Question

某實驗小組利用如下圖所示的實驗裝置來探究當合外力一定時，物體運動的加速度與其質量之間的關系．
（1）實驗前用刻度尺測出兩個光電門中心之間的距離s，并測得遮光條的寬度d．該實驗小組在做實驗時，將滑塊從圖所示位置由靜止釋放，由數字計時器可以讀出遮光條通過光電門1的時間△t₁，遮光條通過光電門2的時間△t₂，則滑塊經過光電門1時的瞬時速度的表達式v₁=

d

△t1

，滑塊經過光電門2時的瞬時速度的表達式v₂=

d

△t2

，則滑塊的加速度的表達式a=

d2

2s

(

1

△ t 2 2

-

1

△ t 2 1

)

．（以上表達式均用直接測量的物理量的字母表示）．
（2）在本次實驗中，實驗小組通過改變滑塊質量做了6組實驗，得到如下表所示的實驗數據．

實驗次數	1	2	3	4	5	6
質量m（g）	250	300	350	400	500	800
加速度a（ m/s2 ）	2.02	1.65	1.43	1.25	1.00	0.63

通過計算分析上表數據后，得出的結論是在合外力不變的情況下，物體運動的加速度跟物體的質量成反比，如果想通過圖象法進一步確認自己的結論，須建立

a-

1

m

（填a-m或a-

1

m

）坐標系，根據實驗數據描點作圖，如果圖線是一條

通過原點的直線

，就可確認上述結論．

Answer 1

分析：（1）由于遮光條通過光電門的時間極短，可以用平均速度表示瞬時速度．根據勻變速直線運動的速度位移公式求出滑塊的加速度．
（2）在探究加速度與質量的關系時，分別以a為縱坐標、

1

m

為橫坐標作圖象，畫出一條傾斜的直線，這樣就能直觀地看出其關系．

解答：解：（1）滑塊經過光電門1時的瞬時速度的表達式v₁=

d

△t1

，滑塊經過光電門2時的瞬時速度的表達式v₂=

d

△t2

，
根據運動學公式v₂²-v₁²=2as得，a=

v 2 2 - v 2 1

2s

=

d2

2s

(

1

△ t 2 2

-

1

△ t 2 1

)
（2）探究加速度與質量的關系時，分別以a為縱坐標、

1

m

為橫坐標作圖象，畫出一條過原點的傾斜直線，這樣就能直觀地看出其關系．
故答案為：
（1）v₁=

d

△t1

，v₂=

d

△t2

，

d2

2s

(

1

△ t 2 2

-

1

△ t 2 1

)   
（2）a-

1

m

通過原點的直線

點評：要真正掌握了實驗原理就能順利解決此類實驗題目，而實驗步驟，實驗數據的處理都與實驗原理有關，故要加強對實驗原理的學習和掌握．