Question

某研究性学习小组采用如图甲所示的装置，探究物体的加速度与所受合外力的关系．提供器材有：气垫导轨（总

某研究性学习小组采用如图甲所示的装置，探究物体的加速度与所受合外力的关系．提供器材有：气垫导轨（总长度为L）、滑块（总质量为m，装有宽度为d的遮光板）、光电门两只（配接数字计时器）、木块若干、米尺．在一次实验中，测出两光电门AB间的距离为L．，导轨顶端距水平面的高度为h，接通气源，让滑块从导轨顶端由静止开始向下运动，读出遮光板通过光电门1的时间为tl，通过光电门2的时间为t2，重力加速度为g（1）通过改变气垫导轨与水平面的夹角，改变合外力大小，探究滑块从导轨顶端由静止开始运动的加速度与所受合外力的关系．上述实验中滑块所受合外力大小可表示为F=______，加速度大小为a=______．（2）该小组测得多组数据，描点作出了如图乙所示的a-F图线，图线不通过坐标原点的主要原因是______．（3）利用同样的装置可以验证机械能守恒．滑块在AB间运动过程机械能守恒的表达式可表示为______．实验结果显示，滑块有机械能的损失，原因是要克服空气阻力做功．在甲图中，保持其他条件不变，只调整光电门2的位置，增大Lo，发现空气的平均阻力f随之增大，究其本质，说明空气阻力与______有关．

Answer 1

（1）滑块在斜面上受重力和支持力，将重力分解得
滑块所受合外力大小F＝mgsinθ＝

mgh

L

挡光条宽度d很小，挡光时间很短，因此可以用平均速度来代替瞬时速度，故滑块通过光电门的瞬时速度为：v＝

d

△t

根据匀变速运动的公式v²=2aL，a=

d2( t 2 1 ? t 2 2 )

2L0 t 2 1 t 2 2

（2）图线中看出F不等于零时，加速度还为零，说明滑块在运动过程中受到阻力的缘故．
（3）滑块在AB间运动过程物块下降的高度：h′＝

hL0

L

机械能守恒的表达式可表示为

1

2

md2(

1

t 2 2 ? t 2 1

)＝mgh′＝

mghL0

L

保持其他条件不变，只调整光电门2的位置，增大Lo，发现空气的平均阻力f随之增大，究其本质，是因为随L₀的增大，滑块的速度就增大，说明空气阻力与速度有关．
故答案为：（1）

mgh

L

，

d2( t 2 1 ? t 2 2 )

2L0 t 2 1 t 2 2

（2）滑块在运动过程中受到阻力的缘故；
（3）

1

2

md2(

1

t 2 2 ? t 2 1

)＝mgh′＝

mghL0

L

；速度．