氣墊導(dǎo)軌上的輕繩連接體實(shí)驗(yàn)問題的多角度考查

輕繩連接體是用輕繩把兩個(gè)（或多個(gè)）物體連接在一起，輕繩對連接的兩物體的拉力大小相等，當(dāng)兩物體的運(yùn)動(dòng)方向與輕繩平行時(shí)，兩物體的速度大小、加速度大小相同．氣墊導(dǎo)軌的軌面與滑塊之間有一層薄薄的氣墊，致使滑塊“漂浮”在導(dǎo)墊上，從而消除接觸摩擦．雖然仍存在空氣的黏滯阻力，但由于它極小，可以忽略不計(jì)，所以滑塊的運(yùn)動(dòng)可以視為無摩擦運(yùn)動(dòng)，再加上數(shù)字計(jì)時(shí)器配套使用，時(shí)間的測量可以精確到十萬分之一秒．所以高中物理教學(xué)中利用氣墊導(dǎo)軌和輕繩連接體探究動(dòng)力學(xué)的實(shí)驗(yàn)，不僅可以提高實(shí)驗(yàn)的精確性，還可以多角度考查動(dòng)力學(xué)問題．

１ 考查基本儀器的使用

某中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)小組在實(shí)驗(yàn)室利用氣墊導(dǎo)軌探究動(dòng)力學(xué)規(guī)律．實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖１所示．

問題１ 將氣墊導(dǎo)軌放在足夠高的水平桌面上，逐步改變傾斜的角度，直到氣墊導(dǎo)軌水平．檢驗(yàn)氣墊導(dǎo)軌是否水平的方法：未掛鉤碼時(shí)，輕推滑塊，當(dāng)滑塊通過光電門１ 的時(shí)間與通過光電門２ 的時(shí)間______（填“相等”“大于”或“小于”）時(shí)，說明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)調(diào)至水平．

解析

考查氣墊導(dǎo)軌的調(diào)試．逐步改變傾斜的角度是粗調(diào)，判定過光電門的時(shí)間為精調(diào)．滑塊的運(yùn)動(dòng)不受阻力，導(dǎo)軌水平時(shí)，滑塊做勻速運(yùn)動(dòng)，通過光電門１的時(shí)間與通過光電門２的時(shí)間相等．如果滑塊通過光電門１的時(shí)間大于通過光電門２的時(shí)間，說明滑塊做加速運(yùn)動(dòng)，需要把左端調(diào)高或右端調(diào)低．反之，把左端調(diào)低或右端調(diào)高．

問題２ 掛上鉤碼，調(diào)節(jié)滑輪，使輕繩與導(dǎo)軌______（填“有夾角”或“平行”）．

解析

考查滑輪的調(diào)試．如圖２所示，當(dāng)輕繩與導(dǎo)軌平行時(shí)，輕繩的拉力與滑塊的運(yùn)動(dòng)方向相同，輕繩的拉力為滑塊的合外力，為后面探究動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)做好前提鋪墊．若輕繩與導(dǎo)軌有夾角，輕繩的拉力的分力才是滑塊的合外力，增加了實(shí)驗(yàn)操作的難度，降低了實(shí)驗(yàn)的精確度．

問題３ 利用游標(biāo)卡尺測量遮光條寬度，如圖３所示，寬度d＝______ mm．

解析

考查利用游標(biāo)卡尺測遮光條寬度的方法和原理．２０分度的游標(biāo)，精確度為０.０５mm，第５格對齊，游標(biāo)讀數(shù)為０.２５mm，主尺讀數(shù)為０.３cm，如圖４所示，統(tǒng)一單位，則遮光條寬度為３.２５mm．

問題４ 利用螺旋測微器測遮光條寬度，如圖５所示，d＝______mm．

解析

考查利用螺旋測微器測遮光條寬度的方法和原理．如圖６所示，固定尺的讀數(shù)為３mm，可移動(dòng)尺的精確度為０.０１mm，對齊的格數(shù)為２３.５，可移動(dòng)尺的讀數(shù)為０.２３５ mm，則遮光條寬度為３.２３５mm．