Question

影響加速度的因素是物體的質量及其所受合外力，現用氣墊導軌裝置探究加速度與力、質量的定量關系，如圖12－1所示。滑塊在氣墊導軌上運動，導軌上的小孔噴出的氣流使滑塊懸浮在導軌上，使滑塊所受的摩擦力減小到可以忽略不計的程度。光電門可顯示滑塊上細窄擋光條經過光電門的時間，經過光電門1和光電門的時間分別記為和，
擋光條寬度為，兩光電門間距為。

⑴保持滑塊質量不變，讓滑塊在砝碼拉力作用下做加速運動，通過增減砝碼的數量改變拉力的大小，重復多次實驗，在表1中記錄下實驗數據，然后進行分析。
表1滑塊質量不變時的實驗數據(滑塊質量)


①滑塊經過光電門1的速度計算式       ，滑塊的加速度計算式為         ；
②在此實驗中，需要保證在增加砝碼時M >>m，這樣做的目的是                                ；
③依表1中的數據，在圖中坐標系中做出圖像，并寫出實驗結論：                      。
⑵保持滑塊的受力不變，通過在滑塊上增加或減少橡皮泥改變滑塊的質量，重復多次，按表2中各項物理量記下實驗數據。
表2滑塊所受拉力不變時的實驗數據(拉力)

運用圖像處理實驗數據時，建立合適的坐標系能直觀的表達出實驗結論，請你以表2為依據，縱坐標為加速度，橫坐標物理量應該為       ，理由是                       。

Answer 1

（1）①，；
②使滑塊所受拉力等于砝碼盤和砝碼的重力
③見解析，質量不變時，物體加速度與其所受合外力成正比
（2），可得到在合外力不變時物體加速度與質量間的定量關系

試題分析：（1）①滑塊經過光電門1時間極短，平均速度接近瞬時速度，，同理，經過光電門2的速度，根據勻變速直線運動的公式即整理得
②事實上，砝碼和滑塊一起運動加速度，繩子拉力，而在實驗中，我們以作為拉力，只有時，滑塊所受拉力才近似等于砝碼盤和砝碼的重力。
③根據表格中數據描點作圖，根據做出的圖像判斷加速度與合外力成正比，實驗方法為控制變量法，因此結論為質量不變時，物體加速度與其所受合外力成正比

（2）滑塊的受力不變時，如果牛頓第二定律成立，那么加速度與質量成反比，但是在圖像中反比例圖像是一條曲線，單獨憑借一條曲線不能肯定是與質量反比還是質量平方三次方成反比，但是加速度與質量的倒數成正比，所以橫坐標選擇，可獲得結論是合外力不變時物體加速度與質量間的定量關系