Question

16．如圖所示是利用光電門探究“滑塊加速度與外力關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置．實(shí)驗(yàn)中，將力傳感器固定在滑塊上，然后把繩的一端固定在傳感器的掛鉤上，用來測(cè)量繩對(duì)滑塊的拉力，探究在滑塊及傳感器總質(zhì)量不變時(shí)加速度跟它們所受拉力的關(guān)系．本實(shí)驗(yàn)，若平衡摩擦力后還需要直接測(cè)量的物理量有：滑塊上的擋光板的寬度為d，滑塊出發(fā)點(diǎn)到光電門位置距離為l，使滑塊從起點(diǎn)由靜止開始運(yùn)動(dòng)，光電計(jì)時(shí)器記錄下滑塊上擋光板通過光電門的時(shí)間為△t．
（1）本實(shí)驗(yàn)中是否仍需要細(xì)沙和桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊和傳感器的總質(zhì)量否（填“是”或“否”）；
（2）滑塊的通過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度v=$\fractcjidil{△t}$；
（3）滑塊的加速度a=$\frac{htvxvyu^{2}}{2l（△t）^{2}}$；
（4）換用不同鉤碼拉，測(cè)出多組不同外拉力F對(duì)應(yīng)的△t，用圖象法處理獲得的數(shù)據(jù)，若以拉力F為縱坐標(biāo)，則應(yīng)以$\frac{1}{△{t}^{2}}$為橫坐標(biāo)，才能得出加速度與合力的正比關(guān)系．

Answer 1

分析 該實(shí)驗(yàn)中由于已經(jīng)用傳感器測(cè)出繩子拉力大小，故不需要滿足砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量；
利用小球通過光電門的平均速度來代替瞬時(shí)速度，由此可以求出滑塊通過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度；
根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v²=2al，從而即可求得重力加速度的大��；
由牛頓第二定律，結(jié)合加速度表達(dá)式，及數(shù)學(xué)知識(shí)，即可求解．

解答 解：（1）該實(shí)驗(yàn)中由于已經(jīng)用傳感器測(cè)出繩子拉力大小，不是將砝碼和砝碼盤的重力作為小車的拉力，故不需要滿足砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量．
（2）極短時(shí)間內(nèi)的平均速度表示瞬時(shí)速度，
則滑塊經(jīng)過光電門時(shí)的速度表達(dá)式為：v=$\fracocxaagh{△t}$，
（3）根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得：a=$\frac{{v}^{2}}{2l}$=$\frac{ucdccfd^{2}}{2l（△t）^{2}}$
（4）由牛頓第二定律，則有：F=m$\frac{zkjjpmo^{2}}{2l（△t）^{2}}$；
若以拉力F為縱坐標(biāo)，則應(yīng)以$\frac{1}{△{t}^{2}}$為橫坐標(biāo)時(shí)，才能得出加速度與合力的正比關(guān)系；
故答案為：（1）否；（2）$\fracktvryuy{△t}$；（3）$\frac{fnssyzt^{2}}{2l（△t）^{2}}$；（4）$\frac{1}{△{t}^{2}}$．

點(diǎn)評(píng) 考查通過平均速度求瞬時(shí)速度的方法，掌握運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求加速度的應(yīng)用，理解牛頓第二定律與運(yùn)動(dòng)學(xué)公式的應(yīng)用，注意圖象的成正比與線性關(guān)系的不同．最后理解是否需要細(xì)沙和桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊和傳感器的總質(zhì)量的原因．