Question

4．為了測量加速度，使用如圖甲所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進(jìn)行實驗．其中1、2為兩個光電門，它們與數(shù)字計時器相連，當(dāng)滑行器通過A、B光電門時，光束被遮擋的時間△t₁、△t₂都可以被測量并記錄．擋光片寬度為d，光電門間距離為s．實驗步驟如下：
①用游標(biāo)卡尺測量遮光片的寬度d；用米尺測最兩光電門之間的距離s；
②調(diào)整輕滑輪，使細(xì)線水平：
③讓物塊從光電門1的右側(cè)由靜止釋放，用數(shù)字毫秒計分別測出遮光片經(jīng)過光電門1和光電門2所用的時間△t₁和△t₂，求出加速度a；
④多次重復(fù)步驟③，求a的平均$\overline{a}$；

回答下列為題：
（1）實驗開始時某同學(xué)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)是否到位的方法是輕推小車，小車通過兩個光電門時間相等．
（2）測量d時，某次游標(biāo)卡尺（主尺的最小分度為0.05mm）如圖乙．其讀數(shù)為0.225cm
（3）小球通過A、B的時間分別為△t₁=1.5×10^-3s、△t₂=0.9×10^-3s，則小球通過光電門1時的瞬時速度為1.5m/s
（4）物塊的加速度a可用d、s、△t₁，和△t₂，表示為a=$\frac{{{{（{\fracrrqi15n{{△{t_2}}}}）}^2}-{{（{\fracfmeyo3b{{△{t_1}}}}）}^2}}}{2x}$．

Answer 1

分析 （1）導(dǎo)軌水平時，滑塊在不受外力的情況下應(yīng)處于平衡狀態(tài)；故小車可以做勻速直線運動或靜止；
（2）根據(jù)螺旋測微器的讀數(shù)方法可明確對應(yīng)的讀數(shù)，注意在讀可動部分時需要估讀；
（3、4）根據(jù)平均速度公式可求得經(jīng)過光電門的速度，再由速度和位移公式可求得加速度．

解答 解：（1）氣墊導(dǎo)軌處于水平時，滑塊受力平衡，故可以取下牽引重物，M放在任意位置不動，或取下牽相重物，輕推滑塊，數(shù)字計時器記錄每一個光電門的電束被擋住的時間都相等；
（2）螺旋測微器的讀數(shù)為：
d=2+5×0.05mm=2.25mm=0.225cm；
（3）經(jīng)過光電門的速度v=$\fracfv2ucu1{t}$；
代入數(shù)據(jù)，解得：v=$\frac{0.225×1{0}^{-2}}{1.5×1{0}^{-3}}$=1.5m/s；
（4）由v²-v₀²=2ax可知，
（$\fracypn8qil{{t}_{1}}$）²-（$\fracml2z7xp{{t}_{2}}$）²=2as；
解得：
a=$\frac{{{{（{\frac71gz12a{{△{t_2}}}}）}^2}-{{（{\fracjfxa1yf{{△{t_1}}}}）}^2}}}{2x}$；
故答案為：（1）輕推小車，小車通過兩個光電門時間相等；
（2）0.225； （3）1.5；（4）$\frac{{{{（{\fracrtqy7ik{{△{t_2}}}}）}^2}-{{（{\frackc4gt61{{△{t_1}}}}）}^2}}}{2x}$．

點評 掌握螺旋測微器讀數(shù)的方法：固定刻度讀數(shù)+可動刻度讀數(shù)，知道在極短時間內(nèi)的平均速度可以表示瞬時速度和勻變速直線運動的速度位移公式應(yīng)用．