Question

15．探究質(zhì)量不變時(shí)，加速度跟作用力關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，采用如下方案：
（a）調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平（如圖所示），并給氣墊導(dǎo)軌充氣．在滑塊上放上適當(dāng)質(zhì)量的砝碼并安裝、調(diào)整好檔光片組成滑塊系統(tǒng)．系統(tǒng)通過細(xì)線跨過導(dǎo)軌右端定滑輪與砝碼盤相連砝碼盤中放入質(zhì)量為m的砝碼．然后把滑塊系統(tǒng)移動(dòng)到導(dǎo)軌左側(cè)某處由靜止釋放，滑塊系統(tǒng)在外力的作用下做勻加速運(yùn)動(dòng)．分別記錄擋光片通過兩個(gè)光電門的時(shí)間△t₁和△t₂．
（b）保持滑塊系統(tǒng)的質(zhì)量不變，改變產(chǎn)生加速度的作用力，即改變砝碼盤中的砝碼質(zhì)量m（始終滿足滑塊系統(tǒng)質(zhì)量遠(yuǎn)大于砝碼及砝碼盤的質(zhì)量總和），使滑塊系統(tǒng)在外力作用下做勻加速運(yùn)動(dòng)，重復(fù)操作得到多組數(shù)據(jù)
（c）測得擋光片的寬度l，記錄兩個(gè)光電門的位置坐標(biāo)為x₁和x₂（x₂＞x₁）
（d）處理數(shù)據(jù)并分析誤差，得到加速度跟作用力的關(guān)系．
請回答：
（1）在選擇擋光片時(shí)應(yīng)選取B的擋光片．
A．較寬    B．較窄
（2）操作步驟（a）中滑塊系統(tǒng)通過光電門的速度分別為$\frac{l}{{△t}_{1}}$、$\frac{l}{{△t}_{2}}$．
（3）滑塊系統(tǒng)的加速度a=$\frac{{（\frac{l}{{△t}_{2}}）}^{2}-{（\frac{l}{{△t}_{2}}）}^{2}}{2{（x}_{2}-{x}_{1}）}$．
（4）在實(shí)驗(yàn)步驟中遺漏了一個(gè)物理量的測量，此物理量是B
A．滑塊的質(zhì)量M        B．砝碼盤的質(zhì)量m₀
（5）只要證明a和（m₀+m）成正比關(guān)系，即可證明質(zhì)量不變時(shí)，加速度跟力成正比關(guān)系．（用題目中所給符號表示）

Answer 1

分析 光電門的速度根據(jù)在較短時(shí)間內(nèi)可以用平均速度代替瞬時(shí)速度來求解，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)位移速度公式求解加速度，本題中用砝碼和砝碼盤的總重力代替滑塊受到的合力，根據(jù)表達(dá)式分析滿足什么條件時(shí)，質(zhì)量不變，加速度跟力成正比關(guān)系．

解答 解：（1）較短時(shí)間內(nèi)可以用平均速度代替瞬時(shí)速度來求解，所以在選擇擋光片時(shí)應(yīng)選取較窄的擋光片，這樣時(shí)間更短，故B正確．
故選：B
（2）通過光電門的測量我們計(jì)算出了通過光電門1的速度為：v₁=$\frac{l}{{△t}_{1}}$，通過2時(shí)的速度為：v₂=$\frac{l}{{△t}_{2}}$，
（3）光電門1、2時(shí)的距離為x=x₂-x₁，根據(jù)：v₂²-v₁²=2ax，
解得：a=$\frac{{（\frac{l}{{△t}_{2}}）}^{2}-{（\frac{l}{{△t}_{2}}）}^{2}}{2{（x}_{2}-{x}_{1}）}$
（4）本題中用砝碼和砝碼盤的總重力代替滑塊受到的合力，所以在實(shí)驗(yàn)步驟中遺漏了砝碼盤的質(zhì)量m₀的測量，故B正確，
故選：B
（5）本題中用砝碼和砝碼盤的總重力代替滑塊受到的合力，只要證明a與（m₀+m）成正比即可證明證明質(zhì)量不變時(shí)，加速度跟力成正比關(guān)系．
故答案為：（1）B；（2）$\frac{l}{{△t}_{1}}$；$\frac{l}{{△t}_{2}}$；（3）$\frac{{（\frac{l}{{△t}_{2}}）}^{2}-{（\frac{l}{{△t}_{2}}）}^{2}}{2{（x}_{2}-{x}_{1}）}$；（4）B；（5）a；（m₀+m）

點(diǎn)評 本實(shí)驗(yàn)與教材中的實(shí)驗(yàn)有所不同，但是根據(jù)所學(xué)物理知識，明確了實(shí)驗(yàn)原理，即可正確解答；
在本實(shí)驗(yàn)中要注意運(yùn)用到兩個(gè)認(rèn)為：1、小車所受的合力等于繩子的拉力．（前提是平衡摩擦力）；2、砝碼和砝碼盤的總重力等于繩子的拉力．（前提是小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砝碼和砝碼盤的質(zhì)量）．