Question

為了探究加速度與力的關系，使用如圖1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，兩個光電門間距離為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，其方法是：在不掛砝碼的情況下，將滑行器自由放在導軌上，如果滑行器能在任意位置靜止不動，或輕輕推滑行器后，能使滑行器______運動，說明氣墊導軌是水平的．

（2）若取M=0.4kg，改變m的值，進行多次實驗，以下m的取值最不合適的一個是______．
A．m₁=5gB．m₂=15gC．m₃=40gD．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a=______（用△t₁、△t₂、D、x表示）．
（4）在驗證牛頓第二定律的實驗中，某同學作出的a-

1

M

關系圖象如圖2．從圖象可以看出，作用在研究對象上的恒力F=______N，當物體的質量M=5kg時，它的加速度a=______m/s²．

Answer 1

（1）如果滑行器能在任意位置靜止不動，或輕輕推滑行器后，能使滑行器勻速運動，說明氣墊導軌是水平的．
（2）根據牛頓第二定律得，整體的加速度a=

mg

M+m

，隔離對滑行器分析，繩子的拉力F=Ma=

Mmg

M+m

=

mg

1+ m M

，知到那個m遠小于M時，砝碼的重力等于滑行器的合力．所以最不合適的是：D．
（3）滑行器通過光電門1、2的速度v1=

D

△t1

，v2=

D

△t2

，根據速度位移公式v22-v12=2ax
得，a=

v22-v12

2x

=

( D △t2 )2-( D △t1 )2

2x

．
（4）圖線的斜率等于恒力F的大小，即F=

1

0.4

=2.5N，則物體的質量M=5kg時，它的加速度a=

F

M

=

2.5

5

m/s2=0.5m/s2．
故答案為：（1）勻速 （2）D （3）

( D △t2 )2-( D △t1 )2

2x

，
（4）2.5，0.5