Question

11．某學(xué)習(xí)小組用如圖1所示裝置做“探究加速度與力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)，由導(dǎo)軌標(biāo)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．
（1）實(shí)驗(yàn)前要先調(diào)整氣墊導(dǎo)軌底座使之水平，若用沙和沙桶的重力表示滑塊受到的合力，實(shí)驗(yàn)中要滿足沙桶和沙的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊和遮光板的總質(zhì)量．
（2）某次實(shí)驗(yàn)測得窄遮光板依次通過兩個光電門的時間分別為t₁、t₂，則滑塊的加速度為$\frac{ab0pdw0^{2}}{2L}（\frac{1}{{t}_{2}^{2}}-\frac{1}{{t}_{1}^{2}}）$（用題中所給物理量表示）．
（3）實(shí)驗(yàn)中多次改變沙的質(zhì)量，測出多組對應(yīng)的滑塊的加速度，作出加速度與沙的質(zhì)量的關(guān)系圖象可能是圖2中的AB．

Answer 1

分析 根據(jù)牛頓第二定律可以推導(dǎo)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(yùn)動的速度位移公式求出滑塊的加速度．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)前要先調(diào)整氣墊導(dǎo)軌底座使之水平，
設(shè)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(shí)驗(yàn)中要滿足沙桶和沙的質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊和遮光板的總質(zhì)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(dá)式v₁=$\fracxnguslu{{t}_{1}}$，
滑塊經(jīng)過光電門2時的瞬時速度的表達(dá)式v₂=$\frac4hocljc{{t}_{2}}$．
根據(jù)${v}_{2}^{2}$-${v}_{1}^{2}$=2aL
得：a=$\frac{4c4f4pq^{2}}{2L}（\frac{1}{{t}_{2}^{2}}-\frac{1}{{t}_{1}^{2}}）$
（3）根據(jù)牛頓第二定律F=Ma得a=$\frac{F}{M}$，
實(shí)驗(yàn)中多次改變沙的質(zhì)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(zhì)量成線性關(guān)系，
故選：AB．
故答案為：（1）底座使之水平；遠(yuǎn)小于；
（2）$\frac{188bjcv^{2}}{2L}（\frac{1}{{t}_{2}^{2}}-\frac{1}{{t}_{1}^{2}}）$； （3）AB．

點(diǎn)評 了解光電門測量瞬時速度的原理，實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)原理是解答實(shí)驗(yàn)問題的前提，熟悉具體操作，提高應(yīng)用基本物理規(guī)律解決問題的能力．