Question

2．某學習小組同如圖所示的裝置完成“探究加速度與力的關系”的實驗，由導軌標尺可以測出兩個光電門之間的距離L，窄遮光板的寬度為d，回答下列問題：

（1）實驗前要先調整氣墊導軌底座使之水平，，實驗中要滿足沙桶和沙的質量遠小于滑塊和遮光板的總質量；
（2）某次實驗測得窄遮光板依次通過兩個光電門的時間分別為t₁、t₂，則滑塊的加速度a=$\frac{3ntvftn^{2}}{2L}$（$\frac{1}{{t}_{2}^{2}}$-$\frac{1}{{t}_{1}^{2}}$）（用題中所給物理量表示）；
（3）實驗中多次改變沙的質量，測出多組對應的滑塊的加速度，作出加速度與沙的質量的關系圖象可能是AB．

Answer 1

分析 根據(jù)牛頓第二定律可以推導出滑塊受到的合力與沙和沙桶的總重力大小基本相等的條件；
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(jù)勻變速直線運動的速度位移公式求出滑塊的加速度．

解答 解：（1）實驗前要先調整氣墊導軌底座使之水平，
設繩子上拉力為F（即滑塊的合外力為F），對小車根據(jù)牛頓第二定律有：
F=Ma    ①
對砂桶和砂有：mg-F=ma   ②
F=$\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，要使沙和沙桶的重力等于繩子的拉力，實驗中要滿足沙桶和沙的質量遠小于滑塊和遮光板的總質量；
（2）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．
滑塊經(jīng)過光電門1時的瞬時速度的表達式v₁=$\frac5hhprl3{{t}_{1}}$，
滑塊經(jīng)過光電門2時的瞬時速度的表達式v₂=$\frac15htnj3{{t}_{2}}$．
根據(jù)${v}_{2}^{2}$-${v}_{1}^{2}$=2aL得：a=$\frac{d7nxh3j^{2}}{2L}$（$\frac{1}{{t}_{2}^{2}}$-$\frac{1}{{t}_{1}^{2}}$）
（3）根據(jù)牛頓第二定律F=Ma得a=$\frac{F}{M}$，
實驗中多次改變沙的質量，用沙桶和沙的重力大小代替滑塊的合力，
所以a=$\frac{mg}{M}$，
由于沙桶本身有重力，所以加速度與沙的質量成線性關系，
故選：AB．
故答案為：（1）底座使之水平；遠小于
（2）$\frac{7jzbzl3^{2}}{2L}$（$\frac{1}{{t}_{2}^{2}}$-$\frac{1}{{t}_{1}^{2}}$）
（3）AB

點評 了解光電門測量瞬時速度的原理，實驗中我們要清楚研究對象和研究過程，對于系統(tǒng)我們要考慮全面，同時明確實驗原理是解答實驗問題的前提，熟悉具體操作，提高應用基本物理規(guī)律解決問題的能力．