過光電門的時間為t₁，若遮光板的寬度用d表示，則滑塊運動到B點時的速度v₁=

d

t1

，下滑過程的加速度a₁=

d2

2Lt12

．
（3）實驗中，為使滑塊受到的合外力保持不變，在改變滑塊質量m時，應調節(jié)

導軌頂端距水平面的高度為h

，使

mh不變

．測出多組m、t數(shù)據后，描點做出

t²-m

（選填“t²-m”，“t²-

1

m

”）的線性圖象，可得出加速度與質量的關系．

Answer 1

分析：（1）游標卡尺讀數(shù)的方法是主尺讀數(shù)加上游標讀數(shù)，不需估讀．先讀出主尺讀數(shù)，看游標的0刻度線超過主尺的哪一個讀數(shù)，主尺讀數(shù)就讀多少，游標讀數(shù)用分度乘以對齊的格數(shù)；
（2）當時間極短時，某段時間內的平均速度可以表示瞬時速度，根據勻變速運動的公式v²=2aL，求解加速度；
（3）在改變滑塊質量m時，要使合外力不變，就要保證mgsinθ不變．

解答：解：（1）根據圖示可知，主尺示數(shù)為3mm，游標尺上第4個刻度和主尺上某一刻度對齊，所以游標尺讀數(shù)為：4×0.05mm=0.20mm，故最后讀數(shù)為：3mm+0.20mm=3.20mm．
（2）擋光條寬度d很小，擋光時間很短，因此可以用平均速度來代替瞬時速度，故滑塊通過光電門的瞬時速度為：v=

d

t

=

d

t1

，
根據v²=2aL，解得：a=

v2

2L

=

d2

2Lt12

（3）探究物體的加速度與質量的關系的實驗中要保證合外力不變，F(xiàn)=mgsinθ=mg

h

L

，所以改變質量時，應調節(jié)導軌頂端距水平面的高度為h，
使mh不變，作出

d2

2Lt12

-

1

m

圖象即作出t²-m圖象．
故答案為：（1）3.20；（2）

d

t1

；

d2

2Lt12

；（3）導軌頂端距水平面的高度為h；mh不變；t²-m

點評：明確實驗原理，熟練應用所學物理知識進行有關數(shù)據處理是正確解答實驗問題的關鍵．