Question

20．如圖是某同學(xué)在做研究牛頓第二定律實驗中，實驗裝置（如圖所示）．
（1）實驗中，木板左端墊高一點目的是平衡摩擦力；
（2）若遮光片寬度為d，兩光電門間距為L．某次實驗測得滑塊通過甲、乙兩光電門時間分別是△t₁、△t₂，則滑塊通過甲光電門時速度是$\frac{D}{{△{t_1}}}$；滑塊加速度是$\frac{D^2}{2L}（\frac{1}{△t_2^2}-\frac{1}{△t_1^2}）$．
（3）小車質(zhì)量M與鉤碼和盤總質(zhì)量m要滿足M＞＞m．

Answer 1

分析 為了認(rèn)為A所受的外力合力等于B的重力，首先需要平衡摩擦力，其次是重物的質(zhì)量遠小于滑塊的質(zhì)量．根據(jù)極短時間內(nèi)的平均速度等于瞬時速度求出滑塊通過光電門1、2的瞬時速度，結(jié)合速度位移公式求出加速度．

解答 解：（1）實驗中認(rèn)為繩子的拉力為合外力；故沒有考慮摩擦力；因此在實驗中應(yīng)墊高左側(cè)來平衡摩擦力；
（2）滑塊通過光電門1的瞬時速度${v}_{1}=\frac04oieqs{△{t}_{1}}$，通過光電門2的瞬時速度${v}_{2}=\fracoicqm6c{△{t}_{2}}$，根據(jù)${{v}_{2}}^{2}-{{v}_{1}}^{2}=2aL$，解得a=$\frac{d^2}{2L}（\frac{1}{△t_2^2}-\frac{1}{△t_1^2}）$．
（3）根據(jù)牛頓第二定律，對整體有：a=$\frac{mg}{M+m}$，則繩子的拉力F=Ma=$\frac{Mmg}{M+m}=\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$，當(dāng)M＞＞m，重物的總重力等于繩子的拉力，等于滑塊的合力．
地圖答案為：（1）平衡摩擦力；（2）$\frackamy0oe{{t}_{1}}$；$\frac{d^2}{2L}（\frac{1}{△t_2^2}-\frac{1}{△t_1^2}）$；（3）M＞＞m，

點評 解決本題的關(guān)鍵知道驗證牛頓第二定律實驗中的兩個認(rèn)為：1、認(rèn)為繩子的拉力等于滑塊的合力，（前提需平衡摩擦力），2、認(rèn)為重物的拉力等于繩子的拉力，（前提是重物的質(zhì)量遠小于滑塊的質(zhì)量）．