Question

影响加速度的因素是物体的质量及其所受合外力，现用气垫导轨装置探究加速度与力、质量的定量关系，如图12－1所示。滑块在气垫导轨上运动，导轨上的小孔喷出的气流使滑块悬浮在导轨上，使滑块所受的摩擦力减小到可以忽略不计的程度。光电门可显示滑块上细窄挡光条经过光电门的时间，经过光电门1和光电门的时间分别记为和，

挡光条宽度为，两光电门间距为。

⑴保持滑块质量不变，让滑块在砝码拉力作用下做加速运动，通过增减砝码的数量改变拉力的大小，重复多次实验，在表1中记录下实验数据，然后进行分析。

表1滑块质量不变时的实验数据(滑块质量)

①滑块经过光电门1的速度计算式        ，滑块的加速度计算式为          ；

②在此实验中，需要保证在增加砝码时M >>m，这样做的目的是                                ；

③依表1中的数据，在图中坐标系中做出图像，并写出实验结论：                       。

⑵保持滑块的受力不变，通过在滑块上增加或减少橡皮泥改变滑块的质量，重复多次，按表2中各项物理量记下实验数据。

表2滑块所受拉力不变时的实验数据(拉力)

运用图像处理实验数据时，建立合适的坐标系能直观的表达出实验结论，请你以表2为依据，纵坐标为加速度，横坐标物理量应该为        ，理由是                        。

Answer

（1）①，；

②使滑块所受拉力等于砝码盘和砝码的重力

③见解析，质量不变时，物体加速度与其所受合外力成正比

（2），可得到在合外力不变时物体加速度与质量间的定量关系

【解析】

试题分析：（1）①滑块经过光电门1时间极短，平均速度接近瞬时速度，，同理，经过光电门2的速度，根据匀变速直线运动的公式即整理得

②事实上，砝码和滑块一起运动加速度，绳子拉力，而在实验中，我们以作为拉力，只有时，滑块所受拉力才近似等于砝码盘和砝码的重力。

③根据表格中数据描点作图，根据做出的图像判断加速度与合外力成正比，实验方法为控制变量法，因此结论为质量不变时，物体加速度与其所受合外力成正比

（2）滑块的受力不变时，如果牛顿第二定律成立，那么加速度与质量成反比，但是在图像中反比例图像是一条曲线，单独凭借一条曲线不能肯定是与质量反比还是质量平方三次方成反比，但是加速度与质量的倒数成正比，所以横坐标选择，可获得结论是合外力不变时物体加速度与质量间的定量关系

考点：验证牛顿第二定律的实验探究