Question

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量為M，擋光片寬度為D，光電門間距離為x，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，在不增加其他儀器的情況下，如何判定調節是否到位？
答：

將滑行器放在導軌上，觀察它能否保持靜止，或輕推滑行器，觀察滑行器是否勻速滑行

（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，記錄得△t₁=0.02s；△t₂=0.01s；D=1cm；x=37.5cm，求得的加速度為

1

 m/s²
（4）測得小車的加速度a和砝碼重力G的數據如下表所示：

G/N	0.20	0.30	0.40	0.50	0.60
a/（m?s-2）	0.10	0.15	0.20	0.25	0.30

則小車和砝碼的總質量為

C

A．m=200g　　　　B．m=2g        C．m=2kg         D．m=400g．

Answer 1

分析：（1）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．
（2）在實驗中，認為m的重力等于滑塊所受的合力，所以m的質量應遠小于M的質量．
（3）滑塊經過光電門時的速度近似等于滑塊經過光電門時的平均速度，可由v=

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．
（4）根據表中實驗數據，由牛頓第二定律可由求出小車的質量．

解答：解：（1）實驗開始應先調節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，證明氣墊導軌已經水平．
（2））在實驗中，認為m的重力等于滑塊所受的合力，所以m的質量應遠小于M的質量．故選D．
（3）滑塊經過光電門的速度v2=

D

△t2

=

0.01m

0.01s

=1m/s，v₁=

D

△t2

=

0.01m

0.02s

=0.5m/s，
由勻變速運動的速度位移公式得：v₂²-v₁²=2ax，a=

v 2 2 - v 2 1

2x

=

12-0．52

2×0.375

=1m/s²．
（4）由表中第一組實驗數據可知，G=mg=0.20N，a=0.10m/s²，由牛頓第二定律得：G=Ma，解得M=2kg；
故答案為：（1）將滑行器放在導軌上，觀察它能否保持靜止，或輕推滑行器，觀察滑行器是否勻速滑行．（2）D；（3）1；（4）C．

點評：解決本題的關鍵理解實驗的原理，知道當m的質量遠小于M的質量，m的重力可以認為等于M所受的合力．