Question

为了探究加速度与力的关系，使用如图所示的气垫导轨装置进行实验．其中G₁、G₂为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G₁、G₂光电门时，光束被遮挡的时间△t₁、△t₂都可以被测量并记录，滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M，挡光片宽度为D，光电门间距离为x，牵引砝码的质量为m．回答下列问题：

（1）实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气垫导轨水平，在不增加其他仪器的情况下，如何判定调节是否到位？
答：

将滑行器放在导轨上，观察它能否保持静止，或轻推滑行器，观察滑行器是否匀速滑行

（2）若取M=0.4kg，改变m的值，进行多次实验，以下m的取值不合适的一个是

D

A．m₁=5g　　　　B．m₂=15g       C．m₃=40g       D．m₄=400g
（3）在此实验中，记录得△t₁=0.02s；△t₂=0.01s；D=1cm；x=37.5cm，求得的加速度为

1

 m/s²
（4）测得小车的加速度a和砝码重力G的数据如下表所示：

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

则小车和砝码的总质量为

C

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

Answer 1

分析：（1）当气垫导轨水平时，滑块做匀速直线运动，通过光电门的速度相等，即光电门的挡光时间相等．
（2）在实验中，认为m的重力等于滑块所受的合力，所以m的质量应远小于M的质量．
（3）滑块经过光电门时的速度近似等于滑块经过光电门时的平均速度，可由v=

D

△t

求出，然后由匀变速运动的速度位移公式求出滑块的加速度．
（4）根据表中实验数据，由牛顿第二定律可由求出小车的质量．

解答：解：（1）实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉，在不挂重物的情况下轻推滑块，若滑块做匀速直线运动，即滑块通过光电门速度相等，则光电门的挡光时间相等，证明气垫导轨已经水平．
（2））在实验中，认为m的重力等于滑块所受的合力，所以m的质量应远小于M的质量．故选D．
（3）滑块经过光电门的速度v2=

D

△t2

=

0.01m

0.01s

=1m/s，v₁=

D

△t2

=

0.01m

0.02s

=0.5m/s，
由匀变速运动的速度位移公式得：v₂²-v₁²=2ax，a=

v 2 2 - v 2 1

2x

=

12-0．52

2×0.375

=1m/s²．
（4）由表中第一组实验数据可知，G=mg=0.20N，a=0.10m/s²，由牛顿第二定律得：G=Ma，解得M=2kg；
故答案为：（1）将滑行器放在导轨上，观察它能否保持静止，或轻推滑行器，观察滑行器是否匀速滑行．（2）D；（3）1；（4）C．

点评：解决本题的关键理解实验的原理，知道当m的质量远小于M的质量，m的重力可以认为等于M所受的合力．