Question

影響加速度的因素是物體的質(zhì)量及其所受合外力，現(xiàn)用氣墊導(dǎo)軌裝置探究加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系，如圖12－1所示。滑塊在氣墊導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)軌上的小孔噴出的氣流使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上，使滑塊所受的摩擦力減小到可以忽略不計(jì)的程度。光電門(mén)可顯示滑塊上細(xì)窄擋光條經(jīng)過(guò)光電門(mén)的時(shí)間，經(jīng)過(guò)光電門(mén)1和光電門(mén)的時(shí)間分別記為和，

擋光條寬度為，兩光電門(mén)間距為。

⑴保持滑塊質(zhì)量不變，讓滑塊在砝碼拉力作用下做加速運(yùn)動(dòng)，通過(guò)增減砝碼的數(shù)量改變拉力的大小，重復(fù)多次實(shí)驗(yàn)，在表1中記錄下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行分析。

表1滑塊質(zhì)量不變時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(滑塊質(zhì)量)

①滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)1的速度計(jì)算式        ，滑塊的加速度計(jì)算式為          ；

②在此實(shí)驗(yàn)中，需要保證在增加砝碼時(shí)M >>m，這樣做的目的是                                ；

③依表1中的數(shù)據(jù)，在圖中坐標(biāo)系中做出圖像，并寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：                       。

⑵保持滑塊的受力不變，通過(guò)在滑塊上增加或減少橡皮泥改變滑塊的質(zhì)量，重復(fù)多次，按表2中各項(xiàng)物理量記下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

表2滑塊所受拉力不變時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(拉力)

運(yùn)用圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，建立合適的坐標(biāo)系能直觀的表達(dá)出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，請(qǐng)你以表2為依據(jù)，縱坐標(biāo)為加速度，橫坐標(biāo)物理量應(yīng)該為        ，理由是                        。

 

Answer 1

【答案】

（1）①，；

②使滑塊所受拉力等于砝碼盤(pán)和砝碼的重力

③見(jiàn)解析，質(zhì)量不變時(shí)，物體加速度與其所受合外力成正比

（2），可得到在合外力不變時(shí)物體加速度與質(zhì)量間的定量關(guān)系

【解析】

試題分析：（1）①滑塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)1時(shí)間極短，平均速度接近瞬時(shí)速度，，同理，經(jīng)過(guò)光電門(mén)2的速度，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的公式即整理得

②事實(shí)上，砝碼和滑塊一起運(yùn)動(dòng)加速度，繩子拉力，而在實(shí)驗(yàn)中，我們以作為拉力，只有時(shí)，滑塊所受拉力才近似等于砝碼盤(pán)和砝碼的重力。

③根據(jù)表格中數(shù)據(jù)描點(diǎn)作圖，根據(jù)做出的圖像判斷加速度與合外力成正比，實(shí)驗(yàn)方法為控制變量法，因此結(jié)論為質(zhì)量不變時(shí)，物體加速度與其所受合外力成正比

（2）滑塊的受力不變時(shí)，如果牛頓第二定律成立，那么加速度與質(zhì)量成反比，但是在圖像中反比例圖像是一條曲線，單獨(dú)憑借一條曲線不能肯定是與質(zhì)量反比還是質(zhì)量平方三次方成反比，但是加速度與質(zhì)量的倒數(shù)成正比，所以橫坐標(biāo)選擇，可獲得結(jié)論是合外力不變時(shí)物體加速度與質(zhì)量間的定量關(guān)系

考點(diǎn)：驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)探究