Question

为了探究加速度与力的关系，使用如图所示的气垫导轨装置进行实验．其中G₁、G₂为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G₁、G₂光电门时，光束被遮挡的时间△t₁、△t₂都可以被测量并记录，滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M，挡光片宽度为D，光电门间距离为x，牵引砝码的质量为m．
（1）若取M=0.4kg，改变m的值，进行多次实验，以下m的取值不合适的一个是

D

．
A．m=5g  B．m=15g
C．m=40g  D．m=400g
（2）在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，求得的加速度的表达式为a=

( D △t2 )2-( D △t1 )2

2x

．（用△t₁，△t₂，D，x表示）

Answer 1

分析：（1）在实验中，认为m的重力等于滑块所受的合力，所以m的质量应远小于M的质量．
（2）先求出滑行器通过两个光电门的速度，再根据匀加速直线运动位移速度公式求解加速度；

解答：解：（1）在“验证牛顿第二定律”的实验用控制变量法，本实验在满足小车质量远大于钩码质量的条件下，才能用钩码重力代替小车所受的合力，D答案不能满足此条件．故选D  
（2）滑块经过光电门的速度v₁=

D

△t1

v₂=

D

△t2

，
则根据据
2ax=

v

2 2

-

v

2 1

a=

( D △t2 )2-( D △t1 )2

2x

故答案为：（1）D；（2）

( D △t2 )2-( D △t1 )2

2x

．

点评：解决本题的关键理解实验的原理，知道当m的质量远小于M的质量，m的重力可以认为等于M所受的合力．