Question

（2010?江西模擬）為了探究加速度與力的關系，使用如圖所示的氣墊導軌裝置進行實驗．其中G₁、G₂為兩個光電門，它們與數字計時器相連，當滑行器通過G_l、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量為M，擋光片寬度為D，光電門間距離為s，牽引砝碼的質量為m．

回答下列問題：
（1）實驗開始應先調節氣墊導軌下面的螺釘，使氣墊導軌水平，在不增加其它儀器的情況下，如何判定調節是否到位？答：

將滑行器自由放在導軌上，并輕推滑行器，看其能否做勻速運動

．
（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

D

．
A．m₁=5g    B． m₂=15g    C．m₃=40g    D．m₄=400g
（3）在此實驗中，需要測得每一個牽引力對應的加速度，其中求得的加速度的表達式為：

D2

2S

(

1

△ t 2 2

-

1

△ t 2 1

)

（用△t₁、△t₂、D、S表示）

Answer 1

分析：（1）明確實驗原理以及氣墊導軌裝置的特點可正確解答；
（2）根據牛頓第二定律可以推導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，根據實驗目的可知需要測量的數據；
（3）光電門測量滑塊瞬時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=

d

t

，再根據運動學公式即可求出物體的加速度a．

解答：解：（1）氣墊導軌可以認為是光滑的，在判斷其是否水平時可以采取的方法是：接通氣源，將滑塊靜置于氣墊導軌上，滑塊基本保持靜止說明導軌是光滑的，或接通氣源，將滑塊靜置于氣墊導軌上，輕推滑塊，滑塊能基本做勻速直線運動．
（2）在該實驗中實際是：mg=（M+m）a，要滿足mg=Ma，應該使砝碼的總質量遠小于滑塊的質量．
若取M=0.4kg，改變m的值，進行多次實驗，m₄=400g不能滿足，故選D．
（3）根據遮光條通過光電門的速度可以用平均速度代替得
通過第一個光電門的速度
v₁=

D

△t1

通過第二個光電門的速度
v₂=

D

△t2

根據運動學公式
則加速度為：a=

v 2 2 -v 2 1

2S

=

D2

2S

(

1

△ t 2 2

-

1

△ t 2 1

)
故答案為：（1）將滑行器自由放在導軌上，并輕推滑行器，看其能否做勻速運動 
（2）D    
（3）

D2

2S

(

1

△ t 2 2

-

1

△ t 2 1

)

點評：明確實驗原理以及相應的物理規律，熟悉具體操作，提高應用基本物理規律解決問題的能力．