Question

【題目】用如圖所示的裝置驗(yàn)證“在質(zhì)量一定時(shí)，物體的加速度與力成正比”。先測(cè)出遮光條寬度，然后釋放砂桶，拉力傳感器測(cè)出細(xì)線對(duì)滑塊的拉力，兩個(gè)光電門(mén)A、B能測(cè)出遮光條通過(guò)時(shí)的遮光時(shí)間、及擋光片從開(kāi)始遮住第一個(gè)光電門(mén)到開(kāi)始遮住第二個(gè)光電門(mén)的時(shí)間。

(1)若消除用遮光時(shí)間內(nèi)平均速度表示瞬時(shí)速度帶來(lái)的誤差，則滑塊的加速度大小______（用表示）

(2)第一小組平衡好摩擦力后開(kāi)始實(shí)驗(yàn)，并改變砂和砂桶的總質(zhì)量得到多組加速度與拉力數(shù)據(jù)，繪制圖象進(jìn)行驗(yàn)證。本實(shí)驗(yàn)要求砂和砂桶的總質(zhì)量_____遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量（填“不必”或“必須”）。

(3)第二小組只是把長(zhǎng)木板放置于水平桌面上，未平衡摩擦力便進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到多組數(shù)據(jù)，繪制的圖象如圖丙，由圖丙可知，該組所用滑塊（含遮光條）的質(zhì)量為_______kg，滑塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為___________；若滑輪為輕質(zhì)，滑塊加速度時(shí)，砂及砂桶的總質(zhì)量為_________kg。（保留兩位小數(shù)）（取）

Answer 1

【答案】 不必 0.4 0.1 0.17

【解析】

(1)(1)由于遮光條通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間極短，可以用平均速度表示瞬時(shí)速度，滑塊到達(dá)點(diǎn)時(shí)的速度

滑塊到達(dá)點(diǎn)時(shí)的速度

若消除用遮光時(shí)間內(nèi)平均速度表示瞬時(shí)速度帶來(lái)的誤差，則遮光條兩次經(jīng)過(guò)光電門(mén)的中間時(shí)刻的時(shí)間差為

根據(jù)加速度定義式可得滑塊的加速度大小

(2)[2]本實(shí)驗(yàn)用拉力傳感器測(cè)出細(xì)線對(duì)滑塊的拉力，所以本實(shí)驗(yàn)要求砂和砂桶的總質(zhì)量不必遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量；

(3)[3]對(duì)滑塊（含遮光條），根據(jù)牛頓第二定律可得

根據(jù)圖像可得圖像的斜率表示滑塊（含遮光條）的質(zhì)量的倒數(shù)，即有

解得

[4]根據(jù)圖像可知當(dāng)時(shí)，，代入可得

[5]根據(jù)圖像可知滑塊加速度時(shí)，則有

由于砂及砂桶的移動(dòng)的距離是滑塊移動(dòng)距離的，根據(jù)可得砂及砂桶的加速度大小是滑塊的加速度大小的，設(shè)砂及砂桶的總質(zhì)量為，根據(jù)牛頓第二定律可得

解得