Question

I．為了探究加速度與力的關系，使用如圖1所示的氣墊導軌裝置進行實驗．其中G₁、G₂為兩個光電門，它們與數字計時器相連，當滑行器通過G_l、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量為M，擋光片寬度為D，光電門間距離為s，牽引砝碼的質量為m．回答下列問題：
（1）實驗開始應先調節氣墊導軌下面的螺釘，使氣墊導軌水平，在不增加其它儀器的情況下，如何判定調節是否到位？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，需要測得每一個牽引力對應的加速度，其中求得的加速度的表達式為：______2-

1

△ t 21

)

Answer 1

【答案】分析：I．（1）在“驗證牛頓第二定律”的實驗中，通過控制變量法，先控制m一定，驗證a與F成正比，再控制F一定，驗證a與m成反比；實驗中用勾碼的重力代替小車的合力，故要通過將長木板右端墊高來平衡摩擦力和使小車質量遠大于勾碼質量來減小實驗的誤差！先求出滑行器通過兩個光電門的速度，再根據勻加速直線運動位移速度公式求解加速度；
II．（1）電壓表本身是純電阻，根據串并聯電路電壓關系得到電阻箱的電壓，算出電流，從而可以計算出與電阻箱串聯的那只電壓表的電阻值；
（2）根據串并聯電路電壓的關系求出電阻箱的電壓，算出電流，最后計算出與電阻箱串聯的那只電壓表的電阻值，寫出方程，由結果討論分析．
解答：解：I．（1）實驗開始應先調節氣墊導軌下面的螺釘，使氣墊導軌水平，讓滑行器自由做勻速直線運動，
所以將滑行器自由放在導軌上，并輕推滑行器，看其能否做勻速運動即可判斷是否到位；
（2）在“驗證牛頓第二定律”的實驗用控制變量法，本實驗在滿足小車質量遠大于鉤碼質量的條件下，才能用鉤碼重力代替小車所受的合力，D答案不能滿足此條件．故選D    
（3）由題意得：滑行器通過G_l的速度為：v₁=，v₂=
根據2as=
解得：a=
II．：（1）根據串并聯電路電壓關系得到電阻箱的電壓等于兩個電壓表的讀數之差，根據歐姆定律算出通過電阻箱的電流，從而可以計算出與電阻箱串聯的那只電壓表的電阻值；
本題是按2圖設計的電路測量的，為使測量引起的讀數誤差較小兩電壓表量程必須相近，所以只能精確測量V₂、V₃兩塊電壓表的內阻．
故答案為：V₂、V₃；
（2）讀出電壓表V、V′的示數U、U′，則電阻箱的電壓為：U_R1=U′-U；
通過電阻箱的電流為：I_R1==
通過電阻箱的電流等于通過電壓表V的電流，故電壓表V的電阻為：RV==
故答案為：I．（1）將滑行器自由放在導軌上，并輕推滑行器，看其能否做勻速運動；（2）D；（3）；
II．（1）V₂、V₃；（2）兩電壓表的讀數U、U′；
點評：（1）在“驗證牛頓第二定律”的實驗用控制變量法，本實驗只有在滿足平衡摩擦力和小車質量遠大于鉤碼質量的雙重條件下，才能用鉤碼重力代替小車所受的合力；
（2）本題關鍵要知道：電壓表是定值電阻；電阻箱可以當電流表使用；滑動變阻器采用分壓式接法時選用阻值小的滑動變阻器．