Question

為了探究加速度與力的關(guān)系，使用如圖所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．其中G₁、G₂為兩個(gè)光電門，它們與數(shù)字計(jì)時(shí)器相連，當(dāng)滑行器通過G₁、G₂光電門時(shí)，光束被遮擋的時(shí)間Δt₁、Δt₂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(zhì)量為M（滑行器上可以增減砝碼），擋光片寬度為D，光電門間距離為x，牽引砝碼的質(zhì)量為m．回答下列問題：

(1)實(shí)驗(yàn)開始應(yīng)先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺釘，使氣墊導(dǎo)軌水平，在不增加其他儀器的情況下，判定調(diào)節(jié)是否到位的方法是_____________________________________________．
(2)在此實(shí)驗(yàn)中，需要測得每一個(gè)牽引力對應(yīng)的加速度，其中求得的加速度的表達(dá)式為：____________________________．(用Δt₁、Δt₂、D、x表示)
(3) 在滑行器總質(zhì)量不變時(shí)，改變所掛的砝碼質(zhì)量，多次重復(fù)測 量，可畫出關(guān)系圖線如圖所示，由圖線的OA段可得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是               ；圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是                              ．

(4)本實(shí)驗(yàn)中對m的質(zhì)量有一定的要求，請對實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行改進(jìn)，使得對m的質(zhì)量沒有要求，試寫出一種改進(jìn)方案．

Answer 1

(1)取下牽引砝碼，M放在任意位置都不動（或取下牽引砝碼，輕推滑行器M，數(shù)字計(jì)時(shí)器記錄每一個(gè)光電門的光束被擋的時(shí)間Δt都相等．）
（2）
（3）在滑行器的質(zhì)量一定時(shí)，其加速度與所受外力成正比；沒有滿足條件：（或m與M相差不大）
（4）改變m質(zhì)量的同時(shí)，保證m和M的總和保持不變（或改變m質(zhì)量時(shí)，用力電傳感器直接測得繩子拉力）

解析試題分析：(1)取下牽引砝碼，如果軌道水平，則M放在任意位置都不動（或取下牽引砝碼，輕推滑行器M，數(shù)字計(jì)時(shí)器記錄每一個(gè)光電門的光束被擋的時(shí)間Δt都相等，說明滑行器M做勻速運(yùn)動，軌道是水平的．）
(2) 通過的速度，通過的速度，由可得
(3) 在滑行器的質(zhì)量一定時(shí)，其加速度與所受外力成正比；沒有滿足條件：（或m與M相差不大）
(4)改變m質(zhì)量的同時(shí)，保證m和M的總和保持不變（或改變m質(zhì)量時(shí)，用力電傳感器直接測得繩子拉力）
考點(diǎn)：探究加速度與力的關(guān)系
點(diǎn)評：因?qū)嶒?yàn)原理不完善造成誤差：本實(shí)驗(yàn)中用砝碼的總重力代替小車受到的拉力(實(shí)際上小車受到的拉力要小于砝碼的總重力)，存在系統(tǒng)誤差．砝碼的總質(zhì)量m越接近小車的質(zhì)量M，誤差就越大；反之，砝碼的總質(zhì)量越小于小車的質(zhì)量，誤差就越小．此誤差可通過改變實(shí)驗(yàn)方案消除。