Question

為了探究加速度與力的關(guān)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(shù)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(zhì)量為M，擋光片寬度為D，光電門間距離為x，牽引砝碼的質(zhì)量為m．回答下列問題：

（1）實驗開始應(yīng)先調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)是否到位？
答：______
（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______
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______ m/s²
（4）測得小車的加速度a和砝碼重力G的數(shù)據(jù)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(zhì)量為______
A．m=200g　　　　B．m=2g　　　　C．m=2kg　　　　 D．m=400g．

Answer 1

解：（1）實驗開始應(yīng)先調(diào)節(jié)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(jīng)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(zhì)量應(yīng)遠小于M的質(zhì)量．故選D．
（3）滑塊經(jīng)過光電門的速度v2===1m/s，v₁===0.5m/s，
由勻變速運動的速度位移公式得：v₂²-v₁²=2ax，a===1m/s²．
（4）由表中第一組實驗數(shù)據(jù)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．
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(zhì)量應(yīng)遠小于M的質(zhì)量．
（3）滑塊經(jīng)過光電門時的速度近似等于滑塊經(jīng)過光電門時的平均速度，可由v=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(jù)表中實驗數(shù)據(jù)，由牛頓第二定律可由求出小車的質(zhì)量．
點評：解決本題的關(guān)鍵理解實驗的原理，知道當m的質(zhì)量遠小于M的質(zhì)量，m的重力可以認為等于M所受的合力．