Question

5．為了探究加速度與力的關(guān)系，使用如實圖所示的氣墊導軌裝置進行實驗．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）實驗開始應先調(diào)節(jié)氣墊導軌下面的螺釘，使氣墊導軌水平，在不增加其他儀器的情況下，如何判定調(diào)節(jié)是否到位？答輕推小車，通過兩個光電門用時相等
（2）若取M=0.5kg，改變m的值，進行多次實驗，以下m的取值不合適的是D．
A．m=10g       B．m=15g     C．m=25g    D．m=400g
（3）在此實驗中，需要測得每一個牽引力對應的加速度，求得的加速度的表達式為a=$\frac{{（\frach2dcwpi{△{t}_{2}}）}^{2}-{（\fracms7qvfx{△{t}_{1}}）}^{2}}{2X}$．（用△t₁，△t₂，d，X表示）

Answer 1

分析 當氣墊導軌水平時，滑塊做勻速直線運動，通過光電門的速度相等，即光電門的擋光時間相等．
在實驗中，先接通電源后釋放小車；認為m₂的重力等于滑塊所受的合力，所以m₂的質(zhì)量應遠小于m₁的質(zhì)量．
滑塊經(jīng)過光電門時的速度近似等于滑塊經(jīng)過光電門時的平均速度，可由v=$\frac{D}{△t}$求出，然后由勻變速運動的速度位移公式求出滑塊的加速度．

解答 解：（1）實驗開始應先調(diào)節(jié)氣墊導軌下面的螺釘，在不掛重物的情況下輕推滑塊，若滑塊做勻速直線運動，即滑塊通過光電門速度相等，則光電門的擋光時間相等，證明氣墊導軌已經(jīng)水平；
（2）在“驗證牛頓第二定律”的實驗用控制變量法，本實驗在滿足小車質(zhì)量遠大于鉤碼質(zhì)量的條件下，才能用鉤碼重力代替小車所受的合力，D答案不能滿足此條件．
本題選不合適的
故選：D    
（3）由題意得：滑行器通過G_l的速度為：v₁=$\frac{D}{△{t}_{1}}$，v₂=$\frac{D}{△{t}_{2}}$
根據(jù)2aX=${{v}_{2}}^{2}-{{v}_{1}}^{2}$
解得：a=$\frac{{（\fracx5udcbw{△{t}_{2}}）}^{2}-{（\fracqo7vnfn{△{t}_{1}}）}^{2}}{2X}$
故答案為：（1）輕推小車，通過兩個光電門用時相等；（2）D；（3）a=$\frac{{{{（\fracbtiqwn6{{△{t_2}}}）}^2}-{{（\frachznv40v{{△{t_1}}}）}^2}}}{2X}$

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，并掌握如何通過光電門來測量瞬時速度，注意求瞬時速度等于這段時間內(nèi)的平均速度．